循環(huán)流化床鍋爐回料器返料不暢及相關(guān)的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整

張瑞晶++孫海

[摘 要]循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還存在著很多問(wèn)題需要進(jìn)行深入研究。鍋爐返料器是循環(huán)流化床鍋爐主要的組成部分之一。在循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生回料器返料不暢的現(xiàn)象。針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐回料器返料不暢及相關(guān)的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整，本文作了淺談。

[關(guān)鍵詞]循環(huán)流化床鍋爐 回料器返料不暢 優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0056-01

一，關(guān)于循環(huán)流化床技術(shù)

循環(huán)流化床鍋爐燃燒是目前世界上公認(rèn)的潔凈煤燃燒發(fā)電技術(shù)最為可行的發(fā)展方向之一，該技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展也是解決我國(guó)目前仍以燃煤為主火力發(fā)電提高其發(fā)電效率、并大幅度降低燃煤鍋爐污染物排放滿(mǎn)足我國(guó)目前日益嚴(yán)格的環(huán)保要求的有效途徑之一。自上世紀(jì)80年代循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)出現(xiàn)并應(yīng)用于商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中顯示出清潔高效的優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)是目前其它燃燒技術(shù)所無(wú)法比擬的。其脫硫過(guò)程的主要特點(diǎn)是燃煤與石灰石粉在爐內(nèi)經(jīng)過(guò)多次循環(huán)混合從而實(shí)現(xiàn)高效脫硫，由于循環(huán)流化床技術(shù)燃燒溫度較低，從而能產(chǎn)效降低NO。的排放，即實(shí)現(xiàn)低氮燃燒、并且實(shí)現(xiàn)90%左右的脫硫效率。

循環(huán)流化床技術(shù)是國(guó)際上20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的新型燃燒技術(shù)，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還存在著很多問(wèn)題需要進(jìn)行深入研究。如連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較短、啟停次數(shù)較多：燃燒劣質(zhì)煤時(shí)不能維持滿(mǎn)負(fù)荷：燃燒效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值；熱工控制系統(tǒng)不完備，儀表配制不合理，測(cè)點(diǎn)不足：鍋爐整體密封性差，鍋爐房環(huán)境惡劣；用電高、灰渣含碳量大等。

二、 鍋爐及循環(huán)流化床鍋爐

鍋爐主要由鍋筒、懸吊式全膜式水冷壁爐膛、絕熱式旋風(fēng)分離器、u型返料回路以及后煙井對(duì)流受熱面組成。鍋爐的鍋筒、爐膛水冷壁和尾部包覆墻部分均采用懸吊結(jié)構(gòu)。旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)分離器出口煙道擱置在鋼架橫梁上；一級(jí)省煤器管系通過(guò)管夾懸掛在承重梁上，通過(guò)省煤器框架爐墻立柱及牛腿結(jié)構(gòu)擱置在鋼架橫梁上；U型回料器和管式空氣預(yù)熱器支撐在鋼架橫梁上。鍋爐爐膛和后煙井包復(fù)過(guò)熱器整體向下膨脹，鍋爐在爐膛水冷壁、旋風(fēng)分離器和后煙井設(shè)置三個(gè)膨脹中心，每個(gè)獨(dú)立膨脹的組件之間均有柔性的非金屬膨脹節(jié)連接。鍋爐整體呈左右對(duì)稱(chēng)布置，鍋爐鋼架左右兩側(cè)布置副跨，副跨內(nèi)布置平臺(tái)通道、省煤器進(jìn)口管道、主蒸汽管道、再熱器進(jìn)口管道和再熱器出口管道。

超臨界循環(huán)流化床鍋爐兼?zhèn)淞薈FB鍋爐高效清潔燃燒、低污染物排放和超臨界蒸汽循環(huán)熱效率高、熱耗低的優(yōu)點(diǎn)，超臨界循環(huán)流化床鍋爐作為下一代循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，其可以得到較高的供電效率，并且以脫硫和脫硝為主要手段的煙氣凈化系統(tǒng)。但循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還存在著很多問(wèn)題需要進(jìn)行深入研究。如連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較短、啟停次數(shù)較多；燃燒劣質(zhì)煤時(shí)不能維持滿(mǎn)負(fù)荷；燃燒效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值；熱工控制系統(tǒng)不完備，儀表配制不合理，測(cè)點(diǎn)不足；鍋爐整體密封性差，鍋爐房環(huán)境惡劣；用電高、灰渣含碳量大等。

三、關(guān)于鍋爐返料器及返料特性實(shí)驗(yàn)

鍋爐返料器是循環(huán)流化床鍋爐主要的組成部分之一。煙氣攜帶的灰粒和正在燃燒的煤粒，通過(guò)爐膛進(jìn)入分離器，在分離器內(nèi)大部分固體顆粒被分離下來(lái)，經(jīng)返料器又回到爐內(nèi)，而煙氣則通過(guò)分離器上部進(jìn)入尾部受熱面。目前，國(guó)內(nèi)外CFB鍋爐的返料器不論成U、J或L型，其回料通道都是一個(gè)U型體，U型體下部左右側(cè)配有兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，左側(cè)為回料風(fēng)閥，開(kāi)度大，使U型體流化床左側(cè)的顆粒處于強(qiáng)烈流化狀態(tài)；而右側(cè)松動(dòng)風(fēng)閥開(kāi)度較小，其調(diào)節(jié)量只要保證U型體內(nèi)流化床右側(cè)的顆粒松動(dòng)即可。

這樣，使U型體右側(cè)接料腿的顆粒柱處于充氣滑移狀態(tài)；而且料腿中能保持穩(wěn)定高度的顆粒柱且不受負(fù)荷波動(dòng)影響。由于料腿中這個(gè)密相顆粒柱所具有的壓頭比爐膛內(nèi)膨脹度高的相對(duì)稀疏顆粒柱所產(chǎn)生的壓頭要高，因此很容易造成顆粒自動(dòng)地穿過(guò)U型體左側(cè)進(jìn)入爐膛，實(shí)現(xiàn)物料可靠的循環(huán)。因此返料器是關(guān)系到鍋爐燃燒、過(guò)熱汽溫和負(fù)荷的重要部件。密封返料器位于旋風(fēng)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(fēng)大都采用獨(dú)立風(fēng)機(jī)單獨(dú)供給。良好的回料器能保證物料正常通過(guò)，并可隨運(yùn)行的變化進(jìn)行必要的調(diào)整。但目前不少CFB鍋爐的回料系統(tǒng)運(yùn)行不正常，回料不暢通，甚至堵塞；有的鍋爐兩臺(tái)分離器回灰溫差很大，甚至達(dá)數(shù)百度。返料器工作不正常，不能建立正常的物料循環(huán)，便降低了CFB鍋爐的循環(huán)倍率，直接影響爐內(nèi)燃燒和換熱。

三、 鍋爐返料器返料不暢及其特點(diǎn)

鍋爐返料器返料不暢即“回料密封”，就是說(shuō)返料口位于爐膛正壓區(qū)內(nèi)，爐膛內(nèi)的高壓煙氣將會(huì)返竄，造成煙氣短路，從而阻礙正常的飛灰循環(huán)。當(dāng)外循環(huán)灰進(jìn)入立管中，物料的自重產(chǎn)生的壓力P1大于返料口爐膛內(nèi)的煙氣壓力P2時(shí)才能使循環(huán)灰進(jìn)入到U型閥內(nèi)。但鍋爐剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)入U(xiǎn)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型閥立管內(nèi)積存，最終U型閥內(nèi)積存一定量的循環(huán)灰量只有當(dāng)P1=P2或P1≥P2時(shí)才能建立起良好穩(wěn)定的外循環(huán)物料平衡。當(dāng)U型閥內(nèi)如果在圖中返料立管段存有厚度一定的料層時(shí)，在高壓風(fēng)機(jī)的作用下，料位膨脹被流化，在回料立管P1≥P2情況下連續(xù)不斷地進(jìn)入U(xiǎn)型閥返回爐內(nèi)，從而建立起良好的外循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)其原有的設(shè)計(jì)理念，“U型閥屬于自平衡閥，即流出量與進(jìn)入量自動(dòng)調(diào)節(jié)”。

返料灰循環(huán)不暢時(shí)鍋爐特點(diǎn)主要有三個(gè)，分別為：

第一，當(dāng)開(kāi)始發(fā)生返料不暢時(shí)，回料閥風(fēng)室壓力、各料腿風(fēng)量發(fā)生異常變化。一般情況下在鍋爐燃燒工況未發(fā)生變化的情況下，發(fā)生堵塞的回料閥風(fēng)室壓力逐漸升高，料腿風(fēng)量逐漸下降。

第二，當(dāng)回料閥開(kāi)始堵塞后，由于至爐內(nèi)的回料中斷，鍋爐床壓逐漸下降，床溫將出現(xiàn)異常波動(dòng)，爐膛差壓降低，汽溫、汽壓將會(huì)逐漸下降，鍋爐負(fù)荷無(wú)法維持。

第三，當(dāng)回料閥發(fā)生嚴(yán)重堵塞，鍋爐各項(xiàng)參數(shù)無(wú)法維持，已無(wú)法維持運(yùn)行，必須立即壓火停爐。

四、 鍋爐返料器返料不暢的優(yōu)化調(diào)整

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整是在滿(mǎn)足外界電負(fù)荷需要的蒸汽量和合格的蒸汽品質(zhì)的基礎(chǔ)上，保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，要掌握鍋爐運(yùn)行的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特性，確定鍋爐最佳燃燒方式，從而保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。

（一） 加強(qiáng)燃料管理，盡量避免燃用高灰分、高硫分和熔點(diǎn)低的煤。燃料應(yīng)加強(qiáng)混配煤工作，如差煤的硬度高且密度大，好煤的硬度低密度小燃燒情況會(huì)好一些，用高揮發(fā)分煤配煤比例3：7，例如長(zhǎng)焰煤或氣煤等，可能2：8就能解決問(wèn)題。最大限度地降低結(jié)焦的可能性。另外，在旋風(fēng)分離受熱面亦存在燃燒，加之分離器中受熱面受熱情況復(fù)雜，所以合理的傳熱設(shè)計(jì)也能減少結(jié)焦。

為防止返料器結(jié)焦，必須嚴(yán)格控制返料溫度，貧煤不大于1050℃，尤其是：首先，放循環(huán)灰時(shí)不能過(guò)多，以免破壞流化燃燒狀況，造成細(xì)粉抽入循環(huán)回路二次燃燒；其次，當(dāng)返料溫度高停爐時(shí)，一定要放凈返料器循環(huán)灰，不致產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象；再次，運(yùn)行中仍嚴(yán)格監(jiān)視返料器的檢修孔，觀察孔等部位是否嚴(yán)密，否則一旦冷風(fēng)漏入易造成分離器內(nèi)部結(jié)焦；最后，當(dāng)一側(cè)返料器堵塞時(shí)必須立即壓火停爐，進(jìn)行疏通，防止循環(huán)工況破壞后另一側(cè)返料溫度升高，造成結(jié)焦。

（二） 要消除分離器漏風(fēng)

主要應(yīng)采取如下措施：一，分離器外護(hù)板焊縫嚴(yán)密，爐墻砌筑磚縫不透風(fēng)；二，系統(tǒng)的觀察孔，測(cè)量孔，排放孔，排放孔密封嚴(yán)密。三，避免返料風(fēng)量過(guò)小，流化風(fēng)壓不足。根據(jù)循環(huán)返料的要求，合理的調(diào)整好配風(fēng)量，并經(jīng)常檢查返料情況；四，能正確鑒定并嚴(yán)格控制爐膛灰濃度適應(yīng)鍋爐負(fù)荷需要，適時(shí)放灰。五，遇有燃用劣質(zhì)煤時(shí)，應(yīng)重視并加大放灰力度；六，控制旋風(fēng)筒進(jìn)口負(fù)壓不超過(guò)1000Pa。七，返料器流化風(fēng)帽磨損嚴(yán)重要及時(shí)維修更換；八，由于施工質(zhì)量問(wèn)題，以及運(yùn)行中的沖刷磨損和報(bào)的頻繁啟停，致使旋風(fēng)分離器內(nèi)襯砌體多次出現(xiàn)脫落溫凝土塊和耐火磚塊現(xiàn)象，使返料器無(wú)法正常工作，因此施工及檢修期間須細(xì)致嚴(yán)格的檢查筒內(nèi)砌體各部位的情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介] 張瑞晶（1984—），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。