求循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)回料不穩(wěn)的原因分析？？

【專家解說】：本文介紹CFB鍋爐飛灰循環(huán)系統(tǒng)在點火過程中循環(huán)回料不穩(wěn)定，對鍋爐運行造成影響的原因分析，為鍋爐飛回灰循環(huán)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定尋找合適的方法和途徑。1系統(tǒng)介紹我公司熱電廠有三臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐，于2002...

本文介紹CFB鍋爐飛灰循環(huán)系統(tǒng)在點火過程中循環(huán)回料不穩(wěn)定，對鍋爐運行造成影響的原因分析，為鍋爐飛回灰循環(huán)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定尋找合適的方法和途徑。

1系統(tǒng)介紹

我公司熱電廠有三臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐，于2002年建設施工，2003年投入生產(chǎn)運行。鍋爐指標參數(shù)、性能概述如下：

220t/h循環(huán)流化床鍋爐系高溫高壓參數(shù)（9.81MPa,540℃）、單汽包、自然循環(huán)蒸汽鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒方式，物料分離采用高溫絕熱旋風分離，平衡通風。

鍋爐主要由四部分組成：燃燒室、高溫旋風分離器、自平衡U型密封返料閥和尾部對流煙道。燃燒室位于鍋爐前部，四周和頂棚布置有膜式水冷壁，以保證爐膛氣密性。底部為略有傾斜的水冷布風板，布置有大直徑鐘罩式風帽。爐膛上部與前墻垂直布置有四片水冷屏和四片二級過熱器，以提高輻射傳熱。燃燒室后有兩個平行布置的高溫絕熱旋風分離器，直徑φ5160mm，內(nèi)襯耐磨絕熱材料。密封返料閥位于旋風分離器下部，與燃燒室和分離器相連接，回料采用自平衡方式，流化密封風采用高壓風機單獨共給。燃燒室，旋風分離器和密封返料閥構成了物料粒子循環(huán)回路，煤與石灰石在燃燒室完成燃燒及脫硫反應。供熱采暖網(wǎng)GONGRE.CN尾部對流煙道在鍋爐后部，煙道上部的四周及頂棚由包墻過熱器組成，其內(nèi)沿煙氣流程依次布置有三級過熱器和一級過熱器，下部煙道內(nèi)，依次布置有省煤器和臥式空氣預熱器，—、二次風分開布置。

鍋爐采用單段蒸發(fā)系統(tǒng)，下降管采用集中與分散相結合的供水方式。過熱蒸汽溫度采用二級給水噴水減溫調(diào)節(jié)。鍋爐布置在主廠房DE間隔，爐本體采用緊身封閉方式,8m運轉(zhuǎn)層下按全封閉設計，設有爐頂小間。鍋爐構架采用全鋼焊接結構，按7度地震裂度設計。鍋爐采用支吊結合的固定方式，除旋風分離器和空氣預熱器為支撐結構外，其余均為懸吊結構。為防止因爐內(nèi)爆燃引起水冷壁和爐墻的破壞，鍋爐設有剛性梁。鍋爐分別將爐膛中心線、旋風分離器中心線、為部煙道中心線設置成膨脹中心，以膨脹中心為原點自由膨脹，在分離器、爐膛、回料閥、尾部煙道的連接處設有非金屬膨脹節(jié)，以解決熱位移密封問題，確保鍋爐密封嚴密。

鍋爐燃燒系統(tǒng)采用前墻四點給煤，爐前煤斗里的煤經(jīng)稱重皮帶給煤機送入爐前刮板給煤機，經(jīng)落煤管進入爐膛，為防止正壓煙氣反竄入給煤系統(tǒng)，在給煤系統(tǒng)中通入二次風正壓密封。

石灰石系統(tǒng)采用正壓氣力輸送，由石灰石風機將日用倉內(nèi)的石灰石經(jīng)送風管路送入二次風管道進入爐膛和回料閥斜腿。

鍋爐排渣由床面兩個排渣孔進行，高溫灰渣經(jīng)兩臺滾筒冷渣器冷卻，再將低溫灰渣送入除渣系統(tǒng)。

鍋爐配風設有一次風機、二次風機、高壓風機、石灰石風機及引風機，采用平衡通風方式，壓力平衡點設在爐膛出口。

鍋爐點火系統(tǒng)采用床上床下聯(lián)合啟動方式，床上布置四支啟動燃燒器，床下布置兩支熱煙氣發(fā)生器，具有熱效率高，加熱均勻，啟動速度快、點火可靠性高等優(yōu)點。

2灰循環(huán)系統(tǒng)問題

2006年12月16日在鍋爐點火過程中，鍋爐出現(xiàn)回料波動。當時鍋爐爐膛中部床溫點溫度過高，鍋爐出口溫度、旋風分離器進出口溫度偏低，灰循環(huán)回料溫度低，灰料壓力低，且時有波動。

3問題分析

3.1CFB鍋爐物料分析。

CFB鍋爐的物料分布可分四種形式：飛灰、底渣、內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)物料。其中，內(nèi)循環(huán)物料和外循環(huán)物料平衡的實現(xiàn)是CFB鍋爐運行的關鍵，如果回料不穩(wěn)或突然停止工作，會造成爐內(nèi)循環(huán)物料量不足，氣溫、氣壓床溫難以控制，危及正常的運行。而造成外循環(huán)回料不穩(wěn)的原因，除澆筑料脫落堵塞外，最為重要是鍋爐循環(huán)灰量不足致使煙氣短路供熱采暖網(wǎng)，難以建立連續(xù)穩(wěn)定的外循環(huán)物料平衡。如不加以重視及時采取措施加以調(diào)整，后果將十分嚴重。

3.2鍋爐點火啟動過程分析

分析鍋爐點火啟動過程中，循環(huán)灰量不足的原因很簡單，因為當我們在鍋爐點火啟動前，爐料是一定的，有700mm厚，鍋爐升溫前5小時是不投煤的，就沒有介質(zhì)進入爐內(nèi)，來補充隨煙氣連續(xù)不斷被帶走的循環(huán)灰量，而此時燃燒室內(nèi)所剩的爐料以大顆粒居多（這也是這一次發(fā)生床溫波動的主要原因），加之我們在點火初期一般一次風量控制的不夠準確，使大量飛灰揚析隨煙氣又進一步被帶走，那么被煙氣被帶走的循環(huán)灰都那里去了呢？都積存在返料閥內(nèi)了，因為我們在點火啟動初期返料閥是空的，只有當返料閥內(nèi)達到一定厚度的料位后，才能建立起良好的循環(huán)，為什么這樣講呢？讓我們首先來了解一下回料閥、回料立管、高壓風機的作用和運行特性。

3.2.1U回料閥

實際是一個小流化床，回料風由下部兩個小風室通過流化風帽進入閥內(nèi)，運行中高壓風通過、圖1；a1、a2進入風室通過布風板、風帽流化U型閥內(nèi)的物料。U型閥屬于自平衡閥，既流出量與進入量自動調(diào)節(jié)，閥本身調(diào)節(jié)流量的功能較弱。它還有一個最為重要的作用是：用以回料密封。

3.2.2回料立管

立管的作用是輸送物料、系統(tǒng)密封、產(chǎn)生一定的壓頭避免爐膛煙氣反串，與回料閥、高壓風機配合使物料能夠由低壓向高壓（爐膛）處連續(xù)穩(wěn)定地輸送。

3.2.3高壓風機

高壓風機是一種高壓頭低風量設備，有較高的壓頭并且具有阻力增加，風機壓頭增加的特點來克服爐堂內(nèi)的高壓，實現(xiàn)物料連續(xù)穩(wěn)定的輸送。低風量是為了避免高溫物料在回料閥內(nèi)結焦。

3.3回料不穩(wěn)原因分析

3.3.1回料循環(huán)的建立

其中一條最為重要的作用：“回料密封”，爐膛內(nèi)的高壓5將返竄，造成煙氣短路，從而阻礙正常的飛灰循環(huán)。

B1段為回料立管，當外循環(huán)灰進入立管中物料的自重B1B2時才能使循環(huán)灰進入到U型閥內(nèi)，但此時進入U型閥內(nèi)的循環(huán)灰量較少還難以輸送回爐膛內(nèi)，只能在U型閥內(nèi)積存，而此時又將形成上述所講的幾次或十幾次的循環(huán)，使U型閥內(nèi)積存一定量的循環(huán)灰量最終只有當、B1=B2或、B1≥B2時才能建立起良好穩(wěn)定的外循環(huán)物料平衡。

3.3.2回料閥的自平衡

根據(jù)上述的分析和U型閥的特性，讓我們再次試分析：當U型閥內(nèi)如果在圖中B2段存有厚度一定的料層時，在高壓風機的作用下，料位膨脹被流化，（它是決不會被吹空的，我們曾經(jīng)在停爐時做過實驗，兩臺高壓風機同時啟動運行很長時間后，打開U型閥內(nèi)還是存有B2段厚度的循環(huán)量）假如我們將U型閥B2段內(nèi)原有的存灰比作是被，“膨脹流化的水”、既“連通器”原理。那么當分離器被分離下的循環(huán)灰，由回料立管B1≥B2連續(xù)不斷地進入U型閥（既“連通器”原理）返回爐內(nèi)，從而建立起良好的外循環(huán)回路，供熱采暖網(wǎng)GONGRE.CN實現(xiàn)其原有的設計理念，“U型閥屬于自平衡閥，既流出量與進入量自動調(diào)節(jié)”。

3.3.3回料不穩(wěn)現(xiàn)象

由此又使我們聯(lián)想到，曾經(jīng)正常運行時出現(xiàn)過的幾次回料不穩(wěn)時，主要出現(xiàn)在鍋爐減負荷過急、過快，原因當外循環(huán)灰量突然減少時立管中物料的自重、B1B2時使高壓風機阻力增加壓頭增高、B1段物料大量返回爐內(nèi)，從而使B1段壓力又小與B2段造成返料不穩(wěn)，形成惡性循環(huán)。只有當、B1=B2或、B1≥B2時才能建立起良好穩(wěn)定的外循環(huán)物料平衡，在調(diào)整時不能急噪要循序漸進，也許需要數(shù)小時的調(diào)整才能使外循環(huán)物料平衡穩(wěn)定。

3.3.4回料循環(huán)不穩(wěn)定的影響

通過在點火啟動過程中，旋風分離器入口溫度比較低并且溫升緩慢，也可以證明被分離器分離的循環(huán)灰，滯留在U型閥內(nèi)沒能回送爐膛燃燒室參與灰循環(huán)，如果有循環(huán)灰來參與灰循環(huán)，旋風分離器入口溫度勢必將隨著床溫度的提高而提高，因為是循環(huán)灰將溫度帶到旋風分離器入口，而在我們點火啟動初期，未投煤時分離器入口與床溫偏差極大，不利于分離器溫升控制，也勢必造成分離器開裂、脫落情況的發(fā)生。

3.3.5其它電廠鍋爐循環(huán)回料系統(tǒng)情況

根據(jù)其它電廠鍋爐點火啟動過程的經(jīng)驗，也可以證明我們在點火啟動過程中造成回料不穩(wěn)定，是和回料閥清空沒有一定厚度料位是有關系的。以吉林市東關電廠、遼寧大連香海電廠、遼寧盤錦電廠的點火啟動過程來看。吉林市東關電廠點火啟動過程及正常運行時從未出現(xiàn)過，回料波動現(xiàn)象的發(fā)生，他們一般鍋爐小修情況時，對U型回料閥內(nèi)的存灰，是從不進行清理的，全部留著再次點火啟動時使用，所以從未發(fā)生過回料不穩(wěn)定情況的發(fā)生，供熱采暖網(wǎng)GONGRE.CN盤錦電廠也是如此進行的。大連香海電廠，點火床料比較細，一般都在5mm以下，并且在點火啟動過程中還得根據(jù)床壓表計變化，對鍋爐進行兩次補裝床料，來補充循環(huán)灰量的不足和床料的缺失，大連香海電廠，自行設計了床料補裝口，鍋爐點火啟動過程中即可進行補料工作，十分方便，所以他們在點火啟動過程中，也從未出現(xiàn)過回料波動現(xiàn)象的發(fā)生。

4避免回料不穩(wěn)措施建議

4.1循環(huán)灰的留用

如果未出現(xiàn)分離器、回料立管、U型閥、內(nèi)澆注料脫落現(xiàn)象發(fā)生的情況，對U型閥內(nèi)存灰不進行清除工作，留著下次點火啟動時使用。

如果有類似回料波動的情況，進行回料閥清理、修補、檢查后，將細灰留存，重新投入爐膛使用。

4.2啟動風量調(diào)整

對回料閥不進行清理工作，再次點火啟動過程中，有可能出現(xiàn)的問題是點火生溫速度慢。我們可以采取減一次風量，增加點火油壓的方法解決。因為我們歷次點火啟動過程的一次風量裕量較大，高溫煙氣都隨著爐膛負壓被帶走，存于爐料中用于加熱床料的熱量非常少。

5結論

物料在CFB鍋爐內(nèi)的分布可分為四種形式：底灰、飛灰、外循環(huán)物料和內(nèi)循環(huán)物料。CFB鍋爐的物料平衡可以進一步認為是內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)物料的平衡。CFB鍋爐點火啟動過程中，出現(xiàn)回料波動時，在調(diào)整時不能急躁，要循序漸進，也許需要數(shù)個小時的調(diào)整才能使循環(huán)灰系統(tǒng)的外循環(huán)物料平衡穩(wěn)定。