哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉翻床原因及对策

哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉翻床原因及对策

刘飙

(临涣中利发电有限公司， 安徽 淮北235139)

摘要：哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉在临涣中利发电有限公司调试运行期间多次发生“翻床”，影响机组安全连续运行。通过技术分析，找出“翻床”原因制定出优化一、二次风配比、提高床层运行压力的运行调整措施和在分离器进口增设吹扫装置的系统改造方案，方案实施后基本消除了“翻床”现象。

关键词：循环流化床；裤衩形双布风板；翻床；一次风；二次风；技术措施

收稿日期：2015-01-20

作者简介：刘飙(1969-)，男，安徽金寨人，临涣中利发电有限公司工程师，研究方向为循环流化床锅炉。

中图分类号：TK229.6

0引言

哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉在临涣中利发电有限公司调试及投入商业运行初期，出现过数次锅炉“翻床”现象，给机组的安全和稳定运行带来不利影响。通过对“翻床”现象的分析，找出了引起锅炉翻床的影响因素，确定了预防“翻床”的技术方案，方案实施后，基本消除了该型锅炉的“翻床”现象。

1哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉主要技术参数

临涣中利发电有限公司采用哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉，为单炉膛裤衩形双布风板、一次中间再热、平衡通风、露天布置全钢架悬吊结构、亚临界自然循环汽包炉，配套上海电气集团330MW汽轮发电机组。锅炉主要技术参数及设计煤质特性分别见表1和表2。

表1　主要技术参数

表2　设计煤科与校核煤种特性

2单炉膛双布风板结构翻床现象

双布风板型流化床锅炉具有布风均匀、燃烧效率高等一系列优点，但是，由于两个布风板相互独立，运行过程中，如遇扰动(如供风、给煤、返料脉动等)破坏了双布风板的平衡时，就很容易导致一个布风板内的物料全部翻到另一个床内，而无法自动恢复到原有平衡状态，这就是通常所说的翻床。翻床现象主要表现为：

2.1两床的床压相差超过2.5Kpa，且呈正弦扩散状波动趋势。

2.2两床的平均床温偏差迅速增大。

2.3两床的一次风量出现较大偏差，严重时一侧床流化风量为零，而另一侧为最大风量。

2.4两台一次风机出口风压出现大幅波动。

2.5回料阀压力大幅波动。

2.6汽温快速下降。

3翻床原理分析

单炉膛双布风板锅炉通常采用一台四分仓回转式空气预热器，该型空预器有一个烟气仓室、两个二次风仓室和一个一次风仓室，一次风仓室布置在两个二次风仓室之间。

两个布风板所需一次风(流化风)均来自唯一的供风点——一次风仓，锅炉正常运行时，左右侧布风板的风量各占总一次风量的一半，翻床过程原理如图1所示。

图1　翻床原理示意图 1～2：正常运行； 2:扰动点;2～3:扰动扩大4：翻床完成

由于左右两个风箱的风来自同一个空预器，当某个扰动导致一侧的床压升高时，该侧的一次风就会降低，相反另一侧的一次风会增大，风量大的一侧就会将该侧的物料大量吹到另一侧，使另一侧的床压进一步升高，该过程见图1中的2～3段，由于翻床过程很快，通常在1～2分钟内完成，控制不当时会导致彻底料层压死，锅炉无法运行，该过程如图1中的3～4段。

4锅炉运行过程中的“翻床”原因分析

通过分析翻床过程中的相关参数，我们发现引起翻床的原因主要有：变负荷过程中一次、二次风配风不合理、风帽脱落、旋风分离器进口烟道内循环灰堆积及回料阀料腿返料阻力大等。

4.1一二次风配风不合理，风量过大

由于哈锅自主研发300MW级循环流化床锅炉取消了外置床，控制锅炉床温主要通过调节给煤量和一、二次风量进行，其设计一、二次风量分别为38.8万m3/h和46万m3/h。然而在锅炉实际运行过程中，当机组负荷300MW及以上时，布风板总一次风量超过45万m3/h，总二次风量超过50万m3/h，风量过大导致旋风分离器进口烟气流速最大达35m/s以上,分离器内的下行气流与上升气流在分离器内强烈混合(见图2)，使内旋流的下端周期性地扫到分离器壁上，形成若干个偏心的纵向环流，它会把已浓集在器壁处的循环灰颗粒重新扬起卷入上行的内旋流中(见图3)，导致灰循环异常，具体表现是回料阀压力及锅炉大床床压周期性波动，床温随炉内物料量周期性变化而变化，并且随着时间延长，分离器内循环灰量大量积聚，遇扰动则在几分钟内迅速落入炉膛，造成单侧大床“压死”，是引发“翻床”的主要影响因素之一。

图3　旋风分离器内部的二次涡流

4.2锅炉燃烧自动调节系统中的一、二次风量自动调节参数设置不合理，变负荷过程中风量变化幅度过大

锅炉燃烧自动“煤—风”系统采用分段调节方式，在变负荷过程中，风量自动跟踪曲线呈阶梯形变化(见表3)，风量增、减变化不仅数值大，同时变化速率偏快，对炉内灰循环产生强烈扰动，引起翻床。

表3　给煤量与一次总风配比对照表

4.3旋风分离器进口水平烟道循环灰堆积

在每次翻床后对灰循环回路检查时发现，分离器进口水平烟道内积灰量较大，灰堆高度约4～5米，占据分离器进口水平烟道截面约1/2，循环灰在烟道内堆积量偏大，减少了分离器进口的流通截面，进口烟气流速升高，影响循环灰稳定进入回料阀。

4.4风帽脱落导致布风均匀性恶化

如果锅炉运行过程中出现单侧布风板上风帽脱落现象，必然会引起该侧床层流化风量分布失衡，个别旋风分离器入口烟气流速异常增大或减小，导致发生“翻床”。

5改进措施

为有效遏制“翻床”发生，在分析了床压失稳和翻床的机理后，根据事故发生的原因，制定出技术措施。具体内容包括：

5.1为解决锅炉大床风帽脱落问题，重点抓好检修过程中质量控制，把风帽检查维修做为重点检修的一项重点内容，以“逢停必检、逐个排查、修必修好”为原则，先后对锅炉6000余只风帽进行了全面检查，发现并补焊问题风帽近500只。同时考虑对风帽结构进行改进，有效减少风帽脱落。

5.2在旋风分离器入口水平烟道加装吹扫风装置。由于旋风分离器进口水平烟道严重积灰，当遇到异常扰动时，引起水平烟道内积灰塌落，大量积灰落入分离器立管、回料阀，造成回料阀压力波动，灰循环异常，诱发床压失稳、翻床。

为解决水平烟道积灰问题，在旋风分离器进口水平烟道加装吹扫风管路，防止循环灰在分离器入口大量积聚发生塌落。具体方案是：从一次风机出口联箱上用DN250钢管分别引至锅炉左右两侧，然后再从母管分别接到同侧的2只旋风分离器的入口烟道，每只分离器的入口烟道上加装三只吹扫喷管，利用一次风对入口烟道进行不间断吹扫，以减少烟道积灰，改善锅炉灰循环。技改方案见图4和图5所示。

图4　吹扫风系统示意图

图5　吹扫风管布置简图

5.3通过相关参数分析，得出一、二次风量及其配比不合理与“翻床”之间存在关联的结论,对锅炉运行中一、二风量的配比进行了优化，减少了下排二次风对炉膛料层的强烈扰动，稳定了燃烧。

5.4对锅炉燃烧自动系统参数进行调整：①A、B床压差(三取中)之差>4KPa，切除一次风门自动；②将燃料量调节对应的一次风量变化速率输出设定高、低限；③一次风门自动投入时，风门开度>70%时退出一次风门自动调节。

6结论

引起锅炉床压失稳及翻床的原因较为复杂，通过对“翻床”机理及现象的分析，笔者发现锅炉一、二次风配风和风量调节不合理是导致锅炉床压失稳、“翻床”的主要原因，同时，由于风帽脱落导致循环流化床锅炉布风不均匀及回料阀返料脉动也可能引起床压失稳和“翻床”。相应地，我们通过对一、二次风量及其调节方法的优化配置、在分离器进口加装吹扫装置等手段，就基本消除了锅炉床压失稳和“翻床”现象。

参考文献：

[1]岑可法,倪明江,骆仲泱,等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社,1998.

[2]刘剑,等.300MW循环流化床锅炉两床失稳及翻床的特性分析[J].热力发电，2007(4).

责任编辑：劲草