循環(huán)流化床鍋爐返料運(yùn)行分析

史海燕(棗莊八一水煤漿熱電有限責(zé)任公司)

一、鍋爐運(yùn)行情況概述：

1.棗莊八一水煤漿熱電公司2#鍋爐是由無錫華光鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的UG-130/9.6-M6型高溫高壓、單汽包、單爐膛、自然循環(huán)、全懸吊全鋼架“∏”型布置的循環(huán)流化床鍋爐，物料分離和回送裝置采用蝸殼式絕熱旋風(fēng)分離器和“U”型返料器，鍋爐采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制、操作。

2.主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：

額定蒸發(fā)量變 130t/h

主汽壓力 9.8Mpa

主汽溫度 540℃

鍋爐熱效率 89.8%

物料循環(huán)倍率 25～30

燃用設(shè)計(jì)煤種燃料消耗量 18.914t/h

入爐煤粒度范圍：0～10mm，50%切割粒徑d50=2mm。

3.鍋爐調(diào)試運(yùn)行情況：

該循環(huán)流化床鍋爐在調(diào)試運(yùn)行過程中表現(xiàn)出良好的性能，主要表現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定、帶負(fù)荷能力強(qiáng)，在最高負(fù)荷143t/h時(shí)和最低40t/h時(shí)仍能保持良好的運(yùn)行性能。從整個(gè)運(yùn)行情況看，該爐物料分離器分離效率高，因而確保了鍋爐物料循環(huán)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從燃燒效果看，該爐燃燒效率很高，飛灰含碳量、底渣含碳分別在4%以內(nèi)。但是，該爐在調(diào)試、運(yùn)行中也發(fā)生了諸如不返料、物料將床層和返料器壓死等不正常情況，這些不穩(wěn)定因素嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行安全，也造成了較大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。

二、異常情況原因分析

1.從發(fā)生異常運(yùn)行情況時(shí)的工況來看，大都處于啟、停爐或加、減負(fù)荷的變工況過程中。

2.高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)：因異常情況主要發(fā)生在啟停爐或變負(fù)荷過程中，在對一、二次風(fēng)量、返料量和給煤量進(jìn)行調(diào)整時(shí)發(fā)生的，因而對高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)的把握至關(guān)重要。25～30的物料循環(huán)倍率意味著在以18.9t/h的給煤量加入爐膛的同時(shí)，約有470-560t/h或更高的循環(huán)灰量在爐膛和主循環(huán)回路中循環(huán)，其中爐膛中的循環(huán)灰量份額占絕對優(yōu)勢，即爐膛中的顆粒濃度極高，而爐膛密、稀相區(qū)顆粒濃度分配主要是由一、二次風(fēng)量比例及返料量大小決定的。因而如果在變負(fù)荷操作過程中，對一、二次風(fēng)量及比例、返料灰量及給煤量的調(diào)整未能把握高倍率循環(huán)爐的特點(diǎn)而造成調(diào)整失當(dāng)，勢必引起爐膛內(nèi)上下部顆粒濃度大幅度波動，當(dāng)這種波動影響力達(dá)到使?fàn)t膛上下部顆粒濃度比例嚴(yán)重失調(diào)時(shí)，就會出現(xiàn)：或下部顆粒濃度過大物料將床層壓死；或物料大部或全部集中于上部空間床層物料消失。同時(shí)，爐膛內(nèi)顆粒濃度的大幅波動也使?fàn)t膛出口的顆粒濃度發(fā)生大幅波動，而這種濃度波動也引起爐膛出口含塵煙氣溫度和煙氣速度（當(dāng)爐膛出口負(fù)壓值保持不變）的大幅度變化，進(jìn)而對分離器的分離效率產(chǎn)生重大影響。或因爐膛出口顆粒濃度、溫度、速度大幅上升，分離器效率也大幅度提高，亦即分離器下來的返料量可大幅增加，造成返料器松動床所受到的壓力大幅增加，如此壓力增加是瞬間進(jìn)行的，松動床將無法承受而被壓死。如發(fā)生床層壓死等極端情況時(shí)，返料進(jìn)入立管中的量幾乎為零，而返料風(fēng)如未被及時(shí)停用，則立管中僅存不多的返料仍將被送入爐膛，當(dāng)立管中存料料位重力不足以抵消返料風(fēng)壓時(shí)，立管料層就會被擊穿，造成返料器空床。由于引風(fēng)機(jī)的抽吸力和分離器阻力的共同影響，爐膛床層中極細(xì)顆粒有可能沿返料通道反竄到尾部煙道。

3.運(yùn)行操作的影響分析：根據(jù)該循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生的一些異常情況大多發(fā)生在升停爐和加減負(fù)荷等變工況過程中的事實(shí)，我們對運(yùn)行人員在變工況時(shí)的一些操作進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，經(jīng)對各種工況下的一次風(fēng)量和風(fēng)壓、二次風(fēng)量和風(fēng)壓、返料風(fēng)量和風(fēng)壓、點(diǎn)火風(fēng)室壓力、床層壓力等操作曲線，并結(jié)合高倍率循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真分析研究，認(rèn)為各種異常情況的發(fā)生與運(yùn)行人員在變工況時(shí)的操作不當(dāng)有很大的關(guān)系?，F(xiàn)將各種異常情況發(fā)生的原因和現(xiàn)象分析、討論如下：

（1）一次風(fēng)量增加或二次風(fēng)量減小操作幅度過大、過快，爐內(nèi)一、二次風(fēng)量比例失衡：在升爐和加負(fù)荷過程中，運(yùn)行人員往往依運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)在進(jìn)行一、二次風(fēng)量調(diào)整時(shí)采用預(yù)先設(shè)置目標(biāo)值，后由微機(jī)帶動電動機(jī)構(gòu)執(zhí)行快速達(dá)到目標(biāo)值的方法進(jìn)行操作的，一次風(fēng)量的增加通過微機(jī)操作快速完成的（此時(shí)間只須幾秒至十幾秒），大量原本停留在爐下部密相區(qū)內(nèi)的顆粒，因一次風(fēng)速隨風(fēng)量迅速加大而超過顆粒終端速度，被送入爐上部稀相區(qū)，稀相區(qū)也因瞬間濃度增加過快，稀相區(qū)燃燒份額迅速加大，使?fàn)t膛出口顆粒濃度和煙氣溫度迅速增加，如此時(shí)爐膛出口仍保持為負(fù)壓則煙氣速度也會增加，分離器分離效率也將迅速提高很多，被分離出來進(jìn)入返料區(qū)域的返料量迅速加大，返料立管中灰柱對返料器形成的壓力迅速加大，造成返料器堵塞。如正常運(yùn)行時(shí)返料器煙溫度接近1000℃，返料器被壓死后就可能發(fā)生結(jié)焦。

（2）一次風(fēng)量或二次風(fēng)量操作幅度過大、過快：在停爐或減負(fù)荷等變工況過程中，如一次風(fēng)量或二次風(fēng)量調(diào)整操作同樣采用微機(jī)快速（幾秒至十幾秒）完成的方法，其幅度達(dá)到幾萬立方米時(shí)，將使?fàn)t內(nèi)上下部物料顆粒濃度同樣發(fā)生急劇變化。鍋爐停爐或減負(fù)荷等變工況操作中，減（或停）二次風(fēng)量（機(jī)）時(shí)，采用微機(jī)設(shè)定目標(biāo)值快速完成操作，造成二次風(fēng)量減小幅度過大、過快，二次風(fēng)支撐爐膛上部物料支撐力瞬間減小很多（或消失），這樣，大量終端速度超過一次風(fēng)速的爐膛上部物料（含內(nèi)循環(huán)物料）就會瞬間向床層集中，而次時(shí)即使一次風(fēng)尚未減小，也難以承受整個(gè)爐膛物料重力瞬間對其產(chǎn)生的壓力，床層由流化床變?yōu)楣潭ù?，床層被壓死?/p>

三、異常情況處理對策探討:

針對高倍率循環(huán)鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，在對鍋爐異常情況進(jìn)行深入分析研究后，必須對運(yùn)行人員在運(yùn)行工況調(diào)整特別是變工況調(diào)整操作作出一些原則性規(guī)定，以指導(dǎo)運(yùn)行操作，防止異常情況發(fā)生。

1.一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整：在一次風(fēng)量調(diào)整時(shí)，用點(diǎn)擊鼠標(biāo)的方法小幅慢速完成一次風(fēng)量加減操作，將因一次風(fēng)量調(diào)整給爐內(nèi)上下部顆粒濃度分布造成的影響降低到最小，避免運(yùn)行異常情況發(fā)生。

2.二次風(fēng)機(jī)啟停和風(fēng)量調(diào)整：根據(jù)高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)，要求在升爐期間必須盡可能地早投用二次風(fēng)機(jī)，而在停爐時(shí)應(yīng)盡可能遲地停用二次風(fēng)機(jī)，以保證爐內(nèi)上下部顆粒濃度分布在合理范圍內(nèi)，避免床層壓死或消失情況發(fā)生。

3.正常運(yùn)行床溫的調(diào)整：鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，床溫應(yīng)盡量控制在900℃～960℃之間，既使鍋爐有較高的燃燒效率，又避免床層和返料器因超溫引起的結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，在給煤機(jī)斷煤引起床層風(fēng)煤比例失調(diào)時(shí)，應(yīng)盡快處理恢復(fù)煤流正常，并適當(dāng)調(diào)減運(yùn)行風(fēng)量保持床溫穩(wěn)定，保證爐內(nèi)顆粒濃度上下分布正常，防止意外情況發(fā)生。