240t/h循環(huán)流化床鍋爐異常分析及對策

于季鵬

（黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電公司，陜西 黃陵，727307）

240t/h循環(huán)流化床鍋爐異常分析及對策

于季鵬

（黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電公司，陜西 黃陵，727307）

本文首先對黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司DGJ240/9.8-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了概述。并在運行過程中發(fā)現(xiàn)了一些故障和缺陷，并結(jié)合自身的運行和經(jīng)驗，對故障原因作出了分析，提出了解決措施。通過現(xiàn)場的測試和運行，證明措施有效，效果非常明顯。

循環(huán)流化床鍋爐；床溫；返料異常；排煙溫度

黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司DGJ240/9.8-Ⅱ2型鍋爐是東方鍋爐工業(yè)集團(tuán)有限公司引進(jìn)美國Forster Wheeler公司循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計和制造技術(shù)而制造的。本鍋爐屬高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐。該鍋爐連續(xù)運行能達(dá)到百日以上，基本能保證鍋爐的安全運行，但在運行經(jīng)濟(jì)性方面卻不容樂觀。我公司積極研討循環(huán)流化床鍋爐在運行中遇到的問題，并進(jìn)行認(rèn)真分析，積極對設(shè)備加以改造。本文主要針對我公司循環(huán)流化床鍋爐的運行進(jìn)行了一定的分析，找出原因，并提出了解決措施，為我廠循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運行提供經(jīng)驗和參考。

1　循環(huán)流化床鍋爐簡況

本鍋爐為循環(huán)流化床燃燒方式、自然循環(huán)、單爐膛、單汽包、全封閉布置。由一個膜式水冷壁爐膛、兩臺高溫汽冷式旋風(fēng)分離器、一個汽冷包墻包覆的尾部豎井組成。爐膛內(nèi)布置有四片水冷蒸發(fā)屏和四片屏式過熱器。爐前共設(shè)有四臺給煤機(jī)和兩個石灰石給料口。爐膛底部是水冷風(fēng)室，風(fēng)室后布置兩臺點火燃燒器。水冷風(fēng)室和爐膛之間是由水冷壁管彎制的布風(fēng)板，布風(fēng)板上布置有4根排渣管。兩臺高溫汽冷式旋風(fēng)分離器布置于爐膛與尾部豎井之間，其下部各有一臺“J”型返料器。高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器從上到下依次布置在尾部煙道中。過熱器系統(tǒng)中設(shè)有兩極噴水減溫器。

2　床溫

本廠鍋爐床溫測點共有十二只熱電偶，這十二只熱電偶分四列，每列三只，分別布置于四臺給煤機(jī)落煤口下，沿前墻至后墻依次布置，床溫測點高出風(fēng)帽300mm。在運行初期，床溫測點溫度普遍偏低、溫度偏差大、分布不均。十二只測點有六只溫度在820—840℃左右，有四只溫度在790－820℃之間，有兩只溫度在680－720℃，這兩只溫度明顯的偏低，最大溫差在160℃左右。

原因：（1）燃煤粒度控制不合理，粒徑分布不均，較大的煤塊進(jìn)入爐膛內(nèi)，會在爐膛沉積形成死滯區(qū)，破壞正常的流化狀態(tài)，使?fàn)t內(nèi)溫度場分布不均勻，造成床溫局部過低。

（2）由于床溫測點處于爐膛密相區(qū)內(nèi)，理論上該區(qū)域的溫度點應(yīng)該是床溫最真實的反映，但在實際運行中，爐內(nèi)流化狀況有差異，這就造成了爐內(nèi)局部流化狀況不好，相應(yīng)點床溫顯示值偏低，由于給煤顆粒粒度嚴(yán)重大于設(shè)計值，造成密相區(qū)底部流化狀況不是很良好，沉積在爐膛底部的大顆粒不能很好的排出，加之測點高度比較低，造成測點處于不是很好的流化狀態(tài)中，所有測點反映值比實際床溫值偏低。

應(yīng)對措施：（1）從煤源著手，檢查維護(hù)破碎系統(tǒng)，嚴(yán)格控制進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃煤粒度，進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃煤粒度應(yīng)控制在0～8mm，最大不超過10mm。

（2）在停爐后，把床溫測點的高度增加了200mm，其目的是盡可能使床溫測點處在密相區(qū)良好的流化狀況中。

（3）應(yīng)合理調(diào)整一次風(fēng)量及上、下二次風(fēng)的配比，一次風(fēng)量應(yīng)在保證床料完全流化的前提下適當(dāng)降低，但不應(yīng)低于最低流化風(fēng)量；下二次風(fēng)要保證高風(fēng)壓，有足夠大的穿透能力和床料進(jìn)行良好的混合，上二次風(fēng)可根據(jù)風(fēng)量和氧量進(jìn)行調(diào)整。

經(jīng)過上述調(diào)整和改進(jìn)，床溫測點值普遍有所升高，床溫偏差值降低到70～80℃，提高了鍋爐運行的經(jīng)濟(jì)性。

3　返料異常

我廠循環(huán)流化床鍋爐在運行初期，頻繁出現(xiàn)返料異常的現(xiàn)象，主要有返料中斷或大量返料進(jìn)入爐膛。其主要原因是加減負(fù)荷過快、過急，使燃燒工況發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致物料循環(huán)被破壞。

我廠運行人員在增加負(fù)荷過程中，經(jīng)常根據(jù)自身運行經(jīng)驗，直接將一次風(fēng)量增加至理想值，然后依據(jù)實際情況逐漸加煤，而在這一過程中爐內(nèi)工況發(fā)生了變化。當(dāng)一次風(fēng)量增加時，給煤量、二次風(fēng)量并沒有跟著增加，這時，爐膛內(nèi)一次風(fēng)占絕對優(yōu)勢，一次風(fēng)速會隨著風(fēng)量的迅速增大而增大，顆粒濃度（燃燒份額）發(fā)生改變。原本停留在爐膛密相區(qū)內(nèi)的大量顆粒超過顆粒終端速度，被送入爐膛稀相區(qū)，使?fàn)t膛稀相區(qū)顆粒濃度增加。這時，床層顆粒濃度下降，料層阻力減小。同時，由于爐膛稀相區(qū)顆粒濃度增加，稀相區(qū)燃燒份額也會增加，這樣就會增加爐膛出口的顆粒濃度和煙氣溫度，若爐膛出口一直為負(fù)壓運行，則煙氣流速也會增加。因為分離器的分離效率會隨著分離器入口的煙氣濃度、溫度和速度的增大而提高，所以，被分離器分離出來且進(jìn)入返料器的返料量就會增加，一旦進(jìn)入返料器的返料量超過進(jìn)入爐膛的返料量，返料在自重的作用下，會導(dǎo)致返料器內(nèi)的風(fēng)帽被壓死，返料在返料器內(nèi)不能流化，造成返料中斷。

同樣，在減負(fù)荷過程中，過快、過急，就會使分離器分離效率下降。這時，進(jìn)入返料器內(nèi)的返料量就會減少，返料器內(nèi)的返料得不到補充，從而使?fàn)t膛內(nèi)壓力大于返料器立管內(nèi)壓力，造成返料中斷，形成惡性循環(huán)。所以運行人員在調(diào)整時，要循序漸進(jìn)，不急不躁，也許需要經(jīng)過數(shù)小時的調(diào)整才能重新建立新的物料平衡。

4　給煤

本循環(huán)流化床鍋爐共四臺給煤機(jī)，每兩臺給煤機(jī)接在一個3003的煤倉上，煤倉為鋼制結(jié)構(gòu)，煤倉的前壁和后壁與水平夾角都為60°，每個煤倉在下部分叉后變成夾角為60°的兩個小煤斗，形狀為方形椎體。煤倉內(nèi)壁鋪設(shè)一層光滑、耐磨、阻燃的微晶板，小煤斗與給煤機(jī)之間用4塊800×800mm的方形鋼板連接，在連接管上安裝了電動插板門。正常情況下，煤倉內(nèi)的燃煤經(jīng)自重落至四臺稱重式皮帶給煤機(jī)入口處，經(jīng)給煤機(jī)輸送至爐膛內(nèi)燃燒，在給煤機(jī)出口還設(shè)置了電動快關(guān)門，內(nèi)部引入了一次冷風(fēng)作為密封風(fēng)，防止斷煤時，爐膛內(nèi)的熱煙氣反竄進(jìn)入給煤機(jī)燒壞皮帶。

我廠以黃陵礦業(yè)集團(tuán)一號煤礦洗煤廠洗出的煤矸石、中煤和少量煤泥作為燃料，水分大、粘度大，我廠在運行中經(jīng)常會發(fā)生斷煤、堵煤、煤倉內(nèi)壁貼煤的現(xiàn)象，嚴(yán)重危機(jī)鍋爐機(jī)組的安全運行。

應(yīng)對措施：（1）將煤倉前后壁的夾角改為75°，并在煤倉前后每臺給煤機(jī)上方各加三層空氣炮，每層一個，定期用壓縮空氣振打或不落煤時振打。

（2）將兩只小煤斗的夾角改為30°，割除小煤斗上部的水平部位，并在每個連接管上各割出一個300×300mm的方孔，便于運行人員在堵煤時用鋼筋捅搗疏通。

（3）從煤源上把關(guān)，盡可能提高入爐煤品質(zhì)，加強入爐煤的取樣化驗，將水分控制在9%以下。

（4）如果長時間停爐，應(yīng)在停爐前將煤倉的存煤燒空，防止因煤在煤倉內(nèi)長時間不流動而板結(jié)，給下次啟爐造成困難

經(jīng)過我們實際改造后，現(xiàn)在鍋爐斷煤、堵煤、煤倉內(nèi)貼煤的現(xiàn)象很少發(fā)生，給我廠鍋爐機(jī)組的安全運行帶來了保證。

5　排煙溫度

本廠鍋爐排煙溫度設(shè)計值為140℃，在啟動初期，排煙溫度就基本接近設(shè)計值，運行一周后逐漸升高，最高時排煙溫度可達(dá)到200℃，嚴(yán)重危及鍋爐的安全穩(wěn)定運行。

原因：（1）布置在尾部煙道的過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面積灰嚴(yán)重，受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空氣預(yù)熱器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。

（2）我廠鍋爐臨界流化風(fēng)量為70000Nm3/h，實際運行中一次風(fēng)量大于100000 Nm3/h，這樣會使尾部煙道內(nèi)的熱量迅速增加（來自床層內(nèi)），煙氣在單位體積內(nèi)被冷卻的效果下降，排煙溫度也會上升。

（3）爐膛負(fù)壓過大，使煙氣流速增大，飛灰含量增加，大量熱量被引風(fēng)機(jī)帶走，導(dǎo)致排煙溫度升高。

（4）我廠風(fēng)機(jī)入口布置有熱風(fēng)回路，即從空氣預(yù)熱器出口至風(fēng)機(jī)入口接入熱風(fēng)管道來提高風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫。空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫高，吸收煙氣的熱量減少，導(dǎo)致排煙溫度升高。

應(yīng)對措施：（1）加強空預(yù)器的吹灰，縮短吹灰間隔，由原來的每夜班一次改為每班一次。檢修人員加強對吹灰器的維護(hù)與檢修，確保吹灰器的正產(chǎn)投入。

（2）根據(jù)負(fù)荷情況，合理調(diào)整一、二次風(fēng)量，一次風(fēng)量在保證床料正常流化的前提下盡量減小，這樣可以減小對水冷壁管的磨損，也可降低排煙溫度。對二次風(fēng)量調(diào)整時，應(yīng)注意對爐內(nèi)燃燒的擾動效果，盡量將兩側(cè)氧量調(diào)平，防止被帶到尾部煙道內(nèi)未完全燃燒的固體顆粒發(fā)生二次燃燒，使排煙溫度不正常升高。

（3）維持爐膛負(fù)壓在-50—0 Pa的正常負(fù)壓，經(jīng)常對負(fù)壓表管進(jìn)行吹堵，保證負(fù)壓表的靈敏度和指示正常，并加裝負(fù)壓表防堵裝置，確保爐膛出口壓力表正常工作。

（4）在夏季時，我們停止熱風(fēng)回路的投入，降低空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫，從而降低排煙溫度。

經(jīng)過上述調(diào)整與改進(jìn)，本廠循環(huán)流化床鍋爐排煙溫度現(xiàn)在基本能維持在140℃左右。

總之，隨著我國大型循環(huán)流化床鍋爐的不斷發(fā)展及壯大，從鍋爐廠家到電廠各單位都積累了豐富的經(jīng)驗，各電廠根據(jù)自身的實際情況情況對設(shè)備進(jìn)行了改造和完善。本文作者結(jié)合自身實際情況，通過全面、準(zhǔn)確的分析，找出了原因，并對設(shè)備進(jìn)行了改造和一些參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)安全運行。

（References）

［1］張可，劉曉平，趙磊等.循環(huán)流化床實用教材 ［M］.北京，中國電力出版社，2005

［2］任永紅，宋雪樺.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運行 ［M］.北京，水利電力出版社，2008

［3］黨黎軍.循環(huán)流化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運行 ［M］.北京，中國電力出版社，2002

于季鵬（1985-），男，助理工程師，大學(xué)本科，熱能與動力工程專業(yè)，從事鍋爐技術(shù)管理工作。