关于循环流化床锅炉冷态空气动力场试验的研究

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(神华国能山东建设集团有限公司，济南 250000)

0 引 言

某额定蒸发量为480 t/h的循环流化床锅炉是国产超高压中间再热、单汽包自然水循环CFB锅炉[1-2]。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁，采用水冷布风板，内嵌逆流柱型风帽。炉膛与竖井烟道之间，布置有两台高温绝热式旋风分离器，其下部各布置一台非机械的“U”型回料器，回料器底部布置有流化风帽，返料风、松动风由高压风机单独供给，使外循环物料顺利返回炉膛[3-4]。

锅炉采用两级配风。一次风从炉膛底部布风板、风帽进入炉膛，二次风从燃烧室锥体部分进入炉膛。锅炉共设有四个给煤口,四个石灰石给料口在下二次风风口进入，均匀地布置在炉前。炉膛底部设有后水冷壁管弯制成一次风室[5-6]。

锅炉在B-MCR工况运行时，一次风与二次风的比例约40∶60。

锅炉主要参数和设计尺寸如下：

额定蒸发量：480 t/h。

过热蒸气出口压力：13.73 MPa。

过热器出口温度：540 ℃。

再热蒸气流量: 392 t/h。

再热器进口压力：2.837 MPa。

再热器出口压力：2.663 MPa。

再热器进口温度：327 ℃。

再热器出口温度：540 ℃。

给水温度：250 ℃。

见表1。

表1 锅炉主要设计尺寸

该CFB锅炉于2005年1月份投产运行，于2007年进行第一次A修，于2011年进行了第二次A修。根据检修计划，在2014年进行了B级检修，检修工期为45 d。检修后电厂按计划组织了冷态空气动力场试验，并根据试验数据指导运行操作。

1 试验目的和试验项目

1.1 试验目的

对送风系统的风量测量装置进行标定；测试锅炉布风板阻力特性和流化特性；了解、检查锅炉检修后的设备情况，确定其是否满足点火启动的要求；为热态的点火运行提供必要的数据。

1.2 试验项目

主要包括热一次风和热二次风风量标定、布风板阻力特性测试、流化特性测试、回料试验等项目。

2 试验方法

2.1 一次风量标定

(1)按照锅炉运行规程，依次启动引风机和一次风机，炉膛出口保持合适的负压。

(2)调整一次风机出力，在单侧总一次风量分别为50 000、90 000 m3/h的工况下对A、B两侧的总热一次风进行标定。

(3)标定位置在热一次风系统测点附近，用标准皮托管和膜盒压力表实测各标定工况下的风量。

2.2 二次风标定

(1)启动二次风机，协调引风机出力，使炉膛出口保持合适的稳定的负压。

(2)在单侧总二次风量分别为50 000、100 000 m3/h 的工况下对A、B两侧的总二次风进行标定。

(3)标定位置在热二次风系统测点附近，用标准皮托管和膜盒压力表实测各标定工况下的风量。

2.3 布风板阻力特性测试

(1)将标定好的风量修正系数交电厂热工专业，修改一次风和二次风的计算公式组态。

(2)完成上述标定和修正后，调整一次风机出力，同时协调引风机出力，使炉膛出口保持合适的稳定的负压，在流化风量分别为50、70、90、120、150 KNm3/h的工况下测试布风板的阻力。

(3)根据上面的测试结果绘制布风板的阻力特性曲线。

(4)按运行规程要求停一次风机、二次风机和引风机。

2.4 流化特性试验

(1)添加床料。筛分好的床料添加至布风板以上静高800 mm，表面摊平。人孔门封闭。

(2)按锅炉运行规程要求，依次启动引风机、高压流化风机、二次风机和一次风机，炉膛出口保持合适的稳定的负压。

(3)二次风机出力稳定在最小值，播煤风关闭。

(4)调整一次风机出力，流化风量在150 KNm3/h以上运行不少于30 min，使床料充分流化，两回料器达到正常返料。逐渐降低流化风量，分别在150、 120、90、70、50 KNm3/h流化风量下测试和记录一次风室与炉膛出口间的压差。

(5)逐渐增加一次风量，在上述风量状态下，再次测试和记录一次风室与炉膛出口间的压差。

(6)风机投联锁，突然停止所有风机运行。打开炉门，检查炉内床料分布和回料口的回料情况。

2.5 回料试验

在流化特性试验过程中，通过观察高压流化风系统参数和回料情况，确定回料器工作是否正常。

3 试验数据与处理

3.1 一次风量标定

调整一次风机出力，在单侧总一次风量分别为50 000、90 000 m3/h的工况下对左、右两侧的总一次风进行标定。风量标定结果详见表2。

表2 一次风量标定试验数据

3.2 二次风量标定

调整二次风机出力，在单侧总二次风量分别为50 000、100 000 m3/h的工况下对A、B两侧的总二次风进行标定。风量标定结果详见表3。

表3 二次风量标定试验数据

3.3 布风板阻力特性测试

停止二次风机和高压流化风机，关闭两侧播煤风总风门；调整一次风机出力，同时协调引风机出力，使炉膛出口保持合适的稳定的负压。在流化风量分别为50、70、90、120、150 KNm3/h的工况下测试布风板的阻力。测试结果见表4。

表4 流化风量和布风板阻力测试结果

根据上述测试结果绘制流化风量-布风板阻力关系曲线，并对数据进行拟合得到拟合曲线，结果如图1所示。

3.4 流化特性测试

床料静高约800 mm。流化特性测试分为上行程和下行程试验。二次风机保持最小出力，播煤风关闭。

(1)下行程试验。流化风量在219 KNm3/h以上运行不少于30 min，使床料充分流化，两回料器达到正常返料。逐渐降低流化风量，分别在219、174、131、112、93、84、73、61、51、42 KNm3/h流化风量下测试和记录一次风室与炉膛出口间的

压差。下行程流化特性测试数据见表5。

图1 布风板阻力特性曲线(实线：布风板阻力特性曲线；虚线：数据拟合曲线)

表5 下行程流化风特性测试试验数据统计表

(2) 上行程试验。逐渐增加一次风量，分别在42、59、75、86、96、108、127、171 KNm3/h流化风量下，再次测试和记录一次风室与炉膛出口间的压差。上行程流化特性测试数据见表6。

表6 上行程流化风特性测试试验数据统计表

根据上述测试结果和布风板阻力特性，得出800 mm静床高时的上、下行程的流化特性曲线，如图2和图3示。

3.5 流化均匀性试验

在床料的充分流化状态，风机投联锁，突然停止所有风机运行，打开炉门，检查炉内床料分布情况。炉内床面基本平整，无明显凹凸和起伏现象，检查结果表明，炉内床料流化均匀，能够满足运行要求。

3.6 回料试验

在流化试验过程中观察高压流化风系统运行参数，并在流化均匀性试验中观察回料口的回料情况，结果表明，回料器工作正常。

图2 上行程流化特性曲线图

图3 下行程流化特性曲线图

4 试验结论及建议

4.1 风量标定结果

左、右侧总热一次风的风量修正系数分别是1.18和1.11；左、右侧总热二次风的风量修正系数分别是0.96和0.80。

4.2 布风板阻力特性

布风板阻力特性的测试结果如图1所示。

4.3 流化特性试验

800 mm床料静高的上、下行程流化特性分别如图2和图3示。根据试验曲线，上行程时的临界流化风量取50 KNm3/h，下行程时的临界流化风量取45 KNm3/h。试验时的临界流化风量取50 KNm3/h。

4.4 流化均匀性

流化均匀性良好，满足运行要求。

4.5 回料特性试验

回料器工作正常，满足运行要求。

4.6 最小流化风量的确定

流化特性试验过程中，在炉门打开的情况下观察炉内流化状况：50 KNm3/h以上风量，床料处于完全流化状态，因此实际观察结果与试验曲线基本是吻合的。在该风量区间进行工况调节时，从风机电流、炉膛负压和风量等参数的变化规律看，相关参数的变化随机性很强，表现出其流化状态的不稳定性，而大于这一区间后，工况的可调性和规律性转好，也说明该风量区间应对应于临界状态的可能性最大。为保证运行的安全，基于试验的结果，推荐该炉最小流化风量80 KNm3/h。

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