[局部放電測試儀]循環流化床鍋爐爐膛火焰TV系統的研究開發

循環流化床燃燒技術具有對燃料適應性強，有害氣體排放量低等優點，這兩大優點正好符合了我國動力用煤品質差而多變，國家對環保要求日益嚴格卻又資金不足的國情。因此，近10年來，CFB鍋爐發展異常迅速，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品，目前410～440t/h等級帶再熱的超高壓鍋爐已制造成功，300MWCFB機組的制造技術正在引進，傳統的大型煤粉鍋爐正面臨著CFB鍋爐的嚴峻挑戰，面對飛速發展的市場，CFB鍋爐在鍋爐的可控性方面（包括鍋爐的監控及保護設備）的開發以及運行方式的研究等領域還略顯薄弱。特別是CFB鍋爐的爐膛中、下部為正壓狀態，其中密相區的床料流化狀態以及燃燒情況只能根據床溫熱電偶的指示值和一、二次風量的指標值間接分析而得。即使如此，又由于床溫熱電偶易損壞，且有一定的延遲，一、二次風流量測量也并非準確，況且它們的調整變化如何影響床料的流化狀態也不好分析，尤其是在點爐和投煤時極易發生床溫過高和過低結焦，甚至停爐等事故。
　　
　　因此，運行人員急需一種產品能在點爐及正常運行時看到爐內的真實情況，為運行人員提供操作的科學根據。
　　
　　1CFB鍋爐爐膛火焰TV系統的技術特點及裝置構成
　　
　　根據市場的需求，興科公司于1996年組織了技術人員對這一產品進行了開發設計，并于1997年初生產出樣機，在沈陽新北熱電廠投入使用。之后又于1999年開發出了Ⅳ型產品在石家莊正定熱電廠投入使用，都取得了良好的效果。
　　
　　該類產品與煤粉鍋爐上使用的火焰TV系統的重要區別是其可在低照度（光強大于10LUX）的條件下清晰成像，而國內外常規產品需在光強大于500LUX的照度下才能工作，因此不能在循環流化床上使用。
　　
　　HJY－Ⅳ型產品由于是針對循環流化床鍋爐的產品，所以也根據循環流化床鍋爐的特點采用了特殊的結構和耐磨材料，不怕燒損，只需用一次風（風壓≥0.012MPa）吹掃鏡頭即可保證系統長期正常運行。在安裝時可根據不同爐型采用不同的位置和數量：對75t/h、130t/h的循環流化床鍋爐只需在任一側墻距布風板上方約2.5m處安裝一套，而對220t/h、410t/h的循環流化床鍋爐則需在兩側墻距布風板上方約3.0m處各安裝一套，這樣即可看到密相區的燃燒工況和床料的流化狀態，從而保證鍋爐的正常運行。具體的安裝標高應按其床料的設計流化速度以及二次風口的位置計算確定。
　　
　　
　　        圖1為CFB爐膛火焰TV系統的配置。
　　
　　
　　
　　
　　                圖1系統組成圖
　　1—預制管；2—爐墻；3—鏡管固定螺母；4—調焦環；
　　5—保護罩；6—靶面調整法蘭；7—溫控器；8—鏡管；
　　9—閥門；10—風管；11—鏡管制冷器；12—攝像機
　　
　　2現場試驗過程以及試驗結果分析
　　
　　下面結合石家莊正定熱電廠在點火過程中的實況，對這一產品的功能和實際作用加以分析。
　　
　　該裝置前端安裝于側墻，標高位于布風板上約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視器上，從而形成一套完整的監視系統，該裝置在指導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℃時能看到少量的細煤粒燃燒的火星；床溫升至500℃～600℃時，能見到大量的火星；當床溫升到700℃時整個爐膛充滿暗紅流態化床料，此時已達到煤的燃燒溫度。當爐溫在600℃～700℃時是爆燃區，必須及時正確控制床溫，此時應適當投煤。同時調整流化風和二次風使物料流化和助燃。如控制不好，使爐溫過高超過1000℃時，爐內煤粉形成粘稠狀不能正常流化，造成物料結焦導致停爐事故。如投料過多使溫度過低，造成燃煤由高溫狀態急速降溫，結成塊狀亦不能流化，就會造成結焦導致停爐事故發生。
　　
　　上述點火過程非常直觀，且操作準確不易失誤，一改過去那種試探投煤，再根據床溫和煙氣含氧量的變化間接判斷爐內是否點火成功的原始辦法。
　　
　　通過幾次點火和試運行，該裝置在監視床料燃燒情況時，彩色顯示器所反映的床料燃燒區火焰顏色、亮度與爐內實際工況是一致的、同步的，床溫熱電偶有一定的遲緩性。因此該裝置顯示出速度快的優點，當出現爐膛超溫或滅火故障時，能使運行人員及時準確判斷，防止事故發生。
　　
　　當床溫升到850℃～900℃時，CFB鍋爐處于正常工作狀態，此時，影響爐內運行工況的主要因素有一、二次風比，給煤量，給石灰石量以及排渣量等，其中一、二次風比是通過控制密相區的氧量（還原氣氛）和流化程度進而調節床溫，一、二次風比增加，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成達到調節床溫和床壓的目的。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系統之后，運行人員可根據圖像中局部發暗或過亮的情況（此時床溫指示可能無明顯變化）及時調整配風、給料和排渣量，確保密相區的床料流化與燃燒正常，避免發生局部結焦事故。
　　
　　3結論
　　
　　對已安裝了爐膛火焰電視監視系統的循環流化床鍋爐，在運行人員操作過程中用電視圖像配合床溫熱電偶提供的信息可正確指導點爐和正常運行，既可防止在點火過程中出現爆燃或結焦，同時也可在正常運行中指導運行人員進行燃燒狀況的優化調整。
　　
　　目前，我們正在開發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、床面結焦預警以及指標優化運行的定量依據。
 

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