降低CFB锅炉床压波动幅度

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摘要：通过对2010年济三电力公司锅炉出现的床压波动问题分析，当床压大幅波动时，SO2、负荷、汽温、汽压忽高忽低，调整难度大，燃烧极不稳定，给机组运行带来安全隐患，严重时很有可能导致结焦停炉。

关键词：CFB锅炉 床压 波动幅度 一次风 颗粒度

1 概述

循环流化床锅炉炉膛内床料的正常流化直接影响着稳定燃烧，但现在运行的循环流化床锅炉床压有不同程度的波动，尤其是大量掺烧煤泥、煤质灰分大、易破碎、炉内添加石灰石脱硫的CFB机组非常突出，床压大幅度波动严重影响了床料的正常流化，燃烧极不稳定，给机组运行带来安全隐患。

2 锅炉概况

山东兖矿济三电力有限公司是兖矿集团的坑口电厂，配置两台哈尔滨锅炉有限公司生产的440t/h循环流化床锅炉，是目前国内掺烧煤泥比例较大的循环流化床机组之一。锅炉配风分一、二风并由各自的风机供风，采用分级配风。因节能减排的需要，2010年对一二次、引风机电动机变频改造，风量采用变频调节。一次风经布风板给入，二次风喷口布置于炉膛密相区，给煤、石灰石系统的密封风均取自二次风。运行中煤泥所占燃料比例高达60%。

3 床压波动情况

3.1 现象

床压波动时，燃烧急剧恶化。当床料逐渐下沉时，密相区下部床压数值增大，一次风量降低，风道振动增大，烟气含氧量降低，炉膛各部温度下降，温升率呈负值，汽压降低，汽温下降；当床料逐渐上升时，密相区床压数值降低，一次风量升高，温升率增大，汽压、汽温升高。机组各参数波动增大，运行调整难度增大。情况恶化时，甚至造成床料塌落，一次风无法吹动导致停炉，或床料大部分上浮到炉膛上部，底部床料稀薄，给煤或煤泥沉底结焦。

3.2 原因分析

根据出现异常波动时的现象，重点从炉膛内床料颗粒度配比、一次风机运行状况、参数调整控制等因素分析。

3.2.1 循环流化床锅炉炉膛内颗粒度配比发生变化，即细颗粒床料大量增加，大颗粒床料比例降低是导致床压波动的根本原因。

循环流化床锅炉的床料可以定性的按照颗粒终端速度大于或小于燃烧室上升烟速，分为两类，即细颗粒物料和粗颗粒物料，大量掺烧煤泥长时间运行，而煤泥的灰分很大，有时高达48%，床压增大，排渣必须进行，造成炉膛下部粗颗粒份额降低，细颗粒物料提高到一定比例后，底渣平均粒径减小到一定程度，燃烧室下部较难形成稳定的密相区，产生脉冲式的波动。在气流携带固体颗粒上升过程中，存在着固体颗粒的团聚。细颗粒聚集成大颗粒团后，颗粒团重量增加，体积增大，有较高的自由沉降速度。在一定的气流速度下，大颗粒团不是被吹上去而是逆着气流向下运动。在下降过程中，气固间产生较大的相对速度，然后被上升的气流打散成细颗粒，再被气流带动向上运动，又再聚集成颗粒团，再沉降下来。炉膛中大部分是细物料时，这种上升、沉降过程多而复杂，瞬间崩溃塌落必将造成风室风压瞬间剧增。

3.2.2 一次风机变频运行在不稳定区域，导致风机出现失速、抢风，加剧了床压的波动。

循环流化床锅炉技术在引进初期，一次风机选型偏大，风机与电动机采用挠性连接方式，风量调节采用入口挡板调节。济三电力公司锅炉一次风机因选型大，入口挡板开度20%时，单台风机风量达到110000Nm3/h。为节能减排，对一次风机进行变频改造，风量调节改为变频控制。当炉膛中床料逐渐增加时，系统阻力增大，一次风机流量逐渐减小，进口气流的冲角也逐渐增大，使风机的压力达到最高点。从最高点后如继续增大阻力，进口气流冲角将继续加大，当达到一定程度时，叶片的非工作面就产生气流脱离，性能开始恶化，失速发生。当风机流量减小到一定程度时，叶片的非工作面突然出现相当大的失速区，此时风机压力和流量急剧下降，突然失速出现了，并来回跳动，所以正因为一次风机的突然失速，加剧了床压的波动。两台一次风机并联运行，风压都相等，负荷低的风机，其工作点就容易落在喘振区以内。当床料增大，系统阻力改变升高时，大流量（频率高）的风机在稳定区工作，小流量（频率低）的风机在不稳定区工作，两台风机的不平衡状态极易被破坏。因此，便出现两台风机的抢风现象,抢风现象使床压波动更加严重。

3.2.3 控制调整滞后或调整幅度过大是引发剧烈波动的导火索。

煤中的灰份及脱硫用的石灰石颗粒连续不断的进入炉膛。为维持床存量的稳定，需要连续的向系统外排物料。一般来讲，炉膛上、下部（即密、稀相区）颗粒浓度分配（即燃烧份额）主要是由一、二次风量比例及排渣量、返料量大小决定的（给煤量的变化也有影响但较弱）。在变负荷操作过程中，如果对滚筒冷渣器的出力调整滞后，排渣出力不变，床压逐渐增大（或降低），一次风量逐渐降低（或升高），引起炉膛内上下部颗粒浓度大幅度波动。从床压波动前的历史曲线来看，床压持续下降时，一次风量持续上升，一次风机电流逐渐升高，运行人员降低滚筒转速，增大给煤机转速，降低一次风机变频频率，降低一次风量，细小床料逐渐下沉落至炉膛底部，累积到一定程度，床压急剧上升，一次风量急剧下降。为防止流化急剧恶化，迅速提高一次风机电动机频率，增大滚筒转速，细颗粒床料上升，床压急剧下降。如此往复循环，导致波动频繁。

4 降低循环流化床锅炉床压波动幅度对策方法。

4.1 将一次风机工作状态点控制在特性曲线稳定区域内。避免一次风机低负荷运行，如果低风量运行时，将一次风机入口挡板开度必须控制在40%以下，通过增大风机频率来提高一次风量，一次风机频率不低于38HZ，降低风量通过关小入口挡板控制。床料瞬间塌落造成一次风量急剧降低，立即增大两台风机变频器频率，迅速提高到正常流化风量，否则，造成含氧量过低可能发生爆燃或者结焦事故。应立即停止煤泥、给煤设备运行。达到流化风量后，及时投入给煤，维持床温的稳定。

4.2 合理控制混煤燃烧量和给煤颗粒度配比，使床料颗粒度配比合理、稳定。控制给煤粒度2mm以下的在65%左右。不论负荷高低，给煤量控制在15t/h左右，以补充大颗粒床料。

4.3 工况发生变化，及时调整相关参数。当负荷需要增加时，先略提二次风量，一次风量尽可能保持不变（当二次风量提高到最大后，根据含氧量逐步微调一次风量），增大给煤量或煤泥量，观察床压变化趋势，合理微调滚筒冷渣器转速，禁止忽高忽低，使床压确保稳定正常。

5 结束语

循环流化床锅炉燃烧技术是一种新型的能源清洁技术，床压异常波动的解决可从对给煤颗粒度的控制、一次风机平稳、运行参数的调整等几个方面来达到。对策实施后，床压异常波动幅度得以降低。

参考文献：

[1]朱凯强著.《循环流化床锅炉设备与系统》，中国电力出版社，2009.

[2]芩可法，倪明江，池涌，程乐鸣等著.《循环流化床锅炉理论设计与运行》，中国电力出版社，2007.

[3]吕俊复，张建胜，岳光溪著.《循环流化床锅炉运行与检修》，中国水利水电出版社，2010.

[4]张贵行，王禹民，黄其励等著.《电力工程师手册》，中国电力出版社，2007.

[5]何川，郭立军《泵与风机》，中国电力出版社，2008.