鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或大連續(xù)蒸發(fā)量來(lái)表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時(shí)間內(nèi)能大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。蒸發(fā)量的單位習(xí)慣上以噸/時(shí)表示，電站鍋爐的容量也可用與之配套的汽輪發(fā)電機(jī)的電功率(兆瓦)來(lái)表示。
蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的左右。傳熱管壁厚一般在口,而它卻承受著一次側(cè)和二次側(cè)之間較大的溫差和很高的壓差產(chǎn)生的應(yīng)力一又經(jīng)受著水力振動(dòng)、腐蝕以及傳熱管與管板連接部位的集中應(yīng)力等,因此造成小型生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器鍋爐傳熱管破裂簡(jiǎn)稱(chēng)事故的概率比較高。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也表明,傳熱管是整個(gè)一回路壓力邊界中薄弱的部分,也是蒸汽發(fā)生器內(nèi)的事故多發(fā)區(qū)域。
蒸汽發(fā)生器是核動(dòng)力裝置中重要的換熱設(shè)備，其水位的高低直接影響核動(dòng)力裝置的安全可靠運(yùn)行。蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)擁有大量的傳感器與執(zhí)行器，在*的運(yùn)行過(guò)程中，由于疲勞和內(nèi)外條件的變化，運(yùn)行設(shè)備不可避免地會(huì)發(fā)生故障。目前，核動(dòng)力裝置大多采用硬件冗余的方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行容錯(cuò)處理，這種方法不僅需要大量的資金投入，而且在設(shè)計(jì)和建造階段也會(huì)帶來(lái)安全性與可靠性方面的問(wèn)題。然而，容錯(cuò)控制技術(shù)的發(fā)展在很大程度上改善了硬件冗余所帶來(lái)的，因此，研究蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制方法對(duì)提高核動(dòng)力裝置的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
在不同功率點(diǎn)下，維持給水流量不變，觀察蒸汽發(fā)生器水位在蒸汽流量階躍變化情況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，當(dāng)蒸汽發(fā)生器出口蒸汽流量增加時(shí)，氣腔內(nèi)的蒸汽量會(huì)瞬時(shí)減小，從而導(dǎo)致壓力降低。上升通道內(nèi)飽和水會(huì)由于壓力的降低而產(chǎn)生大量的氣泡，這將使工質(zhì)流動(dòng)的阻力大大增加，大量的給水聚集在下降通道內(nèi)，傳感器誤認(rèn)為水位有上升的趨勢(shì)，這與水位*的變化過(guò)程相反，即“虛假水位”現(xiàn)象。隨著時(shí)間的推移，由于流量的不平衡，水位在經(jīng)過(guò)高點(diǎn)后會(huì)逐漸降低。小型生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器鍋爐功率越低，水位反向變化的大值越大。
生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)物中，含有大量的可燃物，灰渣發(fā)黑，有時(shí)可見(jiàn)生料排出。燃燒氣體里含有大量的一氧化碳可燃成分。
引起鍋爐燃料不*燃燒的因素如下：
(1)爐膛溫度不夠，一般情況下低于600℃時(shí)，就不能建立良好的燃燒結(jié)構(gòu)。
(2)所供給的空氣量不能滿足燃料中可燃成分*燃燒的需要。
(3)所供給的空氣量足夠，由于混合接觸不好，燃燒紊亂。
(4)出現(xiàn)異常事故。
(5)收到基燃料水分太大，水分超過(guò)45%以上的燃料很難保證燃燒正常。
(6)燃料顆粒太大，不利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。
(7)燃燒的反應(yīng)時(shí)間不夠，爐排振動(dòng)幅度過(guò)大、間隔過(guò)短，燃燒時(shí)間短。
(8)灰分太大，灰分包裹焦炭顆粒，使燃燒速度緩慢，
(9)進(jìn)料太多，爐排上面料層太厚，氣一固不能良性混合。
(10)進(jìn)料少或者爐排料層薄蓄熱能力不強(qiáng)。
影響生物質(zhì)鍋爐燃料燃燒過(guò)程的變量
一、含水量
不同種類(lèi)燃料的含水量區(qū)別很大，取決于燃料種類(lèi)和儲(chǔ)存方式。為了保持生物質(zhì)鍋爐燃料燃燒穩(wěn)定性，在使用之前需要晾曬(有條件時(shí)要增設(shè)干料棚)。含水量增加會(huì)降低爐膛蓄熱溫度，增加燃料在燃燒室的不*燃燒。含水量過(guò)大是國(guó)能生物質(zhì)電廠帶不上負(fù)荷的主要原因。含水多的燃料著火困難，影響燃燒速度，使?fàn)t內(nèi)溫度降低，使機(jī)械和化學(xué)不*燃燒熱損失增加，當(dāng)燃料水分大于45%時(shí)，燃燒就非常困難。在燃燒過(guò)程中，水分因蒸發(fā)、汽化要消耗大量的汽化熱。水分含量大的燃料其燃燒后的煙氣體積較大(水變?yōu)檎羝润w積增加了1200倍)，由于出口煙氣有130℃左右溫度，因此隨煙氣帶走的熱量損失較多(此現(xiàn)象可以通過(guò)煙囪的排煙，觀測(cè)到呈現(xiàn)大量乳白氣體)，鍋爐的熱效率就較低。此外，煙氣體積增加，引風(fēng)機(jī)消耗的電能也隨之增加，引風(fēng)機(jī)功率增加了，使得煙氣流速加快，燃燒上移，很難構(gòu)建合理的燃燒工況，保障爐排燃燒動(dòng)力平衡(養(yǎng)不住底火)。
煙氣流速加快使得煙氣攜灰量也增加，加速了對(duì)爐膛尾部受熱面的磨損。
二、發(fā)熱量
1.概念
(1)高位發(fā)熱量(濕基)。指lkg燃料在單位時(shí)間里*燃燒所放出全部的熱量，單位MJ/kg。
(2)低位發(fā)熱量(干基)。是燃燒熱量中，去掉燃燒時(shí)生成的汽化潛熱(水蒸氣)所釋放的熱量，單位MJ/kg。
2.影響發(fā)熱量的因素
影響發(fā)熱量的一般因素是燃料中的水分、灰分和雜質(zhì)，這也是國(guó)內(nèi)生物質(zhì)電廠共同存在的問(wèn)題(燃料水分和灰分過(guò)大的問(wèn)題不解決，生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)是很難發(fā)展的)。過(guò)濕、過(guò)長(zhǎng)的燃料在取料機(jī)、給料機(jī)里堵塞，在爐排上燒不透，增加了不*燃燒損失(某電廠由于入爐燃料灰分通常大于40%，所以*帶不上高負(fù)荷)。
三、過(guò)量空氣系數(shù)
理論空氣量與實(shí)際空氣量的比值叫做過(guò)量空氣系數(shù)。
生物質(zhì)鍋爐的燃燒過(guò)量空氣系數(shù)要大于1，通常大于1. 25，以保證助燃空氣與可燃物的充分混合。
過(guò)量空氣系數(shù)沿用了煤粉鍋爐的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在無(wú)論證。實(shí)際的鍋爐燃燒因生物質(zhì)揮發(fā)分高、燃燒速度快，應(yīng)該是富氧燃燒。
過(guò)量空氣系數(shù)主要是通過(guò)二次風(fēng)來(lái)提供，實(shí)踐證明，上層二次風(fēng)要盡量大，以過(guò)熱器不超溫為原則，以利于燃燒工況的構(gòu)建和燃料的燃盡。試驗(yàn)證明：生物質(zhì)鍋爐燃燒氧量任何時(shí)候都要大于3%，當(dāng)爐膛溫度能夠保持較高時(shí)，氧量保持在3%～5%才能夠燃燒*。因?yàn)樯镔|(zhì)顆粒不均、燃燒區(qū)域不同，富氧燃燒就成了生物質(zhì)鍋爐區(qū)別于煤粉鍋爐的一個(gè)顯著特點(diǎn)(國(guó)內(nèi)某電廠的前、后上二次風(fēng)開(kāi)到40%以上、氧量為5%，燃燒工況良好，過(guò)熱器區(qū)域的灰為灰白色，可以認(rèn)為是國(guó)內(nèi)生物質(zhì)鍋爐燃燒的樣板;丹麥生物質(zhì)鍋爐一、二次風(fēng)率比例：黃稈鍋爐為3:7，灰稈鍋爐為4:6)?？墒乾F(xiàn)在國(guó)內(nèi)生物質(zhì)鍋爐大多沒(méi)有照此辦理，主要原因足國(guó)內(nèi)燃料質(zhì)量太差，水分、灰分的含量太高。許多生物質(zhì)鍋爐風(fēng)率比例變成了5:5或者8:2。尤其是黃稈鍋爐一次風(fēng)用少了就不能浮動(dòng)厚料層、減少料層厚度，爐膛蓄熱就不能滿足高負(fù)荷。
四、空氣溫度
生物質(zhì)電廠鍋爐的熱風(fēng)，采用的是除氧器來(lái)水加熱空氣的方法，因此，需要盡量提高風(fēng)溫，促成爐排著火。
五、燃料種類(lèi)
不同種類(lèi)燃料的不同特性影響著燃燒過(guò)程，其中主要影響因素為燃料組分、揮發(fā)分和固定碳含量、熱性能、密度、孔隙率、尺寸和活性表面等。燃料組分隨燃盡程度不同而發(fā)生持續(xù)變化。與煤相比，生物質(zhì)鍋爐燃料通常揮發(fā)分含量較高，固定碳含量較低，屬于高活性燃料。但不同生物質(zhì)燃料的揮發(fā)分含量不同，影響燃料的熱性能。各種生物質(zhì)燃料的小劂化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)合鍵也影響燃料的熱性能。表現(xiàn)出揮發(fā)分析出規(guī)律明顯不同。不同生物質(zhì)燃料的密度也有較大的不同，例如，樹(shù)皮和稻殼的密度相差很大。燃料密度大，影響了單位燃燒室容積，同時(shí)也影響燃料燃燒特性?？紫堵视绊懭剂系姆磻?yīng)性(單位時(shí)間質(zhì)量損失)，影響揮發(fā)分析出速 率。尤其當(dāng)粉狀燃料燃燒時(shí)，煙氣中攜帶大量的顆粒物，小顆粒在燃燒室中停留時(shí)間短，如不能壓制火焰，勢(shì)必造成火焰上升，化學(xué)不*燃燒熱損失增加，引風(fēng)機(jī)葉輪磨損。某生物質(zhì)電廠調(diào)試期間，燃燒稻殼，鍋爐引風(fēng)機(jī)葉輪一個(gè)月之內(nèi)就磨透了。
六、燃燒溫度
燃燒溫度是生物質(zhì)鍋爐燃燒的基礎(chǔ)，燃燒溫度不夠就不能形成燃燒的優(yōu)化，就無(wú)法保障燃燒的*。強(qiáng)化鍋爐燃燒的三強(qiáng)理論如下：
(1)強(qiáng)化燃燒的初始階段。
(2)強(qiáng)化高溫?zé)煔夂腿剂系膶?duì)流換熱。
(3)強(qiáng)化燃料燃燒時(shí)還原氣氛的高濃度聚集。
不管燒什么燃料，一定要想辦法保持爐膛溫度，爐膛溫度低于850℃就不能形成強(qiáng)化燃燒。
試驗(yàn)證明，爐膛溫度在400℃以上鍋爐點(diǎn)火成功，爐膛溫度在600℃以上鍋爐可以形成連續(xù)燃燒，爐膛溫度在850'C以上才可能形成強(qiáng)化燃燒。
七、配風(fēng)
有效的配風(fēng)是生物質(zhì)鍋爐燃燒的關(guān)鍵，一次風(fēng)能夠吹動(dòng)燃料，增加空隙著火面;二次風(fēng)壓制火焰，形成強(qiáng)化燃燒。以增加燃燒時(shí)間、保持爐膛溫度、減少不*燃燒熱損失(*某生物質(zhì)電廠配風(fēng)參數(shù)，以30MW負(fù)荷為例，鍋爐總風(fēng)量為7.5kPa，一次風(fēng)5o%、中端60%、低端30%，前、后墻二次風(fēng)50%，燃盡風(fēng)20%)。
現(xiàn)在大氣污染逐漸嚴(yán)重，煤炭等資源的日以匱乏，工業(yè)和生活中普遍使用的燃煤鍋爐正在被生物質(zhì)鍋爐所替代，生物質(zhì)燃料鍋爐不僅可以解決傳統(tǒng)的燃煤鍋爐造成的大氣污染，還能節(jié)約煤炭等能源的消耗。在與蒸汽供應(yīng)承包等合同能源管理項(xiàng)目中，為了提升節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益大化，項(xiàng)目全部采用的生物質(zhì)燃料鍋爐。在以往鍋爐項(xiàng)目運(yùn)行管理發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)鍋爐里排除的燃燒產(chǎn)物里，會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)里面有很多的可燃物，而且燃燒后的渣子發(fā)黑，在燃燒的氣體中有一定量的一氧化碳成分，這些都是不*燃燒的典型現(xiàn)象。燃料燃料*燃燒是實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益大化的前提，所以首先要找出燃料不*燃燒的原因。通過(guò)多年小型生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器鍋爐運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，造成生物質(zhì)鍋爐里的生物質(zhì)不*燃燒的原因有以下幾方面：
1、鍋爐內(nèi)的溫度不夠高，在正常情況下，爐膛的溫度達(dá)不到600攝氏度，無(wú)法構(gòu)成良好的燃燒結(jié)構(gòu)。
2、提供的空氣量不夠，燃料無(wú)法完成充分燃燒，或者是空氣量供給的足夠，但是混合接觸不充分，造成燃燒紊亂。
3、燃料中的水分太大，不能進(jìn)行正常的燃燒，另外燃料顆粒的大小要均勻，過(guò)大不能進(jìn)行燃燒反應(yīng)。反應(yīng)的時(shí)間達(dá)不到要求，燃燒的時(shí)間不夠，都會(huì)造成不*燃燒。
4、一次性給料過(guò)多，會(huì)造成爐排上的料層過(guò)厚，氣體和燃料達(dá)不到良性混合，蓄熱能力達(dá)不到充分燃燒的要求。
生物質(zhì)燃料不*燃燒的因素找到了，便好針對(duì)原因?qū)﹀仩t進(jìn)行整改，具體整改措施如：
1.改善爐排結(jié)構(gòu)，以提升膛內(nèi)溫度，為燃料充分燃燒提供燃燒基礎(chǔ);
2.增加二次進(jìn)風(fēng)口，補(bǔ)充小型生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器鍋爐膛內(nèi)燃料燃燒所需氧氣;
3.從顆粒燃料生產(chǎn)源頭抓起，保證燃料低水分，控制顆粒機(jī)出粒大小均勻;
4.結(jié)合爐排實(shí)際燃燒狀況，合理設(shè)置上料機(jī)上料速度、投料量。
從以上四個(gè)方面加強(qiáng)控制便能保證生物質(zhì)燃料在鍋爐中*燃燒，燃料充分*燃燒才能提升鍋爐熱效率，保證生物質(zhì)鍋爐的節(jié)能效益大化。
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