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    循環(huán)物料平衡、熱量平衡和高的燃燒效率是循環(huán)流化床(CFB)鍋爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，CFB鍋爐的正常運(yùn)行與爐膛內(nèi)的物料分布特征和物料平衡有關(guān)，而判斷物料分布特征和物料平衡的一個(gè)重要依據(jù)就是爐膛內(nèi)的物料濃度分布。同時(shí)，CFB鍋爐模型研究的基礎(chǔ)就是能夠準(zhǔn)確地確定爐膛內(nèi)的物料濃度分布。
    正常條件下，CFB鍋爐爐膛內(nèi)的壓力分布沿爐膛高度按一定的指數(shù)規(guī)律衰減，相應(yīng)的爐膛內(nèi)的空隙率和物料濃度沿爐膛高度成指數(shù)衰減。為研究爐膛內(nèi)的物料核一環(huán)分布特征，直接測(cè)量某一截面上的空隙率和物料濃度分布是可行的。但沿爐膛高度的空隙率和物料濃度分布整體變化的直接測(cè)量是十分困難的，一般從爐膛壓力分布測(cè)量入手，通過(guò)沿爐膛高度的壓力分布確定空隙率和物料濃度分布狀況，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    對(duì)CFB鍋爐的正常運(yùn)行，要求在爐膛上部積累一定的可循環(huán)物料，即CFB鍋爐需要一定量的可循環(huán)物料在爐膛內(nèi)參與循環(huán)。從CFB鍋爐的設(shè)計(jì)出發(fā)，爐膛上部的換熱系數(shù)取值要求在爐膛上部對(duì)應(yīng)有一定量的可循環(huán)物料。只要設(shè)計(jì)中換熱系數(shù)取值合理，分離器的分離效率能滿足一般的物料平衡要求，鍋爐運(yùn)行就可以達(dá)到鍋爐設(shè)計(jì)所需要的運(yùn)行要求，鍋爐運(yùn)行可處在正常的CFB運(yùn)行狀態(tài)。
1  試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置
    分宜發(fā)電廠100 MW CFB鍋爐是國(guó)電熱工研究院與哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)的首臺(tái)國(guó)產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型CFB鍋爐。
    鍋爐爐膛截面為5810×16370 mm，爐膛高度為35.716m。爐膛下部采用大錐段結(jié)構(gòu)，錐段高度為6000 mm。
    爐膛布置的壓力測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的爐膛高度見表。
2爐膛壓力測(cè)量結(jié)果
    不同負(fù)荷條件下的壓力分布見圖1。可看出，爐膛下部(<4.5m)的壓力分布不受鍋爐負(fù)荷影響，主要受鍋爐運(yùn)行時(shí)的床壓控制，在爐膛中上部隨著鍋爐負(fù)荷增加，壓力增加。
    100 MW負(fù)荷下不同運(yùn)行床壓的壓力分布見圖2。從圖可看出，對(duì)應(yīng)一定的鍋爐負(fù)荷，爐膛下部的壓力有一定的波動(dòng)，但爐膛中上部壓力基本不變。
    爐膛的壓力分布沿爐膛高度大致成指數(shù)規(guī)律衰減。假定爐膛物料分布從測(cè)點(diǎn)PI位置開始衰減，則爐膛任意高度x的壓力P(x)可表示為：
a在0.22～0.26之間，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，口值減小。
3、爐膛壓力分布分析
    從CFB鍋爐爐膛內(nèi)的物料分布及正常運(yùn)行所需的物料平衡要求可對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行很好的解釋。
    CFB鍋爐內(nèi)的物料可分為底渣、飛灰、內(nèi)循環(huán)物料和外循環(huán)物料，實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)入爐膛上部的內(nèi)循環(huán)物料的平衡是CFB鍋爐運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)CFB鍋爐內(nèi)循環(huán)物料量多少的判斷對(duì)實(shí)際運(yùn)行有重要意義。
    CFB鍋爐在爐膛中上部積累的內(nèi)循環(huán)物料多少與爐膛的運(yùn)行速度、燃料的成灰特性、爐膛出口結(jié)構(gòu)等有關(guān)。對(duì)應(yīng)一定的燃料和具體的鍋爐，影響內(nèi)循環(huán)物料量的參數(shù)主要是運(yùn)行時(shí)的空床速度或鍋爐負(fù)荷。一定的鍋爐負(fù)荷對(duì)應(yīng)著一定的運(yùn)行速度，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著一定的床溫和換熱系數(shù)。CFB鍋爐下部的受熱面被防磨耐火材料覆蓋，爐膛的有效受熱面主要在爐膛中上部。因此，影響CFB鍋爐負(fù)荷的主要因素就是爐膛上部的物料量是否達(dá)到所需要的量。
    從分離器出口的物料濃度分布可以判斷出爐膛中上部的物料粒徑一般在1 mm以下，與爐膛下部的粒徑有很大差別。從CFB鍋爐的物料分布特征看，爐膛的這兩個(gè)區(qū)域?qū)��?yīng)著不同的物料平衡要求。在一定的運(yùn)行工況下，爐膛下部壓力在一定范圍內(nèi)的變化對(duì)爐膛上部壓力的影響不大．而只是增加了爐膛下部的物料量。因此，在100MW CFB鍋爐的壓力分布上，爐膛下部和中上部的壓力分布表現(xiàn)出不同的分布特征和規(guī)律。而對(duì)CFB鍋爐物料平衡的判斷主要是爐膛中上部積累的內(nèi)循環(huán)物料量多少的判斷，也就是爐膛中上部壓力分布的判斷。
    在CFB鍋爐的模型研究中，一般將CFB鍋爐沿爐膛高度分為密相區(qū)、過(guò)渡區(qū)和稀相區(qū)。分宜發(fā)電廠100MW CFB鍋爐爐膛采用大錐段結(jié)構(gòu)后，錐段以上為稀相區(qū)。從爐膛的壓力分布可看出，對(duì)應(yīng)一定的鍋爐負(fù)荷密相區(qū)和過(guò)渡區(qū)的壓力分布是變化的，而稀相區(qū)的壓力基本保持穩(wěn)定。
4爐膛壓力對(duì)鍋爐運(yùn)行的指導(dǎo)
    從以上分析可看出，爐膛下部和爐膛上部壓力分布存在很大的區(qū)別，所對(duì)應(yīng)的爐膛物料平衡狀態(tài)和要求是不同的。通過(guò)CFB鍋爐風(fēng)室壓力或爐膛下部床壓（即運(yùn)行的料層高度）的調(diào)節(jié)并不能準(zhǔn)確地對(duì)物料的平衡進(jìn)行調(diào)整和判斷。當(dāng)鍋爐上部?jī)?nèi)循環(huán)物料量因各種原因無(wú)法積累和穩(wěn)定時(shí)，一般采用增加CFB鍋爐運(yùn)行料層高度的方法往往能夠滿足CFB鍋爐的負(fù)荷要求，但鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)往往已經(jīng)偏離設(shè)計(jì)值，而以鼓泡床方式運(yùn)行。
    因此，在CFB鍋爐設(shè)計(jì)中增加爐膛中部壓力測(cè)點(diǎn)是運(yùn)行所必需的。對(duì)運(yùn)行人員，監(jiān)視爐膛中部壓力的變化與風(fēng)室壓力的變化一樣重要。對(duì)應(yīng)不同的鍋爐負(fù)荷對(duì)應(yīng)著一定的壓力值，并且在一定的時(shí)期內(nèi)由于煤質(zhì)的穩(wěn)定該值是一個(gè)較為穩(wěn)定的值。當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化，此壓力值會(huì)有一定的變化。當(dāng)燃料灰分達(dá)不到物料平衡要求時(shí)，爐膛中部壓力會(huì)降低，這時(shí)添加可循環(huán)物料以滿足CFB鍋爐的正常運(yùn)行是必要的。當(dāng)CFB鍋爐的中部壓力值異常減小時(shí)，應(yīng)對(duì)物料循環(huán)回路進(jìn)行檢查。
5、總結(jié)
    對(duì)分宜100 MW CFB鍋爐沿爐膛高度的壓力分布進(jìn)行了研究。壓力分布特征和分布規(guī)律表明，壓力分布在爐膛下部和中上部表現(xiàn)出不同的特征和控制規(guī)律。爐膛下部的壓力與運(yùn)行的床壓有關(guān)，爐膛中上部的壓力與運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)，隨著CFB鍋爐負(fù)荷的增加，爐膛中上部的壓力也相應(yīng)增加。
    實(shí)現(xiàn)物料平衡的關(guān)鍵在于爐膛中上部?jī)?nèi)循環(huán)物料量的積累和控制。對(duì)于運(yùn)行人員，爐膛中部壓力是控制CFB鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)。