談循環(huán)流化床鍋爐的返料中止故障分析研究

談循環(huán)流化床鍋爐的返料中止故障

【摘要】循環(huán)流化床鍋爐的物料循環(huán)系統(tǒng)對(duì)鍋爐的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定性的作用。返料中止是制約循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行的關(guān)鍵問題，運(yùn)行操作人員必須監(jiān)視控制好返料器的穩(wěn)定運(yùn)行。

1、前言

循環(huán)流化床燃燒作為一種新型的潔凈、高效燃燒方式，最基本的特點(diǎn)之一是大量的固體顆粒在燃燒室、分離機(jī)構(gòu)和回送裝置所組成的固體顆粒循環(huán)回路中循環(huán)再燃燒。固體物料回送裝置是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件，直接影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)行中返料器正常工作是實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的關(guān)鍵；鍋爐要達(dá)到其額定出力必須保證爐膛稀相區(qū)物料的平衡，因此循環(huán)灰量的多少?zèng)Q定著鍋爐帶負(fù)荷能力。一旦返料器運(yùn)行異常，諸如堵灰、結(jié)焦等，只有停爐壓火處理，影響循環(huán)流化床鍋爐長周期連續(xù)安全運(yùn)行。

2、返料器的結(jié)構(gòu)

回送裝置必須保證產(chǎn)生足夠的壓差來克服負(fù)壓差，既起到氣體的密封作用，又能將固體顆粒送回床層。我廠循環(huán)流化床鍋爐為中科熱物理研究所與濟(jì)南鍋爐廠聯(lián)合開發(fā)的75t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐。設(shè)計(jì)為兩級(jí)高溫分離，第一級(jí)為慣性分離；第二級(jí)為旋風(fēng)分離，回送裝置為U型回料閥。U型回料閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。

U型閥是非機(jī)械閥中的一種，閥的底部布置有一定數(shù)量的風(fēng)帽，閥體由隔板和擋板分成三部分。隔板的右側(cè)與立管連通，左側(cè)為上升段，兩側(cè)之間一長方形孔口使物料通過，它實(shí)際上是一個(gè)小流化床，并起著灰封的作用?；亓巷L(fēng)由下部風(fēng)室通過流化風(fēng)帽進(jìn)入閥體內(nèi)。這種閥主要是將固體顆料從低壓處送到高壓處，而對(duì)固體顆粒流量的調(diào)節(jié)作用很小，閥和立管依據(jù)自身的壓力平衡自動(dòng)地平衡固體顆粒的流量，當(dāng)空氣作用于顆粒上的作用力大于彎段阻力時(shí)，顆粒就開始流動(dòng)。

圖1U型回料閥結(jié)構(gòu)

1.擋板2.回料口3.立管

4.隔板5.風(fēng)帽6.返料風(fēng)室

3、運(yùn)行控制最佳循環(huán)倍率

物料循環(huán)倍率是循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)有的概念，它是由物料分離器捕捉下來且返送回爐內(nèi)的物料量與給進(jìn)的燃煤量之比，它直接影響鍋爐的燃燒和傳熱，影響它的因素主要有：

(1)一次風(fēng)量：一次風(fēng)量大小，將直接影響物料回送量。尤其是一次風(fēng)量過小，爐內(nèi)物料的流化狀態(tài)將發(fā)生變化，燃燒室上部物料濃度降低，進(jìn)入分離器的物料量也相對(duì)減少，這樣不僅影響分離器效率，也必然降低分離器捕捉量，回送量也自然減少。

(2)燃料顆粒特性：運(yùn)行中煤的顆粒特性(即粒度、粒比度)發(fā)生變化，也將影響回料量的多少，如果入爐煤的顆粒較粗，且所占份額較大(與設(shè)計(jì)值比)，在一次風(fēng)量不變的情況下，爐膛上部的物料濃度也降低。

(3)分離器效率：分離器效率對(duì)物料回送量的影響是很大的，實(shí)際上循環(huán)倍率在很大程度上是靠分離器的效率來保證的。分離器效率提高后，有更多的物料被送回爐內(nèi)，爐內(nèi)顆粒濃度增加，受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加。影響分離器效率的因素有旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速，內(nèi)套筒的高度及內(nèi)套筒是否變形裂縫等，旋風(fēng)筒的進(jìn)口風(fēng)速與引風(fēng)機(jī)出力及煙道、除塵器漏風(fēng)量有關(guān)。

(4)煤質(zhì)的優(yōu)劣：該爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，煙煤的灰份大部分在爐渣中，飛灰量相當(dāng)小，而我廠實(shí)際燃用是貧煤，揮發(fā)份低Vf=11％～13％，灰份Af=25％～35％，渣少而飛灰多，尤其是燒劣質(zhì)貧煤時(shí)>40％，循環(huán)灰量將成倍增加，不是分離器的效率提高了，而是燃用煤質(zhì)變差。

運(yùn)行中爐膛灰濃度的控制是靠爐膛差壓表來鑒別的，爐膛差壓是爐膛下部壓力與爐膛上部壓力的差值，它從一個(gè)側(cè)面反映了循環(huán)灰量的大小，只有保持穩(wěn)定的爐膛差壓值，才能保證燃燒的穩(wěn)定以及蒸汽參數(shù)和水位的穩(wěn)定。鑒定爐膛灰濃度及控制好爐膛差值是預(yù)防返料中止故障的關(guān)鍵。目前運(yùn)行中要根據(jù)負(fù)荷情況、煤質(zhì)的優(yōu)劣有效地控制爐膛差壓值在一定范圍內(nèi)，同時(shí)它受到返料溫度的制約，根據(jù)我們的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將運(yùn)行主要控制點(diǎn)列表如下：

項(xiàng)目床體溫度返料溫度爐膛差壓爐膛下部壓力爐出口煙道負(fù)壓

單位℃℃PaPaPa

低負(fù)荷區(qū)35~45t/h800~850860300-501950

中負(fù)荷區(qū)45~65t/h850~900930450-502000

低負(fù)荷區(qū)35~45t/h950±20980600-1002200

4、返料中止的故障分析

循環(huán)流化床鍋爐回料系統(tǒng)若不穩(wěn)定可靠，即便物料分離器捕捉到一定的物料量，也將不能穩(wěn)定及時(shí)回送爐內(nèi)，而形成返料中止。如果任一返料器突然停止工作，將會(huì)造成循環(huán)物料量不足，汽溫、汽壓急劇下降，床溫難以控制，危及正常運(yùn)行。

返料中止分三種故障：旋風(fēng)筒聚灰、返料器堵塞及返料器結(jié)焦。故障部位如圖2所示：

圖2循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)

1.返風(fēng)筒聚灰部位2.返料器堵塞部位3.返料器結(jié)焦部位

4.1旋風(fēng)筒聚灰

旋風(fēng)筒聚灰是由于循環(huán)灰量瞬時(shí)成倍增加，不能穩(wěn)定地通過旋風(fēng)筒喇叭口處，在此搭橋聚積。監(jiān)盤時(shí)發(fā)現(xiàn)爐膛差壓消失，放灰管只能放下一點(diǎn)灰時(shí)，(實(shí)際上放不出來，只是灰管中的存灰給人造成一種假象)此時(shí)100％是旋風(fēng)筒喇叭口聚灰了。觀察料腿負(fù)壓表，哪一側(cè)負(fù)壓值回零，就能準(zhǔn)確地判斷出哪一側(cè)堵了。盡管從料腿觀察孔處有負(fù)壓，但那是從爐膛中抽走形成的，更說明喇叭口處聚灰了，而循環(huán)回路不通。發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)筒聚灰放不下來，應(yīng)立即壓火停爐。否則，另一側(cè)由于爐膛循環(huán)物料減少，返料溫度升高，延時(shí)壓火必然造成返料器結(jié)焦，擴(kuò)大了問題的處理范圍。

旋風(fēng)筒聚灰的原因有：

①?zèng)]有定期放循環(huán)灰，盲目地提高爐膛差壓，使循環(huán)回路中循環(huán)灰量增大，遇有特殊情況達(dá)到了旋風(fēng)返料承載的極限。

②煤質(zhì)低劣，灰份大。

③料層過薄或斷煤后，司爐調(diào)整不及時(shí)，一次風(fēng)量大，穿透能力強(qiáng)，造成床料中細(xì)灰瞬時(shí)大量抽走。

④立管內(nèi)徑預(yù)制尺寸不符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

旋風(fēng)筒聚灰的處理：鍋爐壓火后應(yīng)積極地處理，而不能等爐子完全冷卻下來。否則，在停爐壓火的瞬間，很有可能將細(xì)煤粉抽入旋風(fēng)筒，造成旋風(fēng)筒結(jié)焦，更難以清除。

處理時(shí)算好疏通管口進(jìn)入喇叭口的最低位置，開啟空壓機(jī)進(jìn)行疏通。隨著時(shí)間延長逐步升入管子疏通，不可一次插入太深。2～3h內(nèi)能將旋風(fēng)筒聚灰徹底疏通并揚(yáng)火啟動(dòng)并汽。

疏通時(shí)注意安全：

①從放灰管拆開的法蘭處上管子時(shí)，應(yīng)戴好長皮手套。

②決不允許用打開返料器入孔門任其塌灰的方法處理，很易造成多人燒傷事故。

旋風(fēng)筒聚灰的防范措施：

①能正確鑒定并嚴(yán)格控制爐膛灰濃度適應(yīng)鍋爐負(fù)荷需要，適時(shí)放灰。

②遇有燃用劣質(zhì)煤時(shí)，應(yīng)重視并加大放灰力度。

③嚴(yán)格控制爐膛下部負(fù)壓0～－50Pa。

④控制旋風(fēng)筒進(jìn)口負(fù)壓不超過1000Pa。

⑤料腿觀火孔必須封閉嚴(yán)密。

⑥返料器流化風(fēng)帽磨損嚴(yán)重要及時(shí)維修更換。

4.2返料器堵塞

U型閥實(shí)際上是一個(gè)小流化床，閥的底部布置有一定數(shù)量的風(fēng)帽，運(yùn)行中通入一次流化風(fēng)。返料器堵塞的根本原因是由于流化風(fēng)量不足，造成循環(huán)物料大量堆積在返料器而不能順利通過的現(xiàn)象。堵塞的部位在返料器。

通風(fēng)不足的原因有：

①誤關(guān)返料風(fēng)門。

②一次風(fēng)量過小，流化風(fēng)壓不足。

③返料風(fēng)室落入冷灰使流化風(fēng)流通面積減小。

④風(fēng)帽小孔被灰渣堵塞，造成通風(fēng)不良，不能滿足流化物料所需的流化風(fēng)。

⑤風(fēng)帽磨損嚴(yán)重，頂被磨掉，風(fēng)向上直行，破壞了正常的流化工況。

⑥回料系統(tǒng)發(fā)生故障，如保溫塌落。

⑦引風(fēng)出力不夠，爐頂旋風(fēng)筒至過熱器進(jìn)口處煙道積灰塌落。

這些因素都有可能造成物料流化不良而最終使回料系統(tǒng)發(fā)生堵塞。回料閥堵塞要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，其處理的方法是：首先對(duì)堵塞側(cè)放灰，且放一半，留一半，否則，堵塞時(shí)間一長或放灰失控，物料中可燃物可能會(huì)再次燃燒，造成超溫、結(jié)焦，擴(kuò)大事故，給處理增加難度。其次是分析查找原因：按照順序排查至4、5、6、7時(shí)，應(yīng)及時(shí)安排停爐檢查，消除隱患。

4.3返料器結(jié)焦

循環(huán)灰是爐膛的熱載體，具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，但當(dāng)返料溫度達(dá)到灰熔點(diǎn)的變形溫度時(shí)，其流動(dòng)性被破壞，流化狀態(tài)靜止，產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。

為防止返料器結(jié)焦，必須嚴(yán)格控制返料溫度，貧煤不大于1050℃，尤其是：

①當(dāng)一側(cè)返料器堵塞時(shí)必須立即壓火停爐，進(jìn)行疏通，防止循環(huán)工況破壞后另一側(cè)返料溫度升高，造成結(jié)焦。

②放循環(huán)灰時(shí)不能