循环流化床冷态试验

循环流化床锅炉冷态特性试验

[摘要]：

进行锅炉冷态特性试验是为首次锅炉点火启动、热态安全运行提供必要的控制参数。同时为掌握锅炉及主要辅机系统的冷态工作特性，并为及时发现锅炉及辅机设备在制造及安装过程中存在的缺陷提供依据。通过采用有效措施解决试验中发现的问题，以确保锅炉冷态试验指导首次点火启动、热态安全运行的目的。

循环流化床锅炉冷态特性试验项目主要包括布风板阻力的测定、料层阻力的测定、床内料层沸腾均匀性的检查和沸腾临界风量的确定等。在冷态试验过程中的工作要细致，仪器设备要精确，记录的数据要准确无误。

[关键词]：循环流化床锅炉 冷态试验 布风板阻力 料层阻力 沸腾临界风量

循环流化床作为近年来发展迅速的一种新兴炉型，它不同于煤粉炉，具有燃料适应性好，燃烧效率高等优点，目前在国内外广泛应用于电能、热能、化工和冶金等行业。但循环流化床锅炉在燃烧方面存在着特殊性，须在首次点火之前做冷态试验，为热态运行提供有利数据。

1 布风板阻力的测定

布风板阻力是指布风板上不铺料层时的阻力。要使空气按设计要求通过布风板，形成稳定的流化床层，要求布风板具有一定的阻力。布风板阻力由风室进口端的局部阻力、风帽通道阻力及风帽小孔局部阻力组成。在一般情况下，三者中以小孔局部阻力为最大，而其它二项阻力之和仅占布风板阻力的几十分之一，因而布风板的阻力ΔP 可由下式计算：

g rw p 22

ζ=∆（N/m 2） （1） 式中：r ：气体重度（N/m 3）；

w ：小孔风速（m/s ）；

ξ ：风帽阻力系数

一般冷态下风帽小孔风速取25～35m/s ，在热态运行时，由于气体体积膨胀，使风帽小孔风的风速增大，但气体重度减小，两者影响总的结果，使布风板阻力热态比冷态增大。因此，在热态运行时一定考虑热风温度对风帽小孔风速及气体重度影响引起的布风板阻力修正。测定时，首先将所有炉门关闭，并将所有排渣管、放灰管关闭严密。启动鼓风机后，逐渐开大风门，缓慢地、平滑地增大风量，并且记录风量和风室静压的数据调整引风机开度，使炉膛内保持零压。一般每次增加500～1000m 3 风量记录一次，一直加大到最大风量，然后再从最大风量逐渐减小，并记录相对应的风量和风压，用上行和下行的数据，并绘出空板阻力特性曲线，以备运行时估算料层的厚度。

对有主、付床结构的由于风帽和风室结构不同，应分别测定主、付床布风阻力。

2 料层阻力的测定

测定料层阻力是在布风板上铺放一定厚度的料层，象测定布风板阻力方法一样，测定不同风量的风室静压。以后每改变一次料层厚度（从300mm 到700mm ，每隔100mm 做一次）则做一次风量——风室静压关系的测定。风室静压等于布风板阻力与料层阻力的总和，料层阻力 = 风室静压 － 布风板阻力（相同风量之下）。根据上述两个试验测定结果就可得到不同料层厚度下阻力和风量间的关系，绘制成料层阻力——风量关系曲线。

大量数据表明，在流化状态下料层阻力与流化床物料的重量有如下关系：流化床的阻力同单位面积布风板上的流化层物料的重量与流体浮力之差大致相等。即：

)1)(()1)((εε--=--∙==∆k l f b k l f b b r r h F r r h F F G p （2）

式中：ΔP ：流化床层的阻力（N/m 2）；

G ：流化床层中炉料的重量（N ）；

h f ： 流化床层高度（m ）；

F b ：流化床层面积（m 2）；

r l 、r k ：炉料真实重度与空气重度（N/m 3）；

ε：流化床层平均空隙率

由于r k ＜r l ，计算时可忽略r k 的影响，故)1(ε-∙=∆l f r h p ，通过试验进一 步简化，采用未流化前固定床炉料的堆积重度来表示：则

d d r h A p ∙∙=∆ （3） 式中：h d ：静止料层高度（m ）；

r d ：料层堆积重度（N/m 3）；

A ：由煤种决定的比例系数

各煤种的A 值见下表：

当静止料层厚度hd ＞0.3m 后，计算结果和试验数据很接近。从上式看出料层阻力与静止料层厚度成正比例关系，料层越厚，阻力越大。为简化可以用下表通过料层阻力来估算料层厚度。

下表为料层阻力近似值

3 床内料层沸腾均匀性的检查

测定时在床面上铺上颗粒为8mm以下的灰渣，铺料厚度约300～500mm，以能流化起来为准，沸腾均匀性可用两种方法检查。一种是开启鼓风机，缓慢调节风门，观察料层是否平坦，如果很平坦，说明布风均匀，如果料层表面高低不平，高处表明风量小，反之，低处表明风量大，应该停止试验，检查原因及时予以消除；另一种方法是当料层沸腾起来后，用较长的火耙对床内炉料来回耙动，如手感阻力较小，说明料层沸腾良好，布风均匀，反之，则布风不均匀或风帽有堵塞，阻力小的地方畅通，阻力大的地方有堵塞现象。

4 确定沸腾临界风量

确定沸腾临界风量，用以估算热态运行时的最低风量，这是限制循环流化床锅炉低负荷运行时的风量下限，即低于该风量就可能结焦。最低运行风量一般与床料颗粒度大小、重度及料层堆积度孔隙率有关，具体可通过冷态试验确定。

一般对于风帽式的布风板，对0～8mm炉料的鼓泡床和低携带率的循环床，冷态（20℃）空截面速度为0.7～1.0m/s，运行速度低于0.7m/s，就可能会引起局部流化不好的现象是不可取的。

对于凹形布风板的低携带率循环床或鼓泡床，由于四周的床面是倾斜的，料层厚度高于四周的料层的厚度，因此，在风帽布置的间距大小和数量是有区分的，中间地区风帽布置要比四周密。在中间地区速度仍按0.7～1.0m/s控制，而四周地区速度在0.4～0.7m/s，这种布置形式平均空截面速度仅为0.5～0.8m/s，也能达到良好沸腾。并且由于气流速度的差异在床内会形成局部地区内物料的

循环，然而又有利于提高燃烧效率，减小磨损。

5结论

冷态试验是循环流化床锅炉调试的一个重要环节，其中包括布风板阻力的测定、料层阻力的测定、床内料层沸腾均匀性的检查和沸腾临界风量的确定等项目。通过冷态试验可在点火投料之前发现燃烧系统存在的问题，予以及时消除，防止运行结焦等故障发生。还需特别指出的是，即使是同类型循环流化床锅炉，在点火投料之前也应做冷态试验，因为每台炉的数据不完全相同。

参考文献

1 岑可法，倪明江，骆仲泱等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M] .北京，中国电力出版社，2008：589~593

作者简介

苏龙嘎，女，蒙古族，1982年4月出生于内蒙古阿拉善盟左旗。2001年9月一2005年7月就读于内蒙古农业大学机电工程学院农业机械化及其自动化专业，获工学学士学位；2005年8月到锡林郭勒职业学院从事机电方面的教学工作；2009年3月—2011年12月就读于内蒙古农业大学机电工程学院农业机械化专业，获农业推广硕士专业学位，正在不断学习进步中。