高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)及對策探討

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號： 高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)及對策探討Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)及對策探討溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過對具體的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、

2、管理活動的正常、有序、優(yōu)質(zhì)進(jìn)行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 通過對某熱電公司一臺高倍率循環(huán)流化床鍋爐在調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)問題的分析和討論, 試圖摸索出高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中的一些內(nèi)在規(guī)律, 并提出相應(yīng)的處理措施, 以指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行操作。1 鍋爐運(yùn)行情況概述：11 該鍋爐是由XX鍋爐廠生產(chǎn)的XG-130/3.82-M13型中溫中壓、單汽包、單爐膛、自然循環(huán)、全懸吊全鋼架“M”型布置的循環(huán)流化床鍋爐, 物料分離和回送裝置采用蝸殼式汽冷旋風(fēng)分離器和“U”型返料器, 鍋爐采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制、操作。12 主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： 額定蒸發(fā)量變 130t/h, 主汽壓力 3.82Mpa, 主

3、汽溫度 450, 鍋爐熱效率 90.37%, 物料循環(huán)倍率 2530, 脫硫效率(Ca/s為2.0時(shí)) 80%, 燃用設(shè)計(jì)煤種燃料消耗量 20.06t/h,石灰石消耗量 0.51t/h,密、稀相區(qū)燃燒份額 6413 設(shè)計(jì)燃煤特性：收到基全水份(My)： 8.22%收到基揮發(fā)份(Vy)： 26.67%收到基碳(Cy)： 47.56%收到基灰份(Ay)： 32.11%收到基氫(Hy)： 2.5%收到基氧(Oy)： 8.34%收到基氮(Ny)： 0.77%收到基全硫(Sy)： 0.4%入爐煤粒度范圍：010mm, 50%切割粒徑d50=1.5mm。14。鍋爐調(diào)試運(yùn)行情況：該循環(huán)流化床鍋爐在調(diào)試運(yùn)行過

4、程中表現(xiàn)出良好的性能, 主要表現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定、帶負(fù)荷能力強(qiáng), 在最高負(fù)荷143t/h時(shí)和最低30t/h時(shí)仍能保持良好的運(yùn)行性能。從整個(gè)運(yùn)行情況看, 該爐物料分離器分離效率高, 因而確保了鍋爐物料循環(huán)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 從燃燒效果看, 該爐燃燒效率很高, 飛灰含碳量、底渣含碳分別在5%和1.5%以內(nèi), 實(shí)際燃料消耗量1618t/h左右。但是, 該爐在調(diào)試運(yùn)行中也發(fā)生了諸如床層結(jié)焦、物料將床層和返料器壓死、床層或返料器物料消失、床層返料器結(jié)焦等不正常情況, 這些不穩(wěn)定因素嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行安全, 也造成了較大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。2異常情況原因分析：21從發(fā)生異常運(yùn)行情況時(shí)的工況統(tǒng)計(jì)數(shù)字來看, 大多數(shù)

5、都處于升、停爐或加、減負(fù)荷的變工況過程中, 正常運(yùn)行過程中發(fā)生異常情況也是在鍋爐負(fù)荷較高或較低時(shí)但次數(shù)較少。也就是說大多數(shù)異常情況是發(fā)生在鍋爐處于一種不穩(wěn)定工作狀態(tài)之中。22高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)：因異常情況主要發(fā)生在升停爐或變負(fù)荷過程中, 在對一、二次風(fēng)量、返料量和給煤量進(jìn)行調(diào)整時(shí)發(fā)生的, 因而對高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)的把握至關(guān)重要。由于該循環(huán)流化床鍋爐屬高倍率循環(huán)爐, 鍋爐廠根據(jù)設(shè)計(jì)煤種屬高揮發(fā)分、高熱值、低灰分的特點(diǎn)選用高倍率循環(huán)的燃燒方式是完全正確、合理的, 該爐表現(xiàn)出很高的燃燒效率也證明了這一點(diǎn)。然而, 25-30的物料循環(huán)倍率意味著在以1618t/h的給煤量加入爐膛的同

6、時(shí), 約有400-480t/h或更高的循環(huán)灰量在爐膛和主循環(huán)回路中循環(huán), 其中爐膛中的循環(huán)灰量份額占絕對優(yōu)勢, 即爐膛中的顆粒濃度極高（是一般循環(huán)流化床鍋爐顆粒濃度的2.5-3.0倍）, 而爐膛上、下部（即密、稀相區(qū)）顆粒濃度分配（即燃燒份額）主要是由一、二次風(fēng)量比例及返料量大小決定的（給煤量的變化也有影響但較弱）。因而如果在變負(fù)荷操作過程中, 對一、二次風(fēng)量及比例、返料灰量及給煤量的調(diào)整未能把握高倍率循環(huán)爐的特點(diǎn)而造成調(diào)整失當(dāng), 勢必引起爐膛內(nèi)上下部顆粒濃度大幅度波動, 當(dāng)這種波動影響力達(dá)到使?fàn)t膛上下部顆粒濃度比例嚴(yán)重失調(diào)時(shí), 就會出現(xiàn)：或下部顆粒濃度過大物料將床層壓死；或物料大部或全部集中

7、于上部空間床層物料消失。 同時(shí), 爐膛內(nèi)顆粒濃度的大幅波動也使?fàn)t膛出口的顆粒濃度發(fā)生大幅波動, 而這種濃度波動也引起爐膛出口含塵煙氣溫度和煙氣速度（當(dāng)爐膛出口負(fù)壓值保持不變）的大幅度變化, 進(jìn)而對分離器的分離效率產(chǎn)生重大影響。或因爐膛出口顆粒濃度、溫度、速度（此三者的變化方向是一致的, 且三者變化值分別都與分離器效率變化值成正比例關(guān)系）大幅上升, 分離器效率也大幅度提高（此上升幅度以近三次方速度進(jìn)行）, 亦即分離器下來的返料量可大幅增加, 造成返料器松動床所受到的壓力大幅增加, 如此壓力增加是瞬間進(jìn)行的, 松動床將無法承受而被壓死；反之, 當(dāng)爐膛出口顆粒濃度、溫度、速度大幅下降時(shí), 分離器效率

8、也大幅下降, 返料量也隨之減少。如發(fā)生床層壓死等極端情況時(shí), 返料進(jìn)入立管中的量幾乎為零, 而返料風(fēng)如未被及時(shí)停用, 則立管中僅存不多的返料仍將被送入爐膛, 當(dāng)立管中存料料位重力不足以抵消返料風(fēng)壓時(shí), 立管料層就會被擊穿, 造成返料器空床。由于引風(fēng)機(jī)的抽吸力和分離器阻力的共同影響, 爐膛床層中極細(xì)顆粒有可能沿返料通道反竄到尾部煙道。23運(yùn)行操作的影響分析：由于使用了DCS系統(tǒng)這種較先進(jìn)的控制手段, 運(yùn)行操作人員可以更方便、更快捷地完成各種監(jiān)視和操作任務(wù)。DCS系統(tǒng)不但可讓運(yùn)行人員利用點(diǎn)擊鼠標(biāo)的方式操作所有開關(guān)量, 而且在進(jìn)行各風(fēng)門檔板、閥門開度、輔機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等開關(guān)量調(diào)節(jié)時(shí)可由運(yùn)行人員根據(jù)需要直接設(shè)

9、定好目標(biāo)值, 經(jīng)確認(rèn)后由微機(jī)自動快速跟進(jìn)調(diào)節(jié)電動操作機(jī)構(gòu)執(zhí)行, 執(zhí)行完畢后微機(jī)還將執(zhí)行情況以反饋信號的方式予以反饋。此種控制方式被掌握后不但大大減輕了運(yùn)行人員工作量, 而且操作準(zhǔn)確率極高, 省時(shí)省力。經(jīng)一段時(shí)間磨合, 運(yùn)行人員均能熟練運(yùn)用此項(xiàng)操作技能。這種操作手段不但被熟練地運(yùn)用于鍋爐正常運(yùn)行中, 而且在升停爐、加減負(fù)荷等變工況中, 運(yùn)行人員也根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)使用該手段, 以期用較快速度完成各項(xiàng)操作。 根據(jù)該循環(huán)流化床鍋爐以往發(fā)生的一些異常情況大多發(fā)生在升停爐和加減負(fù)荷等變工況過程中的事實(shí), 我們對運(yùn)行人員在變工況時(shí)的一些操作進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究, 經(jīng)對各種變工況下的一次風(fēng)量和風(fēng)壓、二次風(fēng)量和風(fēng)

10、壓、返料風(fēng)量和風(fēng)壓、點(diǎn)火風(fēng)室壓力、床層壓力等操作曲線, 并結(jié)合高倍率循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真分析研究, 認(rèn)為各種異常情況的發(fā)生除了煤質(zhì)（含粒度）變化、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在著的一些不足等客觀原因外, 與運(yùn)行人員在變工況時(shí)的操作不當(dāng)有很大的關(guān)系?，F(xiàn)將各種異常情況發(fā)生的原因和現(xiàn)象分析、討論如下：231一次風(fēng)量增加或二次風(fēng)量減小操作幅度過大、過快, 爐內(nèi)一、二次風(fēng)量比例失衡：在升爐和加負(fù)荷過程中, 運(yùn)行人員往往依運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)在進(jìn)行一、二次風(fēng)量調(diào)整時(shí)采用預(yù)先設(shè)置目標(biāo)值, 后由微機(jī)帶動電動機(jī)構(gòu)執(zhí)行快速達(dá)到目標(biāo)值的方法進(jìn)行操作的。這種操作方法帶來的后果是, 依據(jù)循環(huán)流化床加負(fù)荷先加風(fēng)、后加煤的操作原則,

11、司爐在升爐和加負(fù)荷過程中, 也是先加風(fēng)后加煤, 而在風(fēng)量調(diào)整時(shí)又按先加一次風(fēng)后加二次風(fēng)的順序進(jìn)行。如此, 當(dāng)一次風(fēng)量的增加是通過微機(jī)操作快速完成的（此時(shí)間只須幾秒至十_大量原本停留在爐下部密相區(qū)內(nèi)的顆粒, 因一次風(fēng)速隨風(fēng)量迅速加大而超過顆粒終端速度, 被送入爐上部稀相區(qū)。床層顆粒濃度迅速下降, 這使一次風(fēng)速進(jìn)一步加大（料層阻力在進(jìn)一步減?。? 床層顆粒濃度進(jìn)一步減小, 除那些為數(shù)不多的終端速度大于一次風(fēng)速大顆粒外, 床層顆粒幾乎全部離開密相區(qū)床層物料消失。與此同時(shí), 稀相區(qū)也因瞬間濃度增加過快, 稀相區(qū)燃燒份額迅速加大, 使?fàn)t膛出口顆粒濃度和煙氣溫度迅速增加, 如此時(shí)爐膛出口仍保持為負(fù)壓則煙氣

12、速度也會增加。隨著爐膛出口（即分離器進(jìn)口）含塵氣流的濃度、溫度、速度的迅速增加, 分離器分離效率也將迅速提高很多, 被分離出來進(jìn)入返料區(qū)域的返料量迅速加大, 返料立管中灰柱對返料器形成的壓力迅速加大。由于這種壓力增加量遠(yuǎn)超過一次風(fēng)增加量對返料風(fēng)的影響, 造成返料器堵塞。如正常運(yùn)行時(shí)返料器煙溫度接近1000, 返料器被壓死后就可能發(fā)生結(jié)焦。232一次風(fēng)量或二次風(fēng)量操作幅度過大、過快：在停爐或減負(fù)荷等變工況過程中, 如一次風(fēng)量或二次風(fēng)量調(diào)整操作同樣采用微機(jī)快速（幾秒至十_大, 往往是低倍率循環(huán)爐的2.53.0倍, 故二次風(fēng)還以其足夠的剛度（其風(fēng)速一般達(dá)60100m/s）一定程度上起到支撐爐上部顆粒

13、重度的作用。在此情況下, 如鍋爐停爐或減負(fù)荷等變工況操作中, 減（或停）二次風(fēng)量（機(jī)）時(shí), 也采用微機(jī)設(shè)定目標(biāo)值快速完成操作, 造成二次風(fēng)量減小幅度過大、過快, 二次風(fēng)支撐爐膛上部物料支撐力瞬間減小很多（或消失）, 這樣, 大量終端速度超過一次風(fēng)速的爐膛上部物料（含內(nèi)循環(huán)物料）就會瞬間向床層集中, 而次時(shí)即使一次風(fēng)尚未減小, 也難以承受整個(gè)爐膛物料重力瞬間對其產(chǎn)生的壓力, 床層由流化床變?yōu)楣潭ù? 床層被壓死。不僅如此, 即便在正常運(yùn)行二次風(fēng)量調(diào)整也會對床層高低產(chǎn)生一定影響, 這在鍋爐運(yùn)行過程已得到了證明。而一次風(fēng)量如減小時(shí)幅度和速度過大、過快, 也會造成同樣的后果。24鍋爐系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考

14、慮不周造成的影響：241返料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響：該鍋爐雖設(shè)計(jì)采用高倍率循環(huán), 有著濃度極大的物料循環(huán), 但鍋爐廠在返料器的設(shè)計(jì)中對此并未予以充分關(guān)注, 仍然采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法, 將返料風(fēng)室設(shè)計(jì)成矩形, 而非布風(fēng)性能優(yōu)越的等壓風(fēng)室。在返料風(fēng)和松動風(fēng)量分配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 也只不過是在布風(fēng)板開孔率加以考慮, 而返料風(fēng)帽與松動風(fēng)帽結(jié)構(gòu)型式和風(fēng)帽孔徑卻完全一樣, 并未在兩種風(fēng)帽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上多想些辦法。這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難保證兩個(gè)風(fēng)室的風(fēng)壓在鍋爐變工況即返料量大幅度變化時(shí)保持一致。同時(shí), 也未在返料立管下端（返料器進(jìn)口）設(shè)置溫度和壓力測點(diǎn), 返料立管看火孔處也未設(shè)計(jì)觀察平臺, 使運(yùn)行人員無法從儀表和就地觀察返料

15、器內(nèi)返料整體的運(yùn)行情況, 即使感到返料器運(yùn)行不正常, 進(jìn)行返料風(fēng)調(diào)整時(shí)很盲目。高倍率循環(huán)流化床鍋爐中如此重要的返料器運(yùn)行情況因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不周而成為運(yùn)行監(jiān)視的盲區(qū), 鍋爐運(yùn)行工況特別是返料情況一旦大幅變化, 運(yùn)行人員無法根據(jù)實(shí)際情況作出快速判斷和果斷處理。這也是鍋爐異常情況頻發(fā)的又一重要影響因素。242返料風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響：設(shè)計(jì)院在進(jìn)行返料風(fēng)系統(tǒng)流量測量裝置設(shè)計(jì)時(shí), 只是在返料風(fēng)母管上設(shè)置了一個(gè)測量裝置, 正常運(yùn)行時(shí)尚能保證監(jiān)視需要。但因返料風(fēng)量和松動風(fēng)量無單獨(dú)流量監(jiān)視裝置, 當(dāng)返料量發(fā)生大幅變化時(shí), 運(yùn)行人員很難通過兩個(gè)風(fēng)室風(fēng)量的調(diào)整保持左右兩個(gè)返料器及同一返料器返料風(fēng)室和松動風(fēng)室的風(fēng)量平衡。再

16、加上返料器風(fēng)室非等壓設(shè)計(jì), 當(dāng)返料大量增加時(shí), 松動風(fēng)量急速下降風(fēng)壓急速上升。因返料器結(jié)構(gòu)原因無法保持松動風(fēng)室的壓力恒定, 大量風(fēng)量向壓力相對小些的返料風(fēng)室流去, 造成松動風(fēng)量進(jìn)一步減小, 返料將返料器壓死。反之, 返料大量減少時(shí), 松動風(fēng)因壓頭急速下降風(fēng)量急速上升, 將立管返料擊穿, 返料被吹散。這些因素加速了異常情況的發(fā)展。243給煤系統(tǒng)及給煤機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響：因煤倉設(shè)計(jì)原因給煤機(jī)進(jìn)口常堵煤, 造成煤流不穩(wěn)。同時(shí), 兩臺“U”型絞籠給煤機(jī)因給煤機(jī)能力限制, 單臺給煤機(jī)出力達(dá)不到鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行要求, 一旦任一臺給煤機(jī)斷煤對鍋爐運(yùn)行工況特別是對爐膛燃燒工況影響很大, 如處理給煤機(jī)斷煤時(shí)間過長,

17、床層的穩(wěn)定性被破壞, 爐膛上下物料濃度分配發(fā)生改變, 司爐此時(shí)若處置不當(dāng), 異常情況亦隨時(shí)可能發(fā)生。3異常情況處理對策探討：31運(yùn)行操作原則性處理對策：針對高倍率循環(huán)鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn), 在對鍋爐異常情況進(jìn)行深入分析研究后, 必須對運(yùn)行人員在運(yùn)行工況調(diào)整特別是變工況調(diào)整操作作出一些原則性規(guī)定, 以指導(dǎo)運(yùn)行操作, 防止異常情況發(fā)生。311一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整：在一次風(fēng)量調(diào)整時(shí), 禁止使用在DCS中設(shè)定目標(biāo)值后由微機(jī)自動跟進(jìn)快速完成操作的方法進(jìn)行。而必須用點(diǎn)擊鼠標(biāo)的方法小幅慢速完成一次風(fēng)量加減操作, 將因一次風(fēng)量調(diào)整給爐內(nèi)上下部顆粒濃度分布造成的影響降低到最小, 避免運(yùn)行異常情況發(fā)生。312二次風(fēng)機(jī)啟停和

18、風(fēng)量調(diào)整：根據(jù)高倍率循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn), 要求在升爐期間必須盡可能地早投用二次風(fēng)機(jī), 而在停爐時(shí)應(yīng)盡可能遲地停用二次風(fēng)機(jī), 以保證爐內(nèi)上下部顆粒濃度分布在合理范圍內(nèi), 避免床層壓死或消失情況發(fā)生。鍋爐正常運(yùn)行過程中, 二次風(fēng)量調(diào)整也應(yīng)遵循小幅緩慢的原則, 盡可能將一、二次風(fēng)量比例控制靠近設(shè)計(jì)值64運(yùn)行, 保證床層運(yùn)行穩(wěn)定, 不發(fā)生異常情況。313正常運(yùn)行床溫的調(diào)整：鍋爐正常運(yùn)行時(shí), 床溫應(yīng)盡量控制在900960之間,既使鍋爐有較高的燃燒效率, 又避免床層和返料器因超溫引起的結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí), 在給煤機(jī)斷煤引起床層風(fēng)煤比例失調(diào)時(shí), 應(yīng)盡快處理恢復(fù)煤流正常, 并適當(dāng)調(diào)減運(yùn)行風(fēng)量保持床溫穩(wěn)定, 保證爐內(nèi)顆粒濃度上下分布正常, 防止意外情況發(fā)生。32鍋爐局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的完善：321返料器監(jiān)視裝置的完善：在條件允許情況下, 可在立管下端分別設(shè)立一個(gè)測溫和一個(gè)測壓裝置, 運(yùn)行人員利用該處測量數(shù)據(jù)并結(jié)合現(xiàn)有的返料器出口煙溫測點(diǎn)數(shù)據(jù), 可對返料器運(yùn)行情況有一個(gè)全面了解。同時(shí),