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上海徐吉電氣有限公司
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[局部放電測試儀]循環(huán)流化床鍋爐爐膛火焰TV系統(tǒng)的研究開發(fā)
2010-9-11 閱讀(2562)
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有對燃料適應(yīng)性強(qiáng)，有害氣體排放量低等優(yōu)點，這兩大優(yōu)點正好符合了我國動力用煤品質(zhì)差而多變，國家對環(huán)保要求日益嚴(yán)格卻又資金不足的國情。因此，近10年來，CFB鍋爐發(fā)展異常迅速，容量35t/h、75t/h、130t/h的鍋爐遍地開花，容量220t/h等級的高壓鍋爐已是成熟產(chǎn)品，目前410～440t/h等級帶再熱的超高壓鍋爐已制造成功，300MWCFB機(jī)組的制造技術(shù)正在引進(jìn)，傳統(tǒng)的大型煤粉鍋爐正面臨著CFB鍋爐的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，面對飛速發(fā)展的市場，CFB鍋爐在鍋爐的可控性方面（包括鍋爐的監(jiān)控及保護(hù)設(shè)備）的開發(fā)以及運行方式的研究等領(lǐng)域還略顯薄弱。特別是CFB鍋爐的爐膛中、下部為正壓狀態(tài)，其中密相區(qū)的床料流化狀態(tài)以及燃燒情況只能根據(jù)床溫?zé)犭娕嫉闹甘局岛鸵?、二次風(fēng)量的指標(biāo)值間接分析而得。即使如此，又由于床溫?zé)犭娕家讚p壞，且有一定的延遲，一、二次風(fēng)流量測量也并非準(zhǔn)確，況且它們的調(diào)整變化如何影響床料的流化狀態(tài)也不好分析，尤其是在點爐和投煤時極易發(fā)生床溫過高和過低結(jié)焦，甚至停爐等事故。
因此，運行人員急需一種產(chǎn)品能在點爐及正常運行時看到爐內(nèi)的真實情況，為運行人員提供操作的科學(xué)根據(jù)。
1CFB鍋爐爐膛火焰TV系統(tǒng)的技術(shù)特點及裝置構(gòu)成
根據(jù)市場的需求，興科公司于1996年組織了技術(shù)人員對這一產(chǎn)品進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計，并于1997年初生產(chǎn)出樣機(jī)，在沈陽新北熱電廠投入使用。之后又于1999年開發(fā)出了Ⅳ型產(chǎn)品在石家莊正定熱電廠投入使用，都取得了良好的效果。
該類產(chǎn)品與煤粉鍋爐上使用的火焰TV系統(tǒng)的重要區(qū)別是其可在低照度（光強(qiáng)大于10LUX）的條件下清晰成像，而國內(nèi)外常規(guī)產(chǎn)品需在光強(qiáng)大于500LUX的照度下才能工作，因此不能在循環(huán)流化床上使用。
HJY－Ⅳ型產(chǎn)品由于是針對循環(huán)流化床鍋爐的產(chǎn)品，所以也根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的特點采用了特殊的結(jié)構(gòu)和耐磨材料，不怕燒損，只需用一次風(fēng)（風(fēng)壓≥0.012MPa）吹掃鏡頭即可保證系統(tǒng)長期正常運行。在安裝時可根據(jù)不同爐型采用不同的位置和數(shù)量：對75t/h、130t/h的循環(huán)流化床鍋爐只需在任一側(cè)墻距布風(fēng)板上方約2.5m處安裝一套，而對220t/h、410t/h的循環(huán)流化床鍋爐則需在兩側(cè)墻距布風(fēng)板上方約3.0m處各安裝一套，這樣即可看到密相區(qū)的燃燒工況和床料的流化狀態(tài)，從而保證鍋爐的正常運行。具體的安裝標(biāo)高應(yīng)按其床料的設(shè)計流化速度以及二次風(fēng)口的位置計算確定。
圖1為CFB爐膛火焰TV系統(tǒng)的配置。
圖1系統(tǒng)組成圖
1—預(yù)制管；2—爐墻；3—鏡管固定螺母；4—調(diào)焦環(huán)；
5—保護(hù)罩；6—靶面調(diào)整法蘭；7—溫控器；8—鏡管；
9—閥門；10—風(fēng)管；11—鏡管制冷器；12—攝像機(jī)
2現(xiàn)場試驗過程以及試驗結(jié)果分析
下面結(jié)合石家莊正定熱電廠在點火過程中的實況，對這一產(chǎn)品的功能和實際作用加以分析。
該裝置前端安裝于側(cè)墻，標(biāo)高位于布風(fēng)板上約2.5m處，傾角45°，前端將采集到的圖像通過視頻線傳到集控室的監(jiān)視器上，從而形成一套完整的監(jiān)視系統(tǒng)，該裝置在指導(dǎo)點火過程中作用很大。因為流化床點火是一個緩慢過程，如圖像所示，床溫在400℃時能看到少量的細(xì)煤粒燃燒的火星；床溫升至500℃～600℃時，能見到大量的火星；當(dāng)床溫升到700℃時整個爐膛充滿暗紅流態(tài)化床料，此時已達(dá)到煤的燃燒溫度。當(dāng)爐溫在600℃～700℃時是爆燃區(qū)，必須及時正確控制床溫，此時應(yīng)適當(dāng)投煤。同時調(diào)整流化風(fēng)和二次風(fēng)使物料流化和助燃。如控制不好，使?fàn)t溫過高超過1000℃時，爐內(nèi)煤粉形成粘稠狀不能正常流化，造成物料結(jié)焦導(dǎo)致停爐事故。如投料過多使溫度過低，造成燃煤由高溫狀態(tài)急速降溫，結(jié)成塊狀亦不能流化，就會造成結(jié)焦導(dǎo)致停爐事故發(fā)生。
上述點火過程非常直觀，且操作準(zhǔn)確不易失誤，一改過去那種試探投煤，再根據(jù)床溫和煙氣含氧量的變化間接判斷爐內(nèi)是否點火成功的原始辦法。
通過幾次點火和試運行，該裝置在監(jiān)視床料燃燒情況時，彩色顯示器所反映的床料燃燒區(qū)火焰顏色、亮度與爐內(nèi)實際工況是一致的、同步的，床溫?zé)犭娕加幸欢ǖ倪t緩性。因此該裝置顯示出速度快的優(yōu)點，當(dāng)出現(xiàn)爐膛超溫或滅火故障時，能使運行人員及時準(zhǔn)確判斷，防止事故發(fā)生。
當(dāng)床溫升到850℃～900℃時，CFB鍋爐處于正常工作狀態(tài)，此時，影響爐內(nèi)運行工況的主要因素有一、二次風(fēng)比，給煤量，給石灰石量以及排渣量等，其中一、二次風(fēng)比是通過控制密相區(qū)的氧量（還原氣氛）和流化程度進(jìn)而調(diào)節(jié)床溫，一、二次風(fēng)比增加，則床溫降低，反之亦然；其他三個因素則是通過控制燃燒率及床料粒度構(gòu)成達(dá)到調(diào)節(jié)床溫和床壓的目的。合理地使用上述控制手段，就必須了解爐膛的真實情況，僅靠床溫和床壓這些間接信息是不夠的。安裝了火焰TV系統(tǒng)之后，運行人員可根據(jù)圖像中局部發(fā)暗或過亮的情況（此時床溫指示可能無明顯變化）及時調(diào)整配風(fēng)、給料和排渣量，確保密相區(qū)的床料流化與燃燒正常，避免發(fā)生局部結(jié)焦事故。
3結(jié)論
對已安裝了爐膛火焰電視監(jiān)視系統(tǒng)的循環(huán)流化床鍋爐，在運行人員操作過程中用電視圖像配合床溫?zé)犭娕继峁┑男畔⒖烧_指導(dǎo)點爐和正常運行，既可防止在點火過程中出現(xiàn)爆燃或結(jié)焦，同時也可在正常運行中指導(dǎo)運行人員進(jìn)行燃燒狀況的優(yōu)化調(diào)整。
目前，我們正在開發(fā)電視圖像的分析軟件，以便為運行人員提供偽彩圖、溫度分布圖、床面結(jié)焦預(yù)警以及指標(biāo)優(yōu)化運行的定量依據(jù)。
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