循環流化床鍋爐單臺返料風機運行可行性技術分析

萬華杰

(晉控電力同達熱電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

我們國家現在說使用的大型循環流化床鍋爐返料系統通常都是三組高壓的風機，在日常生產中一般只使用其中的兩臺，另一臺作為備用[3]。再實際使用中，兩臺放料風機同時使用，風量存在過量的情況，造成了電力資源浪費。目前急需解決此種狀況，下面將講解我場通過對比兩臺風機使用期間的數據與單臺滿負荷風機數據進行對比，并且再根據其他機組場的數據，找到最合理的解決辦法，同時試驗可長期穩定的使用方法[4]。

1 設備系統基本情況

我廠爐膛與尾部豎井之間，布置有三臺冷卻式旋風分離器，其下部各布置一臺“ U”閥回料器，回料器為一分為二結構，保證了沿爐膛深度方向上回料的均勻性；煙氣及其攜帶的固體粒子離開爐膛，通過布置在水冷壁后墻上的分離器進口煙道進入旋風分離器，在分離器里絕大部分物料顆粒從煙氣流中分離出來；另一部分煙氣流則通過旋風分離器中心筒引出，由分離器出口煙道引至尾部豎井煙道。

床內物料被高速氣流帶出爐膛，在“氣-固”分離裝置中被捕集下來，然后由回料系統送入流化床內循環再燃。固體燃料經多次循環，燃燒效率高，高濃度含塵氣流強化了傳熱；同時，通過循環灰量、風煤配比等手段來控制床溫，實現 850～950℃左右的低溫燃燒。旋風分離器將絕大部分固體粒子從氣—固兩相流中分離出來后通過回料器被重新送回爐膛參加燃燒。這樣就形成了循環流化床鍋爐的主回路。

我廠每臺鍋爐配備三臺C252-41-1.72/0.91型高壓流化風機，每臺風機出力為50%，正常運行時，其中兩臺運行、一臺備用，該風機南通大通寶富風機有限公司制造，主要將高壓風通過底部風箱及閥體和立管上的幾層充氣口進入“U”閥回料器，把汽冷式旋風分離器分離下來的循環物料通過“U”閥回料器送回到爐膛下部的密相區，實現物料的循環燃燒。我廠返料風機和返料風機電機參數如下：

返料風機型 號C252-41-1.72/0.91型式多級離心風機軸功率/kW305流量(m3/min)252轉速/r·min-32970軸承型式滾動軸承軸承潤滑方式油浴潤滑效率/%75生產廠家南通大通寶富風機有限公司返料風機電機型號YKK450-2功率/kW400電壓10000電流27.4功率因數0.86轉速(r/min)2981絕緣等級F接線方式△/Y軸承形式滾動軸承軸承潤滑方式油浴潤滑生產廠家湘潭電機股份有限公司

2 冷態單臺返料風機運行參數如下

3 熱態250 MW兩臺爐返料風機運行參數如下

4 分析返料風機各項數據以及存在的問題

4.1 關于返料風機出力裕量的評估

4.1.1 關于單臺返料風機額定風量的對比。

250 MW正常運行時兩臺返料風機總風量約為1.5萬m3/h,折合250 m3/min，而單臺返料風機的額定出力為252 m3/min，基本接近單臺返料風機的最大出力，從風機額定出風量來看應謹慎考慮單臺返料風機運行。

4.1.2 關于返料風機電機額定電流的評估

返料風機額定電流為27.5A,250 MW運行時兩臺返料風機的電流都為20 A，有7.5 A的裕量，但這是兩臺返料風機運行時的參數，單臺返料風機運行時裕量會更小。5月13日做冷態單臺返料風機試驗時，返料風機電流25 A，返料風量1.42 m3/h，折合237 m3/min，電流在合理范圍時，風量基本達到了運行需求，但電流裕量僅2.5 A。

4.1.3 關于返料風母管壓力的要求

目前對壓載水致病菌的研究依然有待深入，未來研究方向可以是對以往壓載艙殘留物中的致病菌進行跟蹤調查以探究其在壓載水轉運過程中對新載入壓載水的影響情況，或是對壓載艙沉積物中各種致病菌來源與變化情況或是對溫度、鹽度、pH及溶解氧等多種環境因子影響下3種致病菌的動態變化情況進行深入探究，以實現對壓載水中致病菌的科學管理。

廠家給的技術資料里面要求返料風箱母管壓力達到50 kPa，目前兩臺爐返料風母管壓力為40 kPa。冷態試驗時，單臺返料風機最大出力母管壓力僅28 kPa，關于熱態單臺返料風機維持30 kPa以下母管壓力能否長期運行存在較大疑問。

4.1.4 關于熱工保護的考慮

關于返料風機的保護有兩條：(1)返料風機全停，鍋爐BT。(2)返料風母管壓力低，鍋爐BT。兩項保護全部動作于鍋爐全停，單臺返料風機運行時，一但返料風機跳閘就會觸發全停保護，另外，一但一臺返料風機跳閘另一臺連鎖風機啟動至加到額定出力也需要一段時間，應重新修改熱工邏輯，留足延時時間。另外，返料風機經常出現連鎖自動解除的現象，原因為在某臺返料風機未啟動的情況下某個測點跳變至報警值，連鎖自動解除，因慎重考慮連鎖投運問題，防止出現單臺返料風機跳閘而連鎖未投運的情況。

4.1.5 低返料風母管壓力可能出現的問題

返料不均勻，有的返料器返料多，有的返料少，造成床溫不均勻。

5 與其他機組場對比數據

5.1 國錦電廠滿足各項要求

國錦的運行方式為單臺返料風機運行：運行電流為45 A，運行風量為1.1萬m3/h,折合183 m3/min，返料風母管壓力26 kPa。額定風量為270 m3/min，尚有較大裕量。且能維持較低母管壓力和流化風量。

5.2 國峰電廠無法保證需求

國峰電廠的運行方式為單臺返料風機運行：運行電流為44 A，運行風量為1.8萬m3/h,折合300 m3/min，返料風母管壓力40 kPa。我廠的單臺返料風機無論從電機額定電流和返料風機額定風量以及返料風母管壓力的參數都無法達到該廠的運行需求。

6 關于我廠單臺返料風機運行方式參數的合理猜想

我廠單臺返料風機運行，返料風機電流應該控制在25A左右，返料風量應在1.2～1.4萬m3/h(額定為1.5萬m3/h)，返料風母管壓力從冷態試運情況看應在25～30 kPa之間，為保證返料正常應盡可能的高一些。能否長周期運行以及運行效果需要做實際試驗確定。

7 需要優化的問題點

(2)修改熱工邏輯，保證不因返料風機跳閘出現機組BT，包括返料風機全停的延時和返料風母管壓力定值修改，還有自動掉連鎖問題。

(3)從上圖250 MW運行工況看，#1，#3分離器灰量較多，溫度較高(#3號913 ℃，#1號890 ℃，#2號730 ℃)，#2分離器分離灰量較少，存在三臺分離器工作出力不均勻的問題，造成中部回料量較少，床溫難以控制。中部床溫比兩側平均高出20 ℃。可以適度加高#2分離器中心筒高度或者增加導流板，使3個分離器分離和回料均勻。

(4)目前，兩臺爐尾部煙道積灰仍然較為嚴重且運行床溫較高，可適度加高旋風分離器中心筒高度，增加分離效率，控制床溫，提高經濟性。

(5)目前，我廠返料風機電機裕量都較小，可以考慮更換較大額定電流的電機以確保單臺返料風機可靠運行。

8 我廠存在的風險及處理辦法

8.1 返料器堵塞

8.1.1 現象

旋風筒料位上升，返料閥差壓、密度均上升；返料閥灰溫度降低，風室風量降低，風壓上升，分離器上下壁溫差大，旋風筒出口煙溫上升；爐床溫上升，床壓下降；分離器分離效率降低，飛灰變粗；各靜壓測點顯示為正壓。

8.1.2 原因

單臺返料風機運行，返料閥風量或風壓不足；旋風筒保溫、防磨材料脫落；返料閥兩側風室風帽堵塞，充氣口松動風口堵塞；料腿內結渣。

8.1.3 處理

再啟動一臺返料風機，增加返料器流化風量，提高流化風壓。必要時啟動備用高壓流化風機；對流化風量和返料風量進行反復的加減，加強返料器內的擾動；先加返料風量，后加立管流化風量；適當降低一次風流化風量，改善顆粒尺寸；若處理無效，且發展嚴重，匯報值長，申請停爐。

8.2 床溫偏差大或出現翻床現象

應立即啟動備用返料風機，調整風量使床溫、床壓及返料風溫風壓正常。

9 結束語

通過上述試驗得到的結果可以看到，采用單臺高壓風機一直在峰值運行是可以達到行業標準的，并且跟兩臺風機運行數據進行對比可以發現，單臺運行可以節約更多的能源，減少運營成本，目前單臺返料風機全天用電約8 000 kWh，兩臺爐4臺運行全天耗電為32 000 kWh，每度電折合電價0.5元，全天需花費1.5萬元，全年在500萬元左右。如果雙爐單臺可靠運行，全年可節省200余萬元費用，但是這種運行模式需要對鍋爐的一些數據進行重新設計，以防止返料風母管因為壓力而損壞，在連接上應該改為單臺持續運轉，其他兩臺作為備用來設計，在未來的新廠房中，在施工前一定要對線路進行仔細研究，一免造成后期造成資源的浪費以及能源的不必要浪費。