哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐翻床原因及對策

哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐翻床原因及對策

劉飆

(臨渙中利發(fā)電有限公司， 安徽 淮北235139)

摘要：哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐在臨渙中利發(fā)電有限公司調(diào)試運(yùn)行期間多次發(fā)生“翻床”，影響機(jī)組安全連續(xù)運(yùn)行。通過技術(shù)分析，找出“翻床”原因制定出優(yōu)化一、二次風(fēng)配比、提高床層運(yùn)行壓力的運(yùn)行調(diào)整措施和在分離器進(jìn)口增設(shè)吹掃裝置的系統(tǒng)改造方案，方案實(shí)施后基本消除了“翻床”現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；褲衩形雙布風(fēng)板；翻床；一次風(fēng)；二次風(fēng)；技術(shù)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(fā)電有限公司工程師，研究方向?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐。

中圖分類號：TK229.6

0引言

哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐在臨渙中利發(fā)電有限公司調(diào)試及投入商業(yè)運(yùn)行初期，出現(xiàn)過數(shù)次鍋爐“翻床”現(xiàn)象，給機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利影響。通過對“翻床”現(xiàn)象的分析，找出了引起鍋爐翻床的影響因素，確定了預(yù)防“翻床”的技術(shù)方案，方案實(shí)施后，基本消除了該型鍋爐的“翻床”現(xiàn)象。

1哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

臨渙中利發(fā)電有限公司采用哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐，為單爐膛褲衩形雙布風(fēng)板、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、亞臨界自然循環(huán)汽包爐，配套上海電氣集團(tuán)330MW汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)煤質(zhì)特性分別見表1和表2。

表1　主要技術(shù)參數(shù)

表2　設(shè)計(jì)煤科與校核煤種特性

2單爐膛雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)翻床現(xiàn)象

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

2.1兩床的床壓相差超過2.5Kpa，且呈正弦擴(kuò)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(fēng)量出現(xiàn)較大偏差，嚴(yán)重時一側(cè)床流化風(fēng)量為零，而另一側(cè)為最大風(fēng)量。

2.4兩臺一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓出現(xiàn)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(fēng)板鍋爐通常采用一臺四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，該型空預(yù)器有一個煙氣倉室、兩個二次風(fēng)倉室和一個一次風(fēng)倉室，一次風(fēng)倉室布置在兩個二次風(fēng)倉室之間。

兩個布風(fēng)板所需一次風(fēng)(流化風(fēng))均來自唯一的供風(fēng)點(diǎn)——一次風(fēng)倉，鍋爐正常運(yùn)行時，左右側(cè)布風(fēng)板的風(fēng)量各占總一次風(fēng)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(yùn)行； 2:擾動點(diǎn);2～3:擾動擴(kuò)大4：翻床完成

由于左右兩個風(fēng)箱的風(fēng)來自同一個空預(yù)器，當(dāng)某個擾動導(dǎo)致一側(cè)的床壓升高時，該側(cè)的一次風(fēng)就會降低，相反另一側(cè)的一次風(fēng)會增大，風(fēng)量大的一側(cè)就會將該側(cè)的物料大量吹到另一側(cè)，使另一側(cè)的床壓進(jìn)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(nèi)完成，控制不當(dāng)時會導(dǎo)致徹底料層壓死，鍋爐無法運(yùn)行，該過程如圖1中的3～4段。

4鍋爐運(yùn)行過程中的“翻床”原因分析

通過分析翻床過程中的相關(guān)參數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)引起翻床的原因主要有：變負(fù)荷過程中一次、二次風(fēng)配風(fēng)不合理、風(fēng)帽脫落、旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙道內(nèi)循環(huán)灰堆積及回料閥料腿返料阻力大等。

4.1一二次風(fēng)配風(fēng)不合理，風(fēng)量過大

由于哈鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)300MW級循環(huán)流化床鍋爐取消了外置床，控制鍋爐床溫主要通過調(diào)節(jié)給煤量和一、二次風(fēng)量進(jìn)行，其設(shè)計(jì)一、二次風(fēng)量分別為38.8萬m3/h和46萬m3/h。然而在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷300MW及以上時，布風(fēng)板總一次風(fēng)量超過45萬m3/h，總二次風(fēng)量超過50萬m3/h，風(fēng)量過大導(dǎo)致旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙氣流速最大達(dá)35m/s以上,分離器內(nèi)的下行氣流與上升氣流在分離器內(nèi)強(qiáng)烈混合(見圖2)，使內(nèi)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(huán)流，它會把已濃集在器壁處的循環(huán)灰顆粒重新?lián)P起卷入上行的內(nèi)旋流中(見圖3)，導(dǎo)致灰循環(huán)異常，具體表現(xiàn)是回料閥壓力及鍋爐大床床壓周期性波動，床溫隨爐內(nèi)物料量周期性變化而變化，并且隨著時間延長，分離器內(nèi)循環(huán)灰量大量積聚，遇擾動則在幾分鐘內(nèi)迅速落入爐膛，造成單側(cè)大床“壓死”，是引發(fā)“翻床”的主要影響因素之一。

圖3　旋風(fēng)分離器內(nèi)部的二次渦流

4.2鍋爐燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一、二次風(fēng)量自動調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置不合理，變負(fù)荷過程中風(fēng)量變化幅度過大

鍋爐燃燒自動“煤—風(fēng)”系統(tǒng)采用分段調(diào)節(jié)方式，在變負(fù)荷過程中，風(fēng)量自動跟蹤曲線呈階梯形變化(見表3)，風(fēng)量增、減變化不僅數(shù)值大，同時變化速率偏快，對爐內(nèi)灰循環(huán)產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動，引起翻床。

表3　給煤量與一次總風(fēng)配比對照表

4.3旋風(fēng)分離器進(jìn)口水平煙道循環(huán)灰堆積

在每次翻床后對灰循環(huán)回路檢查時發(fā)現(xiàn)，分離器進(jìn)口水平煙道內(nèi)積灰量較大，灰堆高度約4～5米，占據(jù)分離器進(jìn)口水平煙道截面約1/2，循環(huán)灰在煙道內(nèi)堆積量偏大，減少了分離器進(jìn)口的流通截面，進(jìn)口煙氣流速升高，影響循環(huán)灰穩(wěn)定進(jìn)入回料閥。

4.4風(fēng)帽脫落導(dǎo)致布風(fēng)均勻性惡化

如果鍋爐運(yùn)行過程中出現(xiàn)單側(cè)布風(fēng)板上風(fēng)帽脫落現(xiàn)象，必然會引起該側(cè)床層流化風(fēng)量分布失衡，個別旋風(fēng)分離器入口煙氣流速異常增大或減小，導(dǎo)致發(fā)生“翻床”。

5改進(jìn)措施

為有效遏制“翻床”發(fā)生，在分析了床壓失穩(wěn)和翻床的機(jī)理后，根據(jù)事故發(fā)生的原因，制定出技術(shù)措施。具體內(nèi)容包括：

5.1為解決鍋爐大床風(fēng)帽脫落問題，重點(diǎn)抓好檢修過程中質(zhì)量控制，把風(fēng)帽檢查維修做為重點(diǎn)檢修的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)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(fēng)帽進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)并補(bǔ)焊問題風(fēng)帽近500只。同時考慮對風(fēng)帽結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，有效減少風(fēng)帽脫落。

5.2在旋風(fēng)分離器入口水平煙道加裝吹掃風(fēng)裝置。由于旋風(fēng)分離器進(jìn)口水平煙道嚴(yán)重積灰，當(dāng)遇到異常擾動時，引起水平煙道內(nèi)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(huán)異常，誘發(fā)床壓失穩(wěn)、翻床。

為解決水平煙道積灰問題，在旋風(fēng)分離器進(jìn)口水平煙道加裝吹掃風(fēng)管路，防止循環(huán)灰在分離器入口大量積聚發(fā)生塌落。具體方案是：從一次風(fēng)機(jī)出口聯(lián)箱上用DN250鋼管分別引至鍋爐左右兩側(cè)，然后再從母管分別接到同側(cè)的2只旋風(fēng)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(fēng)對入口煙道進(jìn)行不間斷吹掃，以減少煙道積灰，改善鍋爐灰循環(huán)。技改方案見圖4和圖5所示。

圖4　吹掃風(fēng)系統(tǒng)示意圖

圖5　吹掃風(fēng)管布置簡圖

5.3通過相關(guān)參數(shù)分析，得出一、二次風(fēng)量及其配比不合理與“翻床”之間存在關(guān)聯(lián)的結(jié)論,對鍋爐運(yùn)行中一、二風(fēng)量的配比進(jìn)行了優(yōu)化，減少了下排二次風(fēng)對爐膛料層的強(qiáng)烈擾動，穩(wěn)定了燃燒。

5.4對鍋爐燃燒自動系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：①A、B床壓差(三取中)之差>4KPa，切除一次風(fēng)門自動；②將燃料量調(diào)節(jié)對應(yīng)的一次風(fēng)量變化速率輸出設(shè)定高、低限；③一次風(fēng)門自動投入時，風(fēng)門開度>70%時退出一次風(fēng)門自動調(diào)節(jié)。

6結(jié)論

引起鍋爐床壓失穩(wěn)及翻床的原因較為復(fù)雜，通過對“翻床”機(jī)理及現(xiàn)象的分析，筆者發(fā)現(xiàn)鍋爐一、二次風(fēng)配風(fēng)和風(fēng)量調(diào)節(jié)不合理是導(dǎo)致鍋爐床壓失穩(wěn)、“翻床”的主要原因，同時，由于風(fēng)帽脫落導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)不均勻及回料閥返料脈動也可能引起床壓失穩(wěn)和“翻床”。相應(yīng)地，我們通過對一、二次風(fēng)量及其調(diào)節(jié)方法的優(yōu)化配置、在分離器進(jìn)口加裝吹掃裝置等手段，就基本消除了鍋爐床壓失穩(wěn)和“翻床”現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：勁草