關于循環流化床鍋爐冷態空氣動力場試驗的研究

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(神華國能山東建設集團有限公司，濟南 250000)

0 引 言

某額定蒸發量為480 t/h的循環流化床鍋爐是國產超高壓中間再熱、單汽包自然水循環CFB鍋爐[1-2]。燃燒室蒸發受熱面采用膜式水冷壁，采用水冷布風板，內嵌逆流柱型風帽。爐膛與豎井煙道之間，布置有兩臺高溫絕熱式旋風分離器，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帽，返料風、松動風由高壓風機單獨供給，使外循環物料順利返回爐膛[3-4]。

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

鍋爐在B-MCR工況運行時，一次風與二次風的比例約40∶60。

鍋爐主要參數和設計尺寸如下：

額定蒸發量：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 鍋爐主要設計尺寸

該CFB鍋爐于2005年1月份投產運行，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空氣動力場試驗，并根據試驗數據指導運行操作。

1 試驗目的和試驗項目

1.1 試驗目的

對送風系統的風量測量裝置進行標定；測試鍋爐布風板阻力特性和流化特性；了解、檢查鍋爐檢修后的設備情況，確定其是否滿足點火啟動的要求；為熱態的點火運行提供必要的數據。

1.2 試驗項目

主要包括熱一次風和熱二次風風量標定、布風板阻力特性測試、流化特性測試、回料試驗等項目。

2 試驗方法

2.1 一次風量標定

(1)按照鍋爐運行規程，依次啟動引風機和一次風機，爐膛出口保持合適的負壓。

(2)調整一次風機出力，在單側總一次風量分別為50 000、90 000 m3/h的工況下對A、B兩側的總熱一次風進行標定。

(3)標定位置在熱一次風系統測點附近，用標準皮托管和膜盒壓力表實測各標定工況下的風量。

2.2 二次風標定

(1)啟動二次風機，協調引風機出力，使爐膛出口保持合適的穩定的負壓。

(2)在單側總二次風量分別為50 000、100 000 m3/h 的工況下對A、B兩側的總二次風進行標定。

(3)標定位置在熱二次風系統測點附近，用標準皮托管和膜盒壓力表實測各標定工況下的風量。

2.3 布風板阻力特性測試

(1)將標定好的風量修正系數交電廠熱工專業，修改一次風和二次風的計算公式組態。

(2)完成上述標定和修正后，調整一次風機出力，同時協調引風機出力，使爐膛出口保持合適的穩定的負壓，在流化風量分別為50、70、90、120、150 KNm3/h的工況下測試布風板的阻力。

(3)根據上面的測試結果繪制布風板的阻力特性曲線。

(4)按運行規程要求停一次風機、二次風機和引風機。

2.4 流化特性試驗

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

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

(3)二次風機出力穩定在最小值，播煤風關閉。

(4)調整一次風機出力，流化風量在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。逐漸降低流化風量，分別在150、 120、90、70、50 KNm3/h流化風量下測試和記錄一次風室與爐膛出口間的壓差。

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

(6)風機投聯鎖，突然停止所有風機運行。打開爐門，檢查爐內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系統參數和回料情況，確定回料器工作是否正常。

3 試驗數據與處理

3.1 一次風量標定

調整一次風機出力，在單側總一次風量分別為50 000、90 000 m3/h的工況下對左、右兩側的總一次風進行標定。風量標定結果詳見表2。

表2 一次風量標定試驗數據

3.2 二次風量標定

調整二次風機出力，在單側總二次風量分別為50 000、100 000 m3/h的工況下對A、B兩側的總二次風進行標定。風量標定結果詳見表3。

表3 二次風量標定試驗數據

3.3 布風板阻力特性測試

停止二次風機和高壓流化風機，關閉兩側播煤風總風門；調整一次風機出力，同時協調引風機出力，使爐膛出口保持合適的穩定的負壓。在流化風量分別為50、70、90、120、150 KNm3/h的工況下測試布風板的阻力。測試結果見表4。

表4 流化風量和布風板阻力測試結果

根據上述測試結果繪制流化風量-布風板阻力關系曲線，并對數據進行擬合得到擬合曲線，結果如圖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。二次風機保持最小出力，播煤風關閉。

(1)下行程試驗。流化風量在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。逐漸降低流化風量，分別在219、174、131、112、93、84、73、61、51、42 KNm3/h流化風量下測試和記錄一次風室與爐膛出口間的

壓差。下行程流化特性測試數據見表5。

圖1 布風板阻力特性曲線(實線：布風板阻力特性曲線；虛線：數據擬合曲線)

表5 下行程流化風特性測試試驗數據統計表

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

表6 上行程流化風特性測試試驗數據統計表

根據上述測試結果和布風板阻力特性，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，風機投聯鎖，突然停止所有風機運行，打開爐門，檢查爐內床料分布情況。爐內床面基本平整，無明顯凹凸和起伏現象，檢查結果表明，爐內床料流化均勻，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系統運行參數，并在流化均勻性試驗中觀察回料口的回料情況，結果表明，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 試驗結論及建議

4.1 風量標定結果

左、右側總熱一次風的風量修正系數分別是1.18和1.11；左、右側總熱二次風的風量修正系數分別是0.96和0.80。

4.2 布風板阻力特性

布風板阻力特性的測試結果如圖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。根據試驗曲線，上行程時的臨界流化風量取50 KNm3/h，下行程時的臨界流化風量取45 KNm3/h。試驗時的臨界流化風量取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流化狀況：50 KNm3/h以上風量，床料處于完全流化狀態，因此實際觀察結果與試驗曲線基本是吻合的。在該風量區間進行工況調節時，從風機電流、爐膛負壓和風量等參數的變化規律看，相關參數的變化隨機性很強，表現出其流化狀態的不穩定性，而大于這一區間后，工況的可調性和規律性轉好，也說明該風量區間應對應于臨界狀態的可能性最大。為保證運行的安全，基于試驗的結果，推薦該爐最小流化風量80 KNm3/h。

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