循环流化床锅炉返料运行分析

史海燕(枣庄八一水煤浆热电有限责任公司)

一、锅炉运行情况概述：

1.枣庄八一水煤浆热电公司2#锅炉是由无锡华光锅炉股份有限公司生产的UG-130/9.6-M6型高温高压、单汽包、单炉膛、自然循环、全悬吊全钢架“∏”型布置的循环流化床锅炉，物料分离和回送装置采用蜗壳式绝热旋风分离器和“U”型返料器，锅炉采用DCS系统进行控制、操作。

2.主要设计参数为：

额定蒸发量变 130t/h

主汽压力 9.8Mpa

主汽温度 540℃

锅炉热效率 89.8%

物料循环倍率 25～30

燃用设计煤种燃料消耗量 18.914t/h

入炉煤粒度范围：0～10mm，50%切割粒径d50=2mm。

3.锅炉调试运行情况：

该循环流化床锅炉在调试运行过程中表现出良好的性能，主要表现在运行稳定、带负荷能力强，在最高负荷143t/h时和最低40t/h时仍能保持良好的运行性能。从整个运行情况看，该炉物料分离器分离效率高，因而确保了锅炉物料循环量达到设计要求，从燃烧效果看，该炉燃烧效率很高，飞灰含碳量、底渣含碳分别在4%以内。但是，该炉在调试、运行中也发生了诸如不返料、物料将床层和返料器压死等不正常情况，这些不稳定因素严重影响了锅炉运行安全，也造成了较大的直接和间接经济损失。

二、异常情况原因分析

1.从发生异常运行情况时的工况来看，大都处于启、停炉或加、减负荷的变工况过程中。

2.高倍率循环流化床锅炉运行特点：因异常情况主要发生在启停炉或变负荷过程中，在对一、二次风量、返料量和给煤量进行调整时发生的，因而对高倍率循环流化床锅炉运行特点的把握至关重要。25～30的物料循环倍率意味着在以18.9t/h的给煤量加入炉膛的同时，约有470-560t/h或更高的循环灰量在炉膛和主循环回路中循环，其中炉膛中的循环灰量份额占绝对优势，即炉膛中的颗粒浓度极高，而炉膛密、稀相区颗粒浓度分配主要是由一、二次风量比例及返料量大小决定的。因而如果在变负荷操作过程中，对一、二次风量及比例、返料灰量及给煤量的调整未能把握高倍率循环炉的特点而造成调整失当，势必引起炉膛内上下部颗粒浓度大幅度波动，当这种波动影响力达到使炉膛上下部颗粒浓度比例严重失调时，就会出现：或下部颗粒浓度过大物料将床层压死；或物料大部或全部集中于上部空间床层物料消失。同时，炉膛内颗粒浓度的大幅波动也使炉膛出口的颗粒浓度发生大幅波动，而这种浓度波动也引起炉膛出口含尘烟气温度和烟气速度（当炉膛出口负压值保持不变）的大幅度变化，进而对分离器的分离效率产生重大影响。或因炉膛出口颗粒浓度、温度、速度大幅上升，分离器效率也大幅度提高，亦即分离器下来的返料量可大幅增加，造成返料器松动床所受到的压力大幅增加，如此压力增加是瞬间进行的，松动床将无法承受而被压死。如发生床层压死等极端情况时，返料进入立管中的量几乎为零，而返料风如未被及时停用，则立管中仅存不多的返料仍将被送入炉膛，当立管中存料料位重力不足以抵消返料风压时，立管料层就会被击穿，造成返料器空床。由于引风机的抽吸力和分离器阻力的共同影响，炉膛床层中极细颗粒有可能沿返料通道反窜到尾部烟道。

3.运行操作的影响分析：根据该循环流化床锅炉发生的一些异常情况大多发生在升停炉和加减负荷等变工况过程中的事实，我们对运行人员在变工况时的一些操作进行了详细的分析和研究，经对各种工况下的一次风量和风压、二次风量和风压、返料风量和风压、点火风室压力、床层压力等操作曲线，并结合高倍率循环流化床锅炉的运行特点进行了认真分析研究，认为各种异常情况的发生与运行人员在变工况时的操作不当有很大的关系。现将各种异常情况发生的原因和现象分析、讨论如下：

（1）一次风量增加或二次风量减小操作幅度过大、过快，炉内一、二次风量比例失衡：在升炉和加负荷过程中，运行人员往往依运行经验在进行一、二次风量调整时采用预先设置目标值，后由微机带动电动机构执行快速达到目标值的方法进行操作的，一次风量的增加通过微机操作快速完成的（此时间只须几秒至十几秒），大量原本停留在炉下部密相区内的颗粒，因一次风速随风量迅速加大而超过颗粒终端速度，被送入炉上部稀相区，稀相区也因瞬间浓度增加过快，稀相区燃烧份额迅速加大，使炉膛出口颗粒浓度和烟气温度迅速增加，如此时炉膛出口仍保持为负压则烟气速度也会增加，分离器分离效率也将迅速提高很多，被分离出来进入返料区域的返料量迅速加大，返料立管中灰柱对返料器形成的压力迅速加大，造成返料器堵塞。如正常运行时返料器烟温度接近1000℃，返料器被压死后就可能发生结焦。

（2）一次风量或二次风量操作幅度过大、过快：在停炉或减负荷等变工况过程中，如一次风量或二次风量调整操作同样采用微机快速（几秒至十几秒）完成的方法，其幅度达到几万立方米时，将使炉内上下部物料颗粒浓度同样发生急剧变化。锅炉停炉或减负荷等变工况操作中，减（或停）二次风量（机）时，采用微机设定目标值快速完成操作，造成二次风量减小幅度过大、过快，二次风支撑炉膛上部物料支撑力瞬间减小很多（或消失），这样，大量终端速度超过一次风速的炉膛上部物料（含内循环物料）就会瞬间向床层集中，而次时即使一次风尚未减小，也难以承受整个炉膛物料重力瞬间对其产生的压力，床层由流化床变为固定床，床层被压死。

三、异常情况处理对策探讨:

针对高倍率循环锅炉的运行特点，在对锅炉异常情况进行深入分析研究后，必须对运行人员在运行工况调整特别是变工况调整操作作出一些原则性规定，以指导运行操作，防止异常情况发生。

1.一次风机风量调整：在一次风量调整时，用点击鼠标的方法小幅慢速完成一次风量加减操作，将因一次风量调整给炉内上下部颗粒浓度分布造成的影响降低到最小，避免运行异常情况发生。

2.二次风机启停和风量调整：根据高倍率循环流化床锅炉运行特点，要求在升炉期间必须尽可能地早投用二次风机，而在停炉时应尽可能迟地停用二次风机，以保证炉内上下部颗粒浓度分布在合理范围内，避免床层压死或消失情况发生。

3.正常运行床温的调整：锅炉正常运行时，床温应尽量控制在900℃～960℃之间，既使锅炉有较高的燃烧效率，又避免床层和返料器因超温引起的结焦现象发生。同时，在给煤机断煤引起床层风煤比例失调时，应尽快处理恢复煤流正常，并适当调减运行风量保持床温稳定，保证炉内颗粒浓度上下分布正常，防止意外情况发生。