關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)空氣動力場試驗的研究

，，

(神華國能山東建設(shè)集團有限公司，濟南 250000)

0 引 言

某額定蒸發(fā)量為480 t/h的循環(huán)流化床鍋爐是國產(chǎn)超高壓中間再熱、單汽包自然水循環(huán)CFB鍋爐[1-2]。燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁，采用水冷布風(fēng)板，內(nèi)嵌逆流柱型風(fēng)帽。爐膛與豎井煙道之間，布置有兩臺高溫絕熱式旋風(fēng)分離器，其下部各布置一臺非機械的“U”型回料器，回料器底部布置有流化風(fēng)帽，返料風(fēng)、松動風(fēng)由高壓風(fēng)機單獨供給，使外循環(huán)物料順利返回爐膛[3-4]。

鍋爐采用兩級配風(fēng)。一次風(fēng)從爐膛底部布風(fēng)板、風(fēng)帽進入爐膛，二次風(fēng)從燃燒室錐體部分進入爐膛。鍋爐共設(shè)有四個給煤口,四個石灰石給料口在下二次風(fēng)風(fēng)口進入，均勻地布置在爐前。爐膛底部設(shè)有后水冷壁管彎制成一次風(fēng)室[5-6]。

鍋爐在B-MCR工況運行時，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例約40∶60。

鍋爐主要參數(shù)和設(shè)計尺寸如下：

額定蒸發(fā)量：480 t/h。

過熱蒸氣出口壓力：13.73 MPa。

過熱器出口溫度：540 ℃。

再熱蒸氣流量: 392 t/h。

再熱器進口壓力：2.837 MPa。

再熱器出口壓力：2.663 MPa。

再熱器進口溫度：327 ℃。

再熱器出口溫度：540 ℃。

給水溫度：250 ℃。

見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計尺寸

該CFB鍋爐于2005年1月份投產(chǎn)運行，于2007年進行第一次A修，于2011年進行了第二次A修。根據(jù)檢修計劃，在2014年進行了B級檢修，檢修工期為45 d。檢修后電廠按計劃組織了冷態(tài)空氣動力場試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)指導(dǎo)運行操作。

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1.1 試驗?zāi)康?/h3>

對送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量測量裝置進行標(biāo)定；測試鍋爐布風(fēng)板阻力特性和流化特性；了解、檢查鍋爐檢修后的設(shè)備情況，確定其是否滿足點火啟動的要求；為熱態(tài)的點火運行提供必要的數(shù)據(jù)。

1.2 試驗項目

主要包括熱一次風(fēng)和熱二次風(fēng)風(fēng)量標(biāo)定、布風(fēng)板阻力特性測試、流化特性測試、回料試驗等項目。

2 試驗方法

2.1 一次風(fēng)量標(biāo)定

(1)按照鍋爐運行規(guī)程，依次啟動引風(fēng)機和一次風(fēng)機，爐膛出口保持合適的負壓。

(2)調(diào)整一次風(fēng)機出力，在單側(cè)總一次風(fēng)量分別為50 000、90 000 m3/h的工況下對A、B兩側(cè)的總熱一次風(fēng)進行標(biāo)定。

(3)標(biāo)定位置在熱一次風(fēng)系統(tǒng)測點附近，用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和膜盒壓力表實測各標(biāo)定工況下的風(fēng)量。

2.2 二次風(fēng)標(biāo)定

(1)啟動二次風(fēng)機，協(xié)調(diào)引風(fēng)機出力，使?fàn)t膛出口保持合適的穩(wěn)定的負壓。

(2)在單側(cè)總二次風(fēng)量分別為50 000、100 000 m3/h 的工況下對A、B兩側(cè)的總二次風(fēng)進行標(biāo)定。

(3)標(biāo)定位置在熱二次風(fēng)系統(tǒng)測點附近，用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和膜盒壓力表實測各標(biāo)定工況下的風(fēng)量。

2.3 布風(fēng)板阻力特性測試

(1)將標(biāo)定好的風(fēng)量修正系數(shù)交電廠熱工專業(yè)，修改一次風(fēng)和二次風(fēng)的計算公式組態(tài)。

(2)完成上述標(biāo)定和修正后，調(diào)整一次風(fēng)機出力，同時協(xié)調(diào)引風(fēng)機出力，使?fàn)t膛出口保持合適的穩(wěn)定的負壓，在流化風(fēng)量分別為50、70、90、120、150 KNm3/h的工況下測試布風(fēng)板的阻力。

(3)根據(jù)上面的測試結(jié)果繪制布風(fēng)板的阻力特性曲線。

(4)按運行規(guī)程要求停一次風(fēng)機、二次風(fēng)機和引風(fēng)機。

2.4 流化特性試驗

(1)添加床料。篩分好的床料添加至布風(fēng)板以上靜高800 mm，表面攤平。人孔門封閉。

(2)按鍋爐運行規(guī)程要求，依次啟動引風(fēng)機、高壓流化風(fēng)機、二次風(fēng)機和一次風(fēng)機，爐膛出口保持合適的穩(wěn)定的負壓。

(3)二次風(fēng)機出力穩(wěn)定在最小值，播煤風(fēng)關(guān)閉。

(4)調(diào)整一次風(fēng)機出力，流化風(fēng)量在150 KNm3/h以上運行不少于30 min，使床料充分流化，兩回料器達到正常返料。逐漸降低流化風(fēng)量，分別在150、 120、90、70、50 KNm3/h流化風(fēng)量下測試和記錄一次風(fēng)室與爐膛出口間的壓差。

(5)逐漸增加一次風(fēng)量，在上述風(fēng)量狀態(tài)下，再次測試和記錄一次風(fēng)室與爐膛出口間的壓差。

(6)風(fēng)機投聯(lián)鎖，突然停止所有風(fēng)機運行。打開爐門，檢查爐內(nèi)床料分布和回料口的回料情況。

2.5 回料試驗

在流化特性試驗過程中，通過觀察高壓流化風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)和回料情況，確定回料器工作是否正常。

3 試驗數(shù)據(jù)與處理

3.1 一次風(fēng)量標(biāo)定

調(diào)整一次風(fēng)機出力，在單側(cè)總一次風(fēng)量分別為50 000、90 000 m3/h的工況下對左、右兩側(cè)的總一次風(fēng)進行標(biāo)定。風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果詳見表2。

表2 一次風(fēng)量標(biāo)定試驗數(shù)據(jù)

3.2 二次風(fēng)量標(biāo)定

調(diào)整二次風(fēng)機出力，在單側(cè)總二次風(fēng)量分別為50 000、100 000 m3/h的工況下對A、B兩側(cè)的總二次風(fēng)進行標(biāo)定。風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果詳見表3。

表3 二次風(fēng)量標(biāo)定試驗數(shù)據(jù)

3.3 布風(fēng)板阻力特性測試

停止二次風(fēng)機和高壓流化風(fēng)機，關(guān)閉兩側(cè)播煤風(fēng)總風(fēng)門；調(diào)整一次風(fēng)機出力，同時協(xié)調(diào)引風(fēng)機出力，使?fàn)t膛出口保持合適的穩(wěn)定的負壓。在流化風(fēng)量分別為50、70、90、120、150 KNm3/h的工況下測試布風(fēng)板的阻力。測試結(jié)果見表4。

表4 流化風(fēng)量和布風(fēng)板阻力測試結(jié)果

根據(jù)上述測試結(jié)果繪制流化風(fēng)量-布風(fēng)板阻力關(guān)系曲線，并對數(shù)據(jù)進行擬合得到擬合曲線，結(jié)果如圖1所示。

3.4 流化特性測試

床料靜高約800 mm。流化特性測試分為上行程和下行程試驗。二次風(fēng)機保持最小出力，播煤風(fēng)關(guān)閉。

(1)下行程試驗。流化風(fēng)量在219 KNm3/h以上運行不少于30 min，使床料充分流化，兩回料器達到正常返料。逐漸降低流化風(fēng)量，分別在219、174、131、112、93、84、73、61、51、42 KNm3/h流化風(fēng)量下測試和記錄一次風(fēng)室與爐膛出口間的

壓差。下行程流化特性測試數(shù)據(jù)見表5。

圖1 布風(fēng)板阻力特性曲線(實線：布風(fēng)板阻力特性曲線；虛線：數(shù)據(jù)擬合曲線)

表5 下行程流化風(fēng)特性測試試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

(2) 上行程試驗。逐漸增加一次風(fēng)量，分別在42、59、75、86、96、108、127、171 KNm3/h流化風(fēng)量下，再次測試和記錄一次風(fēng)室與爐膛出口間的壓差。上行程流化特性測試數(shù)據(jù)見表6。

表6 上行程流化風(fēng)特性測試試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

根據(jù)上述測試結(jié)果和布風(fēng)板阻力特性，得出800 mm靜床高時的上、下行程的流化特性曲線，如圖2和圖3示。

3.5 流化均勻性試驗

在床料的充分流化狀態(tài)，風(fēng)機投聯(lián)鎖，突然停止所有風(fēng)機運行，打開爐門，檢查爐內(nèi)床料分布情況。爐內(nèi)床面基本平整，無明顯凹凸和起伏現(xiàn)象，檢查結(jié)果表明，爐內(nèi)床料流化均勻，能夠滿足運行要求。

3.6 回料試驗

在流化試驗過程中觀察高壓流化風(fēng)系統(tǒng)運行參數(shù)，并在流化均勻性試驗中觀察回料口的回料情況，結(jié)果表明，回料器工作正常。

圖2 上行程流化特性曲線圖

圖3 下行程流化特性曲線圖

4 試驗結(jié)論及建議

4.1 風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果

左、右側(cè)總熱一次風(fēng)的風(fēng)量修正系數(shù)分別是1.18和1.11；左、右側(cè)總熱二次風(fēng)的風(fēng)量修正系數(shù)分別是0.96和0.80。

4.2 布風(fēng)板阻力特性

布風(fēng)板阻力特性的測試結(jié)果如圖1所示。

4.3 流化特性試驗

800 mm床料靜高的上、下行程流化特性分別如圖2和圖3示。根據(jù)試驗曲線，上行程時的臨界流化風(fēng)量取50 KNm3/h，下行程時的臨界流化風(fēng)量取45 KNm3/h。試驗時的臨界流化風(fēng)量取50 KNm3/h。

4.4 流化均勻性

流化均勻性良好，滿足運行要求。

4.5 回料特性試驗

回料器工作正常，滿足運行要求。

4.6 最小流化風(fēng)量的確定

流化特性試驗過程中，在爐門打開的情況下觀察爐內(nèi)流化狀況：50 KNm3/h以上風(fēng)量，床料處于完全流化狀態(tài)，因此實際觀察結(jié)果與試驗曲線基本是吻合的。在該風(fēng)量區(qū)間進行工況調(diào)節(jié)時，從風(fēng)機電流、爐膛負壓和風(fēng)量等參數(shù)的變化規(guī)律看，相關(guān)參數(shù)的變化隨機性很強，表現(xiàn)出其流化狀態(tài)的不穩(wěn)定性，而大于這一區(qū)間后，工況的可調(diào)性和規(guī)律性轉(zhuǎn)好，也說明該風(fēng)量區(qū)間應(yīng)對應(yīng)于臨界狀態(tài)的可能性最大。為保證運行的安全，基于試驗的結(jié)果，推薦該爐最小流化風(fēng)量80 KNm3/h。

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