哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐翻床原因及對策

哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐翻床原因及對策

劉飆

(臨渙中利發電有限公司， 安徽 淮北235139)

摘要：哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐在臨渙中利發電有限公司調試運行期間多次發生“翻床”，影響機組安全連續運行。通過技術分析，找出“翻床”原因制定出優化一、二次風配比、提高床層運行壓力的運行調整措施和在分離器進口增設吹掃裝置的系統改造方案，方案實施后基本消除了“翻床”現象。

關鍵詞：循環流化床；褲衩形雙布風板；翻床；一次風；二次風；技術措施

收稿日期：2015-01-20

作者簡介：劉飆(1969-)，男，安徽金寨人，臨渙中利發電有限公司工程師，研究方向為循環流化床鍋爐。

中圖分類號：TK229.6

0引言

哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐在臨渙中利發電有限公司調試及投入商業運行初期，出現過數次鍋爐“翻床”現象，給機組的安全和穩定運行帶來不利影響。通過對“翻床”現象的分析，找出了引起鍋爐翻床的影響因素，確定了預防“翻床”的技術方案，方案實施后，基本消除了該型鍋爐的“翻床”現象。

1哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐主要技術參數

臨渙中利發電有限公司采用哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐，為單爐膛褲衩形雙布風板、一次中間再熱、平衡通風、露天布置全鋼架懸吊結構、亞臨界自然循環汽包爐，配套上海電氣集團330MW汽輪發電機組。鍋爐主要技術參數及設計煤質特性分別見表1和表2。

表1　主要技術參數

表2　設計煤科與校核煤種特性

2單爐膛雙布風板結構翻床現象

雙布風板型流化床鍋爐具有布風均勻、燃燒效率高等一系列優點，但是，由于兩個布風板相互獨立，運行過程中，如遇擾動(如供風、給煤、返料脈動等)破壞了雙布風板的平衡時，就很容易導致一個布風板內的物料全部翻到另一個床內，而無法自動恢復到原有平衡狀態，這就是通常所說的翻床。翻床現象主要表現為：

2.1兩床的床壓相差超過2.5Kpa，且呈正弦擴散狀波動趨勢。

2.2兩床的平均床溫偏差迅速增大。

2.3兩床的一次風量出現較大偏差，嚴重時一側床流化風量為零，而另一側為最大風量。

2.4兩臺一次風機出口風壓出現大幅波動。

2.5回料閥壓力大幅波動。

2.6汽溫快速下降。

3翻床原理分析

單爐膛雙布風板鍋爐通常采用一臺四分倉回轉式空氣預熱器，該型空預器有一個煙氣倉室、兩個二次風倉室和一個一次風倉室，一次風倉室布置在兩個二次風倉室之間。

兩個布風板所需一次風(流化風)均來自唯一的供風點——一次風倉，鍋爐正常運行時，左右側布風板的風量各占總一次風量的一半，翻床過程原理如圖1所示。

圖1　翻床原理示意圖 1～2：正常運行； 2:擾動點;2～3:擾動擴大4：翻床完成

由于左右兩個風箱的風來自同一個空預器，當某個擾動導致一側的床壓升高時，該側的一次風就會降低，相反另一側的一次風會增大，風量大的一側就會將該側的物料大量吹到另一側，使另一側的床壓進一步升高，該過程見圖1中的2～3段，由于翻床過程很快，通常在1～2分鐘內完成，控制不當時會導致徹底料層壓死，鍋爐無法運行，該過程如圖1中的3～4段。

4鍋爐運行過程中的“翻床”原因分析

通過分析翻床過程中的相關參數，我們發現引起翻床的原因主要有：變負荷過程中一次、二次風配風不合理、風帽脫落、旋風分離器進口煙道內循環灰堆積及回料閥料腿返料阻力大等。

4.1一二次風配風不合理，風量過大

由于哈鍋自主研發300MW級循環流化床鍋爐取消了外置床，控制鍋爐床溫主要通過調節給煤量和一、二次風量進行，其設計一、二次風量分別為38.8萬m3/h和46萬m3/h。然而在鍋爐實際運行過程中，當機組負荷300MW及以上時，布風板總一次風量超過45萬m3/h，總二次風量超過50萬m3/h，風量過大導致旋風分離器進口煙氣流速最大達35m/s以上,分離器內的下行氣流與上升氣流在分離器內強烈混合(見圖2)，使內旋流的下端周期性地掃到分離器壁上，形成若干個偏心的縱向環流，它會把已濃集在器壁處的循環灰顆粒重新揚起卷入上行的內旋流中(見圖3)，導致灰循環異常，具體表現是回料閥壓力及鍋爐大床床壓周期性波動，床溫隨爐內物料量周期性變化而變化，并且隨著時間延長，分離器內循環灰量大量積聚，遇擾動則在幾分鐘內迅速落入爐膛，造成單側大床“壓死”，是引發“翻床”的主要影響因素之一。

圖3　旋風分離器內部的二次渦流

4.2鍋爐燃燒自動調節系統中的一、二次風量自動調節參數設置不合理，變負荷過程中風量變化幅度過大

鍋爐燃燒自動“煤—風”系統采用分段調節方式，在變負荷過程中，風量自動跟蹤曲線呈階梯形變化(見表3)，風量增、減變化不僅數值大，同時變化速率偏快，對爐內灰循環產生強烈擾動，引起翻床。

表3　給煤量與一次總風配比對照表

4.3旋風分離器進口水平煙道循環灰堆積

在每次翻床后對灰循環回路檢查時發現，分離器進口水平煙道內積灰量較大，灰堆高度約4～5米，占據分離器進口水平煙道截面約1/2，循環灰在煙道內堆積量偏大，減少了分離器進口的流通截面，進口煙氣流速升高，影響循環灰穩定進入回料閥。

4.4風帽脫落導致布風均勻性惡化

如果鍋爐運行過程中出現單側布風板上風帽脫落現象，必然會引起該側床層流化風量分布失衡，個別旋風分離器入口煙氣流速異常增大或減小，導致發生“翻床”。

5改進措施

為有效遏制“翻床”發生，在分析了床壓失穩和翻床的機理后，根據事故發生的原因，制定出技術措施。具體內容包括：

5.1為解決鍋爐大床風帽脫落問題，重點抓好檢修過程中質量控制，把風帽檢查維修做為重點檢修的一項重點內容，以“逢停必檢、逐個排查、修必修好”為原則，先后對鍋爐6000余只風帽進行了全面檢查，發現并補焊問題風帽近500只。同時考慮對風帽結構進行改進，有效減少風帽脫落。

5.2在旋風分離器入口水平煙道加裝吹掃風裝置。由于旋風分離器進口水平煙道嚴重積灰，當遇到異常擾動時，引起水平煙道內積灰塌落，大量積灰落入分離器立管、回料閥，造成回料閥壓力波動，灰循環異常，誘發床壓失穩、翻床。

為解決水平煙道積灰問題，在旋風分離器進口水平煙道加裝吹掃風管路，防止循環灰在分離器入口大量積聚發生塌落。具體方案是：從一次風機出口聯箱上用DN250鋼管分別引至鍋爐左右兩側，然后再從母管分別接到同側的2只旋風分離器的入口煙道，每只分離器的入口煙道上加裝三只吹掃噴管，利用一次風對入口煙道進行不間斷吹掃，以減少煙道積灰，改善鍋爐灰循環。技改方案見圖4和圖5所示。

圖4　吹掃風系統示意圖

圖5　吹掃風管布置簡圖

5.3通過相關參數分析，得出一、二次風量及其配比不合理與“翻床”之間存在關聯的結論,對鍋爐運行中一、二風量的配比進行了優化，減少了下排二次風對爐膛料層的強烈擾動，穩定了燃燒。

5.4對鍋爐燃燒自動系統參數進行調整：①A、B床壓差(三取中)之差>4KPa，切除一次風門自動；②將燃料量調節對應的一次風量變化速率輸出設定高、低限；③一次風門自動投入時，風門開度>70%時退出一次風門自動調節。

6結論

引起鍋爐床壓失穩及翻床的原因較為復雜，通過對“翻床”機理及現象的分析，筆者發現鍋爐一、二次風配風和風量調節不合理是導致鍋爐床壓失穩、“翻床”的主要原因，同時，由于風帽脫落導致循環流化床鍋爐布風不均勻及回料閥返料脈動也可能引起床壓失穩和“翻床”。相應地，我們通過對一、二次風量及其調節方法的優化配置、在分離器進口加裝吹掃裝置等手段，就基本消除了鍋爐床壓失穩和“翻床”現象。

參考文獻：

[1]岑可法,倪明江,駱仲泱,等.循環流化床鍋爐理論設計與運行[M].北京:中國電力出版社,1998.

[2]劉劍,等.300MW循環流化床鍋爐兩床失穩及翻床的特性分析[J].熱力發電，2007(4).

責任編輯：勁草