循環(huán)流化床鍋爐床溫偏差大原因分析

單晉

摘要：此次研究主要分析循環(huán)流化床鍋爐床溫偏差大的原因，比較流化床流化機理、布風板設計原理與鍋爐運行參數(shù)，同時分析爐內流化下降原因，制定改善床溫偏差過大的措施，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：循環(huán)流化床;鍋爐床;溫度偏差;原因分析

循環(huán)流化床鍋爐流化狀態(tài)，對流化床鍋爐運行狀態(tài)的影響較大。A電廠循環(huán)流化床1 號鍋爐在10月 1日 17：30時點火，于2 日下午13：45時并汽。在并汽之后，將負荷提升至每小時350t，持續(xù)增加床壓，同時維持全燒煙煤。

隨著床壓逐漸壘高，右側墻下部床壓高于左側墻，且右側下部床溫測點下降，且回料腿溫度、分離器出口溫度與入口溫度明顯高于左側。在優(yōu)化調整期間，流化風量在每小時130t，A/B風道開度一致，且上下二次風擋板開啟，床上槍風道開度一致，基本無偏差。當溫度嚴重偏差時，右側前墻、側墻、后墻的溫度測點均下降，且平均床溫小于800℃。通過分析排渣狀態(tài)可知，右側粒徑比左側小。車間主任要求班組開啟右側冷渣器，以此降低爐膛內細渣比例，然而經過處理之后，無法增加右側床溫。

11月 7日 0時，右側床溫測點降低，溫度小于750℃。在08：00時，車間主任要求班組開啟床下燃燒器。在啟動A槍后，提升右側前墻與后墻溫度，下部床壓也開始增加，從原先的6.7kPa增加至7.5kPa，風室壓力提升幅度約為1.0kPa。

在啟動兩支床下槍后，總油量為每小時800kg。在啟動90min后，右側墻溫度恢復到常規(guī)值，且左側和右側回料腿溫度、分離器出口溫度與入口溫度趨于正常，兩側床壓的差值逐漸縮小。在關閉床下槍后，在13h內再次出現(xiàn)右側墻床溫降低問題，之后多次啟動床下槍，床溫逐漸正常。

1、循環(huán)流化床鍋爐床溫偏差大原因分析

通過參數(shù)分析可知，右側床壓比左側高，表明右側物料高度高于左側。右側回料腿溫度、分離器出口溫度與入口溫度高于左側，表明右側物料外循環(huán)量高于左側。

1.1? 流化質量形成和下降

當1 號爐床溫測點降低時，相應降低風室壓力和床壓。床溫恢復正常值時，風室壓力和床壓會相應升高，和爐內溝流形成一致。在形成溝流后，會降低爐內物料流化質量，從而降低布局溫度，極易出現(xiàn)結焦現(xiàn)象。影響流化質量的因素如下：第一，布風板阻力不足，極易導致布風不均;第二，爐內物料粒徑分布不均，存在大量細小顆粒。入爐燃料均為全煙煤，揮發(fā)份與熱值比較高，具備良好成灰特點。爐內所應用的石灰石脫硫物質的粒徑細小，導致物料粒徑均比較細小。第三，料層厚度不足。通過參數(shù)分析可知，下部床壓約為6.9kPa，料層厚度適宜，不會導致流化質量下降。所以，當無法大幅度改進和優(yōu)化入爐燃料與石灰石粒徑時，應當深入分析布風板影響因素。

1.2? 布風板對顆粒流態(tài)化的影響

通過分析流態(tài)化原理可知，顆粒流態(tài)化與床層壓降變化、布風板特性的關聯(lián)性較大。當循環(huán)物料量相同等，當流化風速越大，則床上顆粒濃度越小，所以床層壓降與流化風速具備負相關性。隨著流化風速的增加，會相應加大布風板壓降。且流化風速的持續(xù)增加，隨著布風板壓降增加及床層壓降下降，布風板壓降與床層壓降的總壓降會產生不同變化。

當布風板的阻力比較高時，總壓降曲線無極點，所以針對不同流化風速，僅存在一個穩(wěn)定點。在增加流化風速后，布風板阻力增加速度明顯高于床層壓降下降速度，這樣能夠對風速進行控制，同時穩(wěn)定顆粒流化狀態(tài)。當布風板的阻力比較低時，總壓降曲線存在一個極點，且流化床結構與床料厚度相同時，針對同一流化風速，可能會出現(xiàn)多個工作點，從而導致床層部分氣體通過量為μ1，導致床料流化惡化，處于不流化狀態(tài)。其他部分氣體通過量為μ2，表明氣流通過氣泡時出現(xiàn)短路，總壓降為△p。

通過分析布風板設計原理可知，布風板設計壓降應當高于分布氣體臨界壓降、穩(wěn)定性臨界壓降最大值。分布氣體臨界壓降和來流分配均勻度相關。1號爐風室壓力左側與右側偏差為0.45kPa，相比于2 號與3 號爐風室壓力，偏差值比較明顯。

相比于2 號與3 號爐風室，1號爐風室沒有均流板，當一次風進入到風室后，風口和邊界之間、兩個風口之間存在較大差距，在射流卷吸影響下，氣流會向下運行，從而出現(xiàn)回流區(qū)，導致布風板壓力分布不均勻。

1.3? 床壓壓降偏差影響

鍋爐并汽后，床下槍流量持續(xù)下降，會不斷降低流化風溫度和布風板壓降，此時布風板壓降和穩(wěn)定性臨界壓降差值較小。兩側風室風量存在明顯偏差時，小風量測不封板壓降將會低于穩(wěn)定性臨界壓降，從而導致布風板存在床壓壓降偏差。當床壓壓降偏差比較大時，由于存在雙面水冷壁，會限制爐膛兩側顆粒橫向流動，且風量調整比較滯后，布風板穩(wěn)定性臨界壓降無法計算布風板總體壓降，需要將其劃分為兩個同等的小布風板，此時所對應的床徑與床高比值下降，相應減少穩(wěn)定性臨界壓降，爐膛顆粒流化狀態(tài)穩(wěn)定，然而兩側床壓壓降偏差消除難度大，極易降低高床壓側。

2、循環(huán)流化床鍋爐床溫偏差大的整改措施

2.1? 操作整改措施

第一，增加床壓。布風板穩(wěn)定性臨界壓降和流化床床徑及床高比值有關，當床徑與床高比值加大時，會降低布風板穩(wěn)定性臨界壓降。所以，明確爐膛結構與布風板之后，應當提升床壓，減少床徑與床高比值，以此降低布風板穩(wěn)定性臨界壓降。當流化風量不變時，不會改變布風板阻力，此時會加大布風板阻力和穩(wěn)定性臨界壓降差值，提升運行安全性。

第二，增加一次風溫度。通過相關計算可知，布風板阻力和風溫具備正相關性，增加一次風溫度，能夠提升布風板阻力，確保布風均勻。如果床溫下降，則可以將床下槍啟動，以此增加風溫。將床下槍啟動后，應當先將床溫正常側啟動，之后再將另一側啟動，避免風量大幅度波動。

第三，確保兩側流化風量平衡。當流化風量存在偏差時，會導致床壓偏差，此時必須確保風量均衡，避免產生大偏差。當前，A/B風道風量的真實值存疑，在檢修維護時，必須派遣專業(yè)人員標定風量，以此確保風量的準確性。

第四，增加一次風量。當上部床壓小于1.5kPa時，需要增加一次風量，以此確保流化質量。

2.2? 設備改造措施

第一，確保一次風空預器出口風箱的連通性：一次風空預器入口使用1個風箱，由于阻力降較大，左側風量明顯高于右側。但是空預器出口風箱相互獨立，可以分解大兩側床下槍，所以兩側風量不均勻。將兩側風箱連通起來，能夠縮小兩側阻力偏差。

第二，將均流板增加到進風室入口：將均流板設置在風室一次風入口位置，能夠使一次風回流區(qū)縮小，確保布風均勻性。

第三，改造風帽中心管靜，加大布風板阻力：布風板阻力包括風帽小孔阻力、風帽間隙阻力與中心管小孔阻力。保持風帽一致，縮小中心管小孔徑，能夠加大布風板阻力，優(yōu)化改善布風均勻性。

3、結束語

綜上所述，為了縮小床溫偏差，應當加大布風板阻力與布風均勻性，采用床料可以改善循環(huán)床料，加大床層壓差。注重對布風板風帽結構的改造，能夠縮小中心管徑，以此加大布風板阻力，優(yōu)化布風均勻性。

參考文獻：

[1]?? 辛勝偉，王君峰，曹培慶，等.超超臨界循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器開發(fā)及關鍵技術研究[J/OL].潔凈煤技術：1-8[2020-07-28].

[2]?? 潘春鵬.摻燒污泥循環(huán)流化床鍋爐污泥給料及配風系統(tǒng)設計與應用[J].能源研究與信息，2020，36（02）：77-80.

[3]?? 鄭東，陳曉平，馬吉亮，劉道銀，梁財.75t/h加壓/ 常壓富氧燃燒循環(huán)流化床鍋爐方案設計及分析[J].中國電機工程學報，2020，40（13）：4226-4236.

[4]?? 杜鐵峰.300MW循環(huán)流化床鍋爐雙級動葉引風機常見故障原因分析及建議[J].機電工程技術，2020，49（05）：216-219.