点火过程及方式:
循环流化床锅炉的点火是指通过某种方式将燃烧室内的床料加热到一定温度,并送风使床内底料呈流化状态,直到给煤机连续给进的燃料能稳定地燃烧。学习锅炉知识,请关注微信公众号锅炉圈!循环流化床锅炉的点火与其它锅炉相比有所不同,点火过程一直是该炉运行中的一个难点问题,尤其是从未接触过循环流化床锅炉或者是鼓泡床锅炉的人员,在未掌握点火方法前,常易引起床料结焦或灭火,既影响锅炉的按时正常启动,又会造成人力物力的浪费。
循环流化床锅炉的点火方式主要分为:固定床点火;床面油枪流态化点火;预燃室流态化油点火和热风流态化点火四种,前三种点火方式使用较多,后文将作详细介绍。 确定临界流化风量:
临界流化风量是限制循环流化床锅炉低负荷运行时的风量下限,低于该风量就可能结焦。最低运行风量一般与床料颗粒粒度大小、密度及料层堆积孔隙有关,具体通过冷态试验来确定。在测定料层阻力时,每一次料层厚度,都应根据炉内的临界流化情况,确定每一次料层的临界流化风量,其中最大的一次,作为热态运行时的最小风量。一般来讲,循环流化床锅炉的冷态空载面速度不能低于0.7m/s。在实际运行中,料层阻力直接测取比较困难,一般用总阻力(布风板阻力与料层阻力之和)或风室静压来监视运行。
临界流化风量的确定对循环流化床锅炉的点火是至关重要的。固定床点火温床结束后,启动鼓、引风机点火时,如果一次风量调整过大,流化激烈,很可能在几分钟内就会造成锅炉灭火。风量太小,流化不好,又会造成结焦。对于床下流态化油点火,如果风量太大,床料加热缓慢,热量损失严重,点火时间延长。风量太小,床料流化不好,又会造成大量热烟气在风室内积聚,这是很危险的,严重时会引起风室爆炸,有些采用床下流态化油点火的循环流化床锅炉在风室上装有防爆门,就是基于这个原因。因此临界流化风量是点火操作调整时的重要参数。
点火前的检查与准备:
(1)检查燃烧室布风板和分离器等燃烧、循环系统,内部干净,风帽完好无损,通风小孔畅通。排渣管、放灰管和返料阀,无堵塞情况,关闭灵活。
(2)锅炉本体保温耐火层无脱落、破损现象,所有人孔、观察孔均应关闭,密封严实。
(3)检查鼓引风机调风门和风室、油点火各送风门是否正常,开关应灵活,指示正确。
(4)检查煤仓、给煤机、除尘器等辅机系统工作正常。
(5)油点火系统空压机(空气雾化)、油泵、管阀、点火器全面检查、试送正常。
(6)检查引风机、鼓风机、二次风机地脚螺栓有无松动。风机冷却水、油位是否正常,盘车应灵活,风机内无摩擦声响。
(7)检查汽水系统管阀正常,开关操作灵活。
(8)检查所有压力表、温度表、流量表等表计完好正常,指示正确。
(9)准备一定数量的点火底料,粒径为0~3mm。固定床点火还需准备一定数量的烟煤和木柴。
(10)确认锅炉汽包水位或循环水量正常。
固定床点火:
这种点火方式是底料先在固定静止状态下被加热,当温度升到400~500℃时,开启鼓风机,逐渐送风,并在这个过程中投入引火烟煤,利用烟煤燃烧,继续对底料加热,直到给煤机送入的煤能着火燃烧为止。用固体燃料加热底料进行点火,方法比较简单,不需要专门点火设备。
其点火操作步骤如下:
(1)在床上铺放粒径0~3mm的底料约300~400mm厚,或根据料层流化均匀性试验时,所掌握的最薄良好流化厚度为准,这样可以缩短点火时间,节约点火燃料。底料中含炭量不应超过3%。
(2)将准备好的木柴放入炉内底料上面并将其引燃,之后加入经筛选的块煤(大小在50mm左右)并推平,木柴及块煤的厚度掌握在150~200mm左右。这个过程称为温床。
(3)温床的时间一般在3~5小时,其间可根据炉内的燃烧情况,打开引风机档板或短时开启引风机引燃。学习锅炉知识,请关注微信公众号锅炉圈!温床过程实质是对底料及炉膛的加热过程,时间太短,底料不能很好地加热,时间太长,木柴及煤块又有可能着过火,两种情况均不利于点炉,因此应根据实际情况灵活掌握。
(4)温床结束后,用火钩检查有无未燃尽的大块煤,若有需将其钩出,并平整床面炭火。这一操作过程很重要,有时锅炉在点火过程中产生局部低温结焦,就是因为这些未燃尽的大块煤在底料开始流化后,沉到底料最下层紧贴风帽,由于供氧充足、燃烧激烈而造成的。
(5)启动引风机、鼓风机,依据冷态试验所掌握的风量尽快使料层达到微流化状态,同时向炉内加入引燃烟煤,炉膛保持微负压。这是利用上部燃烧形成的红炭火逐步加热整个料层,并引燃烟煤着火的过程,一般需持续5~8分钟。刚开始时炉内红色火焰消失而转暗,持续几分钟后,可以看到炉内有明亮的火星划过,而且会逐步增多,此时说明引燃烟煤中颗粒较小的部分已着火,这时应略增加风量,料层表面会出现红色的火苗和火浪,火焰由暗逐步转变为暗中带红,这时再继续播散引火烟煤,适当增加风量,炉内火焰会由暗红向红转变,而且越来越明亮,此时说明床温已达600~700℃。
(6)当床温升到700℃以后可继续播散少许烟煤,但应使床温平稳、缓慢的上升,达800℃时,即可关炉门,开动给煤机送入正常的燃料,同时加大风量使料层过渡到正常流化状态。此后利用给煤机的转速变化来控制温升,直到进入正常运行温度850~950℃,到此点火启动过程全部结束。这里要说明一点,加大风量是指引、鼓风同时匹配加大。
(7)在整个给煤、加风过程中,掌握风量是点火的关键,始终要看火调风,增减风量做到及时、准确。如发现风量过大,有灭火危险时应立即减风或停止送风,待料层表面的烟煤开始燃烧时,再少量加风,并向有火苗的地方撒入少量烟煤屑,使料层重新升温。但应随时注意用炉钩试探料层底部是否结焦,如有焦块,应及时钩出。为了防止点火时低温结焦和高温结焦,引燃烟煤投入方式要少量、勤给、均匀播散,加风流化后要用炉钩勤扒床料,使床温尽量均匀,平稳缓慢升温。固定床点火对操作工的经验要求比较高。
预燃室流态化油点火(床下油点火):
床下油点火是流态化点火,整个启动过程均在流态化下进行。它的基本原理是燃油雾化后在预燃室内完全燃烧,产生的高温烟气及火焰(1500℃)与鼓风机供给的冷风均匀混合成850℃左右的热烟气,通过风室、风帽进入床内,加热床料。这种点火方式不会出现低温或高温结焦。
点火用油一般采用轻柴油,目前有机械雾化和压力空气雾化两种,点火也分为火把点火和高能点火器自动点火两种。
其点火操作步骤如下:
(1)床上铺放一定粒径和厚度的底料(与固定床点火相同)。
(2)启动空压机(空气雾化)和油泵,将空气压力和流量、点火油压力和流量调整到点火正常值。
(3)油枪在首次使用前应先作雾化实验,方法是将油枪从预燃室中抽出,插入一容器内,开启雾化风门和油枪阀门,观察油枪雾化情况,记录最好雾化效果时的空气压力和流量及点火油压力、流量,以此作为点火时的依据参数。
(4)启动引风机、鼓风机,关闭送风档板,将油枪点燃,然后打开送风门,调整送风量,使底料尽快处于临界流化状态。这一点对于床下油点火从安全角度讲十分的重要,这样不会造成热烟气在密闭风室内的积聚和膨胀。
(5)调节油枪油压和喷油量,改变热烟气发生器风道的燃烧风和混合风风量和风比,可控制热烟气温度和烟气量,为提高热烟气的热利用率,减少油耗,点火的热烟气量使床料呈流化状态即可,不宜用较高的流化速度。
(6)为避免烧坏风帽,一定要控制热烟气温度,不允许超过900℃,测量点火烟温的热电偶应插入风室中大于800~1000mm,以正确反映热烟气温度。
(7)应控制启动升温速度,主要从耐火材料的热膨胀要求和水循环的安全问题两方面考虑,特别是从冷态启动初期更应严格控制床温度,上升速度不大于10℃/min,根据锅炉容量不同冷态启动时间1~2h,锅炉容量越大,启动时间越长,130t/h的锅炉约2~3h。温态启动后较快,耗时20~40min。
(8)在冷态启动时,底料温度从室温缓慢地加热到300~400℃,当继续升温时,由于煤中的挥发份大量释放,在450~600℃时,床温会迅速上升,这一阶段的温度区间与燃用煤种有关,当出现此现象时(要求燃烧室床层温度采用直读式的数字温度计,可迅速直观反映床温),即可开始向燃烧室中添加少量煤并减少喷油量,当床温升到650~700℃,即可关闭油枪,正常给煤运行。
(9)燃用无烟煤时,为减少油耗,缩短启动时间,启动燃料也应采用烟煤。大量实践证明,在启动底料中加入含炭量不超过10%的烟煤,对减少油耗、缩短点火时间非常有效。
床下油点火方式具有耗油省、启动快、成功率高、环境卫生好、工人劳动强度低等优点。床下点火也可采用重油或气体燃料点火,其方法与上述轻柴油点火方法相同。
床面油枪流态化点火(床上油点火):
床上油点火与床下油点火一样,整个启动过程也在流态化下进行,其操作上较固定床点火容易,也不象床下油点火那样危险性较大。缺点是点火油耗量较大,温升速度较慢,油燃料的热利用率低。同时,由于油枪加热的不均匀性,使得床料的温度在点火期间不均匀,控制不好容易出现局部超温现象。
点火操作步骤如下:
点火时,首先将油枪点燃,然后启动鼓、引风机,调整送风量,使底料处于临界流化状态。在流化的状态下,利用油枪燃烧产生的高温烟气和火焰来加热底料,当底料温度上升到400℃时,可以撒入点火引子煤。引子煤的挥发份在此温度下析出并燃烧,此热量将进一步加热床层底料,床温将会平稳上升,当达到煤的着火温度后,可开启给煤机投煤。床温升到700℃后,关闭油枪,调节风、煤配比,投入正常运行。}
循环流化床锅炉油枪点火试验分析:
国内多数循环流化床锅炉采用了床下点火方式,点火系统和一次风道、床下水冷风室共同构成点火预燃室,由燃油(或天然气)提供热源,其中又以系统相对简单,操作方便的机械雾化油枪居多。油枪点燃后产生的热烟气全部通过水冷风室进入炉膛,对炉膛内的床料进行加热和流化。点火预燃室(又称点火风道)通常为绝热式,内壁衬有耐火和保温材料,以保护点火预燃室的安全,然而由于床下空间的限制,点火预燃室不可能设计的很大,这使得循环流化床锅炉在点火过程中经常由于操作失误而出现点火预燃室烧毁的现象,尤其是在机组的调试和投运阶段。
鉴于循环流化床锅炉的油枪点火和运行方式与煤粉炉相比有很大的差别,并存在特殊的安全隐患,因此循环流化床锅炉的油枪点火试验有着非常重要的意义。
设备简介:
试验是在一260t/h高温高压循环流化床锅炉上进行,该炉采用两支床下点火油枪,配套的单支油枪出力700kg,机械雾化,喷油孔径为4mm。点火器采用了轴向调风点火稳燃方式,其燃烧风、混合风以及主一次风全部取自一次热风管道,沿油枪轴向引入点火预燃室,由三个风门分别控制,见图1。这种点火器结构设计简单,点火投煤时风量切换容易。
该炉原配油枪采用回油式机械雾化喷嘴,额定油压为2.5MPa,在调试期间又购配置了孔径为2mm的机械雾化器,额定喷油量为300kg/h。
燃油系统由供油和回油管路组成,燃油泵房来油先进入炉前供油母管,再分配给两路油枪,油枪回油由回油管路输送回燃油泵房。在油枪进油和回油管路上,连接有饱和蒸汽管路,在点火、熄火和点火失败时用以吹扫油枪用。点火风道上装有火焰检测器,以检测燃油火焰是否正常,当检到灭火时,及时控制燃油系统切断该油枪的燃油供应。
循环流化床锅炉对油枪点火的要求:
床下点火器的温度要求:
循环流化床锅炉点火预燃室有较厚的耐火和保温材料,受耐火材料热震性等特性的限制,油枪点火后热烟气的升温速度不能太快,如果升温率超过耐火材料热震性的要求,很容易损坏点火预燃室的炉衬,危及点火器风道的安全。
该炉预燃室耐火材料要求低温阶段升温率控制在15~20℃/h,当温度高于150℃后,升温速率可控制在20~25℃/h,这样能有效保证耐火材料的安全和使用寿命。为满足升温速率的要求,冷态点火时需要先用出力较小的雾化喷嘴,待床温升到350℃后,更换大出力的雾化喷嘴,进一步提温至投煤温度500~600℃。
点火逻辑和保护:
调整好油压和点火风量,发点火指令,首先吹扫炉膛和预燃室5min,后进行油枪蒸汽吹扫,吹扫完成后高压点火杆推入预燃室进行打火,同时油枪进油速断阀打开,燃油经雾化后着火燃烧。学习锅炉知识,请关注微信公众号锅炉圈!着火后如果火检检测火焰正常则燃油系统正常向油枪供油,如果火检检不到火焰,延迟若干秒后关闭燃油速断阀,停止供油,进行油枪蒸汽吹扫和炉膛、预燃室空气吹扫。
试验结果和讨论
油嘴试验
调节来油压力,回油阀全关下进行4mm油枪试验,发现随油压降低,喷油量降低,见图油量和油压的关系为:
随着油压的降低,虽然雾化角变化不明显,但是油枪雾化效果变差,当油压由2.25MPa降低至1.6MPa,油量由655kg/h降低至600kg/h,此时油滴开始变粗,当油压再降低时,油枪喷口开始出现滴油现象,雾化效果已明显不能满足燃烧要求,所以机械雾化器的调节比较小,保证正常、安全燃烧的工作油压范围更小。
保持来油压力不变,调节回油压力(回油压力测点在回油调节阀前),发现随回油压力的降低,雾化角逐渐变大,喷油量变小,雾化效果逐渐变差。喷油量在回油压力较高时,变化量较大。
当回油压力降低至0.8MPa以后,由于回油量大增,喷油量降低,雾化效果变差。后对喷油孔径2mm的雾化喷嘴进行了试验。从试验结果可看出,与4mm孔径的雾化器相比,2mm孔径的雾化器的油量和油压的关系、油量和回油压力、雾化效果规律以及雾化角变化规律都相似,但是2mm孔径的雾化器的雾化效果满足燃烧需要的范围明显比4mm孔径的小,因此在点小功率油枪时更要注意油压的调节,尽可能保证高的来油压力和较高的回油压力,以满足燃烧需要。
4mm的雾化器在回油阀全关的情况下,在来油压力降低至1.6~1.7MPa时雾化效果还能满足着火的要求,而2mm的雾化器在来油压力小于1.9MPa后雾化效果已不能满足燃烧的要求。
点火试验:
点火试验是在烟风道完工、试验正常,燃油系统完工并吹扫完成后进行。无论采用程控还是手动点火,点火和混合风量、油压、回油压力、燃油管的清洁度以及火检的性能都影响油枪的正常运行。
点火试验前要检查燃油控制逻辑,进行静态和动态逻辑试验,试验正常后才能进入点火试验。在燃油系统的泄漏试验合格后,调节来油压力在油枪雾化效果良好的范围内,2mm的喷嘴油压控制在2.2-2.45MPa,4mm的喷嘴控制油量要高于600kg/h。
油枪的点火风量和冷却风量是关系点火成功的关键,该类型的点火风门和混合风门开度在点火时控制在全开位置,主一次流化风门开度控制在10~30%。通过多次试验发现,2mm的喷嘴单侧一次风道总风量在7000~10000Nm3/h范围内,4mm的喷嘴冷态点火单侧总点火风量在30000~36000Nm3/h,热态在36000~40000Nm3/h范围内才能点火成功,由于点火时点火和混合风门全开,主一次风门开度10~30%,所以燃烧风量约为该风量的1/3~1/2,燃烧风过量空气系数大约在1.1左右。
通过现场观察火焰颜色和形状,能判断出点火可能存在的问题。如果点火风太小,则油枪火焰暗黄,冒黑烟,火检难以检火,很容易灭火;若点火风量大,虽然能着火,但是火焰明显被吹离油枪,在高压点火杆退出后,火焰不稳,波动较大,很容易被吹离油枪而灭火;雾化效果差或油枪堵塞,只能看到蓝色的高压点火火花,而不见黄色的燃油火焰。
在点火枪退出油枪运行稳定后,对点火风量和混合风量进行适当调节,观察火焰为炽黄色、火焰在预燃室中无偏斜,监控水冷风室的热烟气温度低于800℃,控制升温速率在允许的范围。热烟气温度与冷却、燃烧空气量接近直线关系,见图4,图中油枪出力为700kg/h,温度测点在水冷风室。
循环流化床锅炉床下点火器点火是锅炉启动的重要环节,油枪雾化效果、点火和混合风量、火检灭火信号延迟时间等是关系点火成功与点火安全的重要因素。
机械雾化油枪雾化效果由油枪来油和回油压力控制,着火正常的油压范围较小,即压力调节比小。油枪在第一次点火前一定要进行简单的现场雾化实验,落实油枪正常运行的油压的调节范围。
小功率油枪的正常着火的压力范围要小于大功率油枪。
第一次点火时,找出合适的点火、混合风量或风门开度比较困难,需通过观察火焰颜色和形状来判断风量的大小。
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