循环流化床锅炉燃烧室出口烟压取样管防堵研究

俞利锋

（绍兴第二印染有限公司热电分厂，浙江 绍兴 312000）

循环流化床锅炉燃烧室出口烟压取样管防堵研究

俞利锋

（绍兴第二印染有限公司热电分厂，浙江 绍兴 312000）

循环流化床锅炉运行工况复杂，现场粉尘浓度大，存在热工参数检测装置取样管积灰堵塞问题，对锅炉运行造成不利影响。针对循环流化床锅炉燃烧室出口烟压取样管的堵塞问题，对造成取样管堵塞的原因进行了分析，并采取防堵措施进行解决，保证参数连续测量的准确性，为锅炉运行提供可靠的判断依据。

循环流化床锅炉；烟压取样管；防堵

0 引言

循环流化床锅炉相比普通的煤粉炉、抛煤炉，其运行工况及燃烧方式更为复杂。循环流化床锅炉运行时，燃料在燃烧室内沸腾燃烧，没有充分燃烧的燃料通过高温旋风分离器分离后，利用返料装置重新送入燃烧室内。锅炉内的废渣废灰，达到排放设计要求后排出炉外［1-5］。布风板上床料的厚度和炉膛内循环灰的浓度是锅炉运行较为重要的监视参数。想要监视运行工况，主要通过测量锅炉的风室风压、燃烧室出口烟压以及炉膛负压等这些参数。其中燃烧室出口烟压取样管最容易出现堵塞现象。经过多年的实践，从规范安装技术和改进取样防堵装置2个方面解决取样管的堵塞问题。

1 烟压取样管堵塞原因及危害

1.1 烟压取样管堵塞的原因

造成烟压取样管堵塞主要有3个方面的原因，即取样点工况恶劣、锅炉结构限制、安装角度不规范。

1.1.1 取样点工况恶劣

以型号XG-75／5.3-M循环流化床锅炉为例，锅炉正常运行时，风室风压的压力虽然较高，但是粉尘浓度很小。除从布风板风帽中漏出的少量粉尘，只要取样管安装符合规范，一般不容易造成堵塞。相对之下，炉膛出口的循环灰浓度更大，但是处于负压运行，循环灰在取样管的接口处不停留，只要取样管内不潮湿，一般情况下，炉膛负压的取样管也不容易堵塞。即或堵塞，稍作处理即可恢复正常。对于燃烧室出口烟压测点的取样点，其标高一般为7.500m（如图1所示）。该取样点位于床料与循环灰的交界处，物料的浓度很大，循环灰的浓度最高，锅炉正常运行时处于正压且压头较高，烟压一般维持在900 Pa左右。恶劣的运行工况造成了取样管内大量积灰，最终导致取样管堵塞［6］。

1.1.2 锅炉结构限制

循环流化床锅炉的炉膛是由水冷壁管与鳍片焊接而成的一个燃烧空间，既可以利用水冷壁管吸热，又可以对炉膛内的物料和循环灰进行密封，因此燃烧室出口烟压取样管管径的大小取决于锅炉本体水冷壁管之间的间距。如图2所示，锅炉厂设计的炉膛水冷壁管之间的间距为40mm，取样管外径为38mm，壁厚为4mm，实际取样管的内径为30mm。管子越细越容易堵塞。这也是造成取样管积灰堵塞的原因。

图1 密相区烟压取样点标高示意图

图2 鳍片上开孔示意图

1.1.3 安装角度不规范

在有混浊介质的炉膛和烟道等内取压，就先需安装取样管，然而安装取压防堵装置。如图3所示，如果取样管水平放置或安装角度不符合要求，由于取样管壁内粗糙，加上管内静压测量，因此煤的颗粒物或循环灰在自身重力的作用下，很容易在取压管内堆积起来。这些堆积物在高温的作用下，逐渐硬化而变成硬块。时间一久，则会造成燃烧室出口的取样管堵塞。

1.2 烟压取样管堵塞的危害

燃烧室出口烟压取样管大量积灰或堵塞，使燃烧室出口烟压参数测量值失准变小，料层差压显示数据增大，严重影响锅炉正常运行。尤其是初始积灰，取样管内慢慢变窄，容易形成参数的假象，使运行人员误判为床料过厚。当运行人员错判为炉床布风板上的料层过厚时，依据循环流化床锅炉运行规程，如果布风板上的床料过厚，就会过度消耗电能增加厂用电量，严重时还要造成床料流化不良而结焦［7］，即会通过排渣措施降低床料厚度。这样恰恰破坏锅炉正常运行方式，其实锅炉已处于人过度排渣状态，使炉床布风板上的料层过薄，容易吹穿而产生沟流，引起局部结渣，不利于锅炉稳定运行，严重时会发生燃烧灭火［8-9］。

图3 取样管不符要求的安装示意图

燃烧室出口烟压取样管的堵塞，又使炉膛差压显示数据变小，影响锅炉运行人员对循环灰浓度的判断。误判循环灰的浓度变稀，误认为高温分离器分离效果不好。燃烧室出口烟压参数失准，影响锅炉的正常控制，严重时因锅炉运行控制失误，造成锅炉非停事故的发生，给企业造成不小的损失，所以必须引起重视。

2 烟压取样管防堵研究

积灰导致燃烧室出口烟压取样管堵塞，要解决取样管的堵塞问题，必须解决取样管内积灰问题。经过多年的实践研究，从安装技术规范、改进取样防堵装置和优化锅炉结构制造3个方面来消除取样管内积灰问题。

2.1 安装方法

为保证燃烧室出口烟压取样管正确安装，要求取样管安装时符合热工仪表及控制装置施工及验收技术规范规定。当测量带有灰尘或气粉混合物等介质的压力时，取样管在炉墙和垂直管道或烟道上安装应倾斜向上，与水平线所成的夹角大于30°［10］。为取得更好地防堵效果，在保证取样管和取样防堵装置可安装的前提下，根据实践经验，与水平线安装的夹角越大越好。从力学的角度分析，取压管与水平线的夹角越大，堆积在取样管内颗粒物或粉尘与管壁的摩擦力越小，而重力的分力就越大。当重力的分力大于摩擦力时，颗粒物或粉尘就不容易堆积在取样管内，增强取样管防堵的有效性。

2.2 取样防堵装置

从理论上说，取样管不可能与水平线成90°的直角。实际安装中还要考虑锅炉结构的影响、安装位置的限制和检修方便等因素，因此取样管与水平线的夹角一般稍大于45°。而燃烧室出口的参数是在静压下测量，如果锅炉的水冷壁管没有作让管处理，安装在锅炉本体上的取样管内径一般为30mm，存在管内积灰的缺陷。在不影响参数测量的前提下，可设法改变测量参数的静压，即向管内连续吹入少量的空气介质，让管内空气产生一定的流动性。从力学的角度可知，在重力的分力上增加1个外力，使颗料物或粉尘形成的合力更大，保证取样管内不易形成堆积物使之畅通，从而消除取样管内的堵塞现象。

图4 连续吹扫烟压取样管示意图

经过分析，如图4所示，把烟压取样防堵装置，竖直安装在燃烧室出口的取样管上，在取样防堵装置的圆锥体与圆柱体的交界处开孔，把仪表管伸入取样防堵装置内，使其与圆柱体的中心线垂直，然后把仪表管的口向下弯，再与圆柱体的中心线重合，向下弯的距离20mm左右即可，不宜过长。仪表管的另一端焊接在一次冷风的风管上，保证空气介质连续吹入取样防堵装置内，吹扫的一次冷风在取样装置内迅速扩容。为防止燃烧室出口的烟压测量参数失准，取样管与取样防堵装置的连接管不宜太粗，采用外径14mm、内径10mm的不锈钢仪表管即可。为了及时校对燃烧室出口的取样信号，在一次冷风吹扫的仪表管上安装1只针形仪表阀能够随时隔离。同时为方便检修，在防堵装置的取样管尾端采用可动堵头或在焊接法兰上加盖封闭。

改造后对料层差压和炉膛差压进行准确性标定及影响测算，得到的数据如表1、表2所示。

锅炉负荷／（t·h－1）一次风压／kPa料层差压／kPa对料层差压影响／Pa对料层差压影响／% 30.68 7.52 6.82 5 0.07 58.09 7.74 6.71 6 0.09 84.86 9.26 7.20 9 0.13 67.16 7.94 6.51 6 0.09 80.31 8.48 7.06 7 0.10 83.79 8.79 7.40 8 0.11

锅炉负荷／（t·h-1）一次风压／kPa炉膛差压迁移／Pa迁移后的影响／% 30.68 7.52 5 0 58.09 7.74 5 0.33 88.74 8.97 5 0.55炉膛差压／Pa 138 310 740对炉膛差压影响／Pa对炉膛差压影响／% 5 3.76 6 1.97 9 1.23 67.16 7.94 5 0.26 392 6 1.55 80.31 8.48 355 7 2.01 5 0.57 83.79 8.79 646 8 1.25 5 0.47

表1表明，当循环流化床运行时，对其影响可以忽略不计，不会影响料层差压的监视，也不需要对差压变送器的零位进行迁移。

表2表明，为使炉膛差压显示更加精确，对其进行适当零位迁移，从而更好地监视炉膛内循环灰浓度。

实践结果表明，经改进后的取样管内基本无积灰，对烟压取样管的测量精确性影响可以忽略不计，防堵效果令人满意。

2.3 优化锅炉结构制造

为避免连续吹扫的风压对燃烧室产生影响，建议工程技术人员在签订锅炉技术协议时，工程技术人员可向锅炉生产厂家提出要求，在燃烧室出口等粉灰浓度较大的取样点作让管处理，便于安装管径较大的取样管，使取压管更不容易积灰，从而取得更加完美的效果。

3 结语

循环流化床锅炉锅炉运行中，燃烧室出口烟压的参数监视非常重要，其数据准确与否直接影响着锅炉运行的安全性、稳定性以及经济性。通过对锅炉燃烧室出口烟压取样管积灰的处理，解决取样管堵塞问题，既提高了参数连续测量的确准性，减少了热工维护人员维护量，又为循环流化床锅炉地正常运行提供可靠、准确的判断依据。

［1］辽宁省电力工业局.锅炉运行（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［2］路春美，程世庆，王永征，等.循环流化床锅炉设备与运行［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［3］吕俊复，岳光溪，张建胜，等.循环流化床锅炉运行与检修（第2版）［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［4］刘德昌，陈汉平，张世红，等.循环流化床锅炉运行及事故处理［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［5］郑合飞.浅谈循环流化床锅炉的燃烧原理［J］.能源与节能，2015，122（11）：180-181.

［6］张金良，宋天阳，金纯钢，等，.循环流化床锅炉密相区床压测量偏差原因分析［J］.电力安全技术，2014，16（9）：25-27.

［7］张志程，邹瑞.循环流化床锅炉的燃烧控制与调整［J］.工业锅炉，2007，101（1）：51-53.

［8］郝杰，许军，王建东，等.循环流化床锅炉燃烧控制与调整［J］.四川电力技术，2000，23（4）：7－8.

［9］王晓军，王强，李贵明.循环流化床锅炉燃烧控制与调整［J］.煤，2005，14（2）：56-57.

［10］电力行业火电建设标准化技术委员会.电力建设施工技术规范第4部分：热工仪表及控制装置：DL 5190.4—2012［S］.北京：中国电力出版社，2010.

T he Preventing Blocking of the Som ke Pressure Sam p ling Tube Study A bout the CFB Boiler of the Combustion Chamber of the Outlet

YU Lifeng
（Shaoxing Second Printing and Dyeing Co.，Ltd.Thermal Power Branch，Shaoxing 312000，China）

The working environment of the circulating fluidized bed boiler is harsh.The dust density is large in the work site. The sampling pipe of the thermal parameter detection device suffers from ash clogging problem.This has a negative effect on the operation of the boiler.To solve the problem of blocking on the pressure sampling tube of the circulating fluidized bed boiler combustion chamber outlet，the cause is analyzed and measures for preventing blocking is proposed.This ensured the accuracy of continuousmeasurementof parameters，providing a reliable basis to determine the boiler operation.

CFB Boiler；Smoke pressure sampling tube；Antiblocking

TM621；TP212.9

A

1007－9904（2017）06－0066－04

2017-02-12

俞利锋（1976），男，工程师，从事热电行业生产管理与自动化技术研究。