循環流化床鍋爐床溫偏差大原因及分析

盧曉斌 李春發

摘? 要：該文研究了某廠410 t/h哈爾濱鍋爐廠制造的循環流化床鍋爐在啟動運行時發生的左右側床溫偏差大，左右側床壓偏差大的問題。通過從鍋爐流化床的流化機理、布風板的設計原理、鍋爐運行相關實際運行參數對比、鍋爐風道和爐膛的結構等方面，進行了床溫偏差大、床壓偏差大的相關原因分析，同時還分析了引起爐內形成溝流造成流化下降的主要因素，合理解釋了相關產生床溫偏差的機理，最后從操作方面和改造方面制定了相關改善床溫偏差大的有效措施。

關鍵詞：循環流化床鍋爐;布風板;床溫偏差

中圖分類號：TK229? ? ? 文獻標志碼：A

0 概述

循環流化床鍋爐流化狀態的好壞是決定流化床鍋爐運行狀態的重要標志。某電廠410 t/h哈爾濱鍋爐廠制造的循環流化床3#鍋爐在1月27日20：30時點火，28日下午16：58并汽。并汽后逐步提高負荷至350 t/h左右，并逐步提高床壓。全過程一直保持全燒煙煤（其低位發熱量大約5 500大卡）。

在床壓逐步壘高的過程中，逐步出現右側墻下部床壓比左側墻高的，右側下部床溫測點降低，分離器入口溫度、分離器出口溫度、回料腿溫度均出現右側明顯高于左側的現象。在調整過程中，流化風量基本控制在130 t/h左右，A/B風道的開度基本維持一致，上下二次風擋板均全開，床上槍風道開度也基本維持一致，未出現明顯的偏差。最嚴重時，右側側墻、前墻和后墻3個溫度測點均出現降低，平均床溫低于800℃。

從排渣情況上看，右側粒徑明顯小于左側。為此，車間要求班組盡量運行右側冷渣器，減少爐膛內的細渣比例，但仍然難以將右側床溫提高。如圖1所示。

2月8日凌晨開始，右側3個床溫測點均出現下降，平均床溫低于800℃。9：00時，車間要求班組啟動床下燃燒器。當A槍啟動時，右側的前墻和后墻溫度很快上升，下部平均床壓也從6.9 kPa左右升高到7.6 kPa左右，風室壓力大約升高1.1 kPa。

兩支床下槍均啟動后，總油量控制在800 kg/h;大約1.5 h后，右側墻溫度也快速回升至正常值。此時，兩側分離器入口溫度、出口溫度、回料腿溫度逐步趨于平衡，兩側床壓偏差也有所縮小。停下床下槍后，大約14 h后再次出現右側墻床溫下降的現象，經過幾次啟動床下槍后，床溫逐步趨于穩定。

1 原因分析

從參數上看，右側的床壓明顯高于左側，說明右側物料高度比左側高;右側分離器入口、出口溫度、回料腿溫度高，說明右側的物料外循環量大于左側。

1.1 流化質量形成與下降

3#爐床溫測點下降時，床壓和風室壓力均有所下降，床溫恢復時，床壓和風室壓力均上升，這與爐內形成溝流的現象較為吻合。

溝流形成時，爐內物料的流化質量下降，容易造成局部溫度低，甚至發生結焦。造成流化質量下降的主要影響因素有3點。1）爐內物料粒徑分布不均勻，細小顆粒過多。由于入爐燃料為全煙煤，熱值和揮發份高，成灰特性好;爐內脫硫用的石灰石粒徑也偏細，造成爐內物料粒徑總體偏細。2）布風板阻力偏低，容易造成布風不均勻。3）料層太薄，或者料層太濕易粘結。從參數看，下部床壓大約7.0 kPa，料層厚度適中，不是造成流化不良的主要因素。

綜上所述，在入爐燃料和石灰石粒徑難以進行較大改進的情況下，重點圍繞布風板的影響因素進行分析。

1.2 布風板對顆粒流態化的影響

由流態化的原理可知，顆粒流態化的好壞與布風板的特性，床層壓降的變化有很大關系。在相同的循環物料量下，流化風速越大，床上顆粒濃度變稀，因而單位高度的床層壓降和流化風速成反比關系。而布風板壓降隨流化風速的增加而增加。隨著流化風速的增加，布風板壓降和床層壓降的總壓降則隨布風板壓降的增加和床層壓降的降低而出現不同的變化。

對于阻力高的布風板而言，總壓降曲線不存在極點，因而對應于不同的流化風速只存在唯一的穩定工作點，當流化風速增加時，布風板阻力增加的幅度大于床層壓降降低的幅度，從而控制風速，穩定顆粒的流化狀態。

對于低阻力的布風板特性，總壓降曲線存在一個極點。在相同的床料厚度和流化床結構下，對應于同一流化風速，可能出現不同的工作點，使得床層某些部位的氣體以μ1通過，床料流化狀態惡化，處于未完全流化甚至不流化狀態，床層某些部位的氣體則以μ2通過，即氣流通過氣泡相發生短路，總壓降仍然表現為△p。

由布風板的設計原理可知，布風板的設計壓降應大于分布氣體臨界壓降及穩定性臨界壓降中數值較大的1個。分布氣體臨界壓降與來流分配的均勻度有關。3#爐風室壓力左右偏差大約0.4 kPa～0.5 kPa，與1#、2#爐的風室壓力相比，偏差值相對較大。

與1#、2#爐的風室相比，3#爐風室缺少均流板，一次風進入風室后，由于風口與邊界之間以及2個風口之間的間距較大，在射流卷吸作用下，一次風入口和邊界以及2個入口之間的氣流向下運動，形成較大的回流區，引起布風板壓力分布不均。

1.3 床壓壓降偏差的影響

鍋爐并汽后，隨著床下槍流量的減少，流化風溫度逐漸降低，布風板壓降也隨之大大下降，這時布風板壓降與布風板穩定性臨界壓降的差值變小，當兩側風室的風量出現偏差時，風量較小的一側就會出現不封板壓降小于穩定性臨界壓降的情況，使得布風板上出現床壓壓降的偏差。

當床壓壓降出現偏差時，由于雙面水冷壁的存在，使得爐膛兩側顆粒的橫向流動受到很大的限制，加上風量調整的滯后性，布風板穩定性臨界壓降不能以整個布風板上的壓降來計算，而被近似地分為2個相同的小布風板，此時對應的床徑/床高的比值D/L減小，穩定性臨界壓降相對減小，爐膛顆粒流化狀態相對穩定，但兩側的床壓壓降偏差不易消除，容易造成高床壓側的床溫降低。

2 整改措施

2.1 操作方面的措施

2.1.1 適當提高床壓

布風板穩定性臨界壓降與流化床的床徑/床高的比值D/L密切相關，隨著床徑/床高比的增大，布風板穩定性臨界壓降有所降低。

因此，在布風板和爐膛結構已經確定的情況下，適當提高床壓，床徑/床高比值減小，布風板穩定性臨界壓降有所降低;在維持流化風量不變的情況下，布風板阻力不變，即布風板阻力與布風板穩定性臨界壓降的差值增大，有利于運行安全。

2.1.2 盡量提高一次風溫度

從上面的計算公式可知，布風板阻力與風溫成正比，提高一次風溫度，有利于增加布風板阻力，改善布風均勻性。當出現床溫下降時，可啟動床下槍，進一步提高風溫。啟動床下槍時，要求先啟動床溫正常的這一側，再啟動另外一側，減少風量波動。

2.1.3 盡量維持兩側的流化風量平衡

流化風量的偏差是引起床壓偏差的主要原因，隨時保持風量均衡，有利于減少偏差的生成。由于目前A/B風道的風量真實值存在疑問，建議檢修時安排有資質的單位做風量標定，保證風量準確。

2.1.4 適當提高一次風量

在上部床壓不超過1.5 kPa的情況下，適當提高一次風量，有助于改善流化質量。

3 改造方面的措施

3.1 連通一次風空預器出口的兩側風箱

一次風空預器入口共用1個風箱，由于存在阻力降，左側的風量要大于右側，空預器出口則完全獨立，分解進入到兩側的床下槍，因此存在兩側風量不均的情況。通過連通兩側風險，可消除兩側阻力偏差。

3.2 一次風進風室入口增加均流板

在風室的一次風入口增加均流板，可縮小一次風回流區，改善布風均勻。

3.3 改造風帽中心管小孔直徑，增加布風板阻力

布風板的阻力主要由3個部分組成，中心管小孔局部阻力、風帽間隙的局部阻力和風帽小孔的局部阻力。在不改變風帽的情況下，通過減小中心管小孔直徑，也能起到增大布風板阻力的作用，改善布風均勻性。

4 結語

綜上所述，影響3#爐床溫偏差和床壓偏差的原因關鍵在于提高布風板阻力和布風的均勻性。在操作過程中通過積累足夠的床料能逐步改善循環床料，通過調整可以提高床層壓差。同時調整風量變化時也應緩慢，突然增加的風量變化會引起較大的床壓和床溫波動，影響鍋爐的平穩運行。同時改造現有布風板風帽的結構，通過減小中心管小孔直徑，也能起到增大布風板阻力的作用，改善布風均勻性。

參考文獻

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