660MW CFB锅炉“翻床”现象的成因及对策

王 鹏 石志芳

（1.苏晋朔州煤矸石发电有限公司，山西 朔州 036006；2.山西中煤平朔宇辰有限公司，山西 朔州 036006）

0 引言

截至2021 年2 月份，我国在役超临界CFB 机组达到49台，其中600MW～660MW 等级3 台，350MW 等级46 台，分布在山西、内蒙古、辽宁、山东、广东等27 个省份，累计容量18020MW。除此之外，还有数量庞大的亚临界300MW级别、150MW 级别CFB 机组，高压CFB 垃圾焚烧炉和各类供汽供暖CFB 锅炉。生产厂家主要以东锅、上锅、哈锅、济南锅炉、武汉锅炉、杭州锅炉、华光锅炉、太原锅炉等厂家为主。

目前国内主流的CFB 机组按单燃烧室和双燃烧室的区别，可分为单床和双床2 种，早期投产的300MW 级别CFB机组几乎全部为双床带外置床，2010 年以后投运的300MW等级CFB 机组基本为单床，600MW 等级CFB 机组全部为双床带外置床。目前国内在役的双床机组在运行中基本都发生过翻床事故，苏晋朔州煤矸石发电有限公司2*660MW CFB机组是目前已投运单机容量最大的CFB 发电机组，在投产初期共发生3 次翻床事故，导致2 次降负荷1 次BT，直接影响机组的安全稳定运行。

1 660MW CFB锅炉主要技术参数

DG2162/25.4-II 型锅炉为东锅研发设计，是目前世界最大容量的660MW 超临界参数直流炉，该直流炉采用循环流化床燃烧方式、一次中间再热、单炉膛、双支腿、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，全紧身封闭、燃煤矸石锅炉，最大连续蒸发量2162.3t/h，额定蒸汽压力25.5 MPa，温度571℃，主要参数详见表1。锅炉采用H 型布置方式，炉膛高度×宽度×深度=57000 mm×16470 mm×31410 mm。炉膛内布置9 片中隔墙水冷屏、20 片屏式过热器，外循环回路设置有6 个汽冷式旋风分离器和对应的6 个外置床换热器。炉膛下部为双支腿结构，一分为二，左右布置2 个布风板，布风板之下为水冷风室；炉膛下部四周布置有6 个回料器返料口、6 个外置床返料口、6 个排渣口以及42 个二次风口，燃烧系统如图1 所示。

表1 DG2162/25.4-II 型锅炉主要参数

图1 660MW CFB 锅炉燃烧系统示意图

2 “翻床”现象简介

对于裤衩腿型CFB 锅炉，双一次风经过左右两侧布风板分别进入两侧支腿流化床料，床压高低即代表床料量的多少。所谓“翻床”，是指双支腿炉膛结构的CFB 锅炉在运行

国内已投运的300MW 或600MW 双支腿CFB 锅炉，均不同程度出现过“翻床”现象[3]，苏晋朔电自投产以来共发生过3 次“翻床”故障。“翻床”现象主要表现在以下5 个方面：1）炉膛两支腿的床压波动频繁且波动幅度加大。在1kPa～2kPa 内波动尚可维持机组运行[4-5]，压力偏差超过2kPa则相应的流化一次风压力大幅波动，床压高侧炉膛一次风量大幅减小，床温急剧升高；床压低侧炉膛一次风量大幅增加，床温急剧下降[6]。2）两侧一次风机电流偏差大，电流值波动大。3）二次风压力不正常波动。4）汽温、汽压大幅波动。5）一次风道产生强烈振动。

苏晋朔电2020 年11 月25 日02 时30 分发生翻床事故，床料全部堆积到右侧炉膛，右侧一次风量为零，机组降负荷至100MW。事故发生后，采取关闭左侧一次风调节挡板，右侧加强排渣，增大一次风压，右侧一次风调节挡板在70%～100%反复扰动等方法，在事故发生23min 后，右侧床料开始松动，30min 后床料基本平衡，开始正常升负荷，2020年11 月25 日翻床及恢复后参数曲线如图2 所示。

图2 2020 年11 月25 日翻床及恢复后参数曲线

通过“翻床”现象进行深入分析，发现“翻床”的发生是多因一果，具体原因如下。

2.1 入炉煤煤质变化极大

2020 年10 月至2020 年12 月底，入炉煤热值最低为2813kcal，最高为4209 kcal；灰分最高为50.05%，最低为33.56%，最高热值和最低热值相差1396 kcal，对应灰分相差16.49%，入炉煤热值和灰分统计见图3。

图3 2020 年10 月1 日～2021 年12 月13 日入炉煤热值和灰分统计图

入炉煤发热量大幅降低、灰分增大，产生的影响有5 点：1）入炉煤发热量大幅变化，造成炉侧协调参数适应性差，风煤比、水煤比、功煤比，均需重新进行修正。2）灰分增大，锅炉排渣量大幅增大，导致整个除渣系统出力增大，设备故障率较高，排渣不畅、不连续，造成床压不稳定。3）灰分增大，炉内循环灰量增多，外循环开度不足，床压变大，床层厚度增大，易漫过中隔墙，造成“翻床”。4）灰分增大，炉内循环灰量增多，外循环开度不足，造成回料器返料量大，回料器立管积灰量大，变负荷扰动时，易塌灰，大量细灰短时间进入炉膛，对床压造成剧烈扰动。5）入炉煤粒径不均匀，部分粒径较大，大颗粒进入炉膛后，一次风托举力不足以克服重力，沉积在布风板上，不仅影响床料流化，加大风压损失，且易堵塞落渣管，造成排渣不畅。

2.2 两侧一次风风量存在偏差

CFB 热惯性大，为响应AGC，变负荷时总风量前馈设定过大，造成一次风量变化大，对床压扰动大。要想双床流化床锅炉内部的多个燃烧室能够始终保持相等的流化风量，需要确定每侧的风室风压必须保持相同，避免翻床现象的发生[7]。但是，燃烧室在实际的运行中，要想保证风室风压绝对的相同存在很大的难度，只能通过调整门调节的方式，确保两侧风量始终保持相对平衡稳定的状态，当两侧风室压力偏差低于2kPa 时，翻床风险有所降低。燃烧室在具体的运行中，经常会因为室内风量过小，而出现阀门动作超前或者滞后问题，导致两侧风室出现明显的风压波动现象，从而严重影响了两侧风室内风压的稳定性[8]。

2.3 两侧燃烧室循环物料量不平衡

两侧燃烧室之间不存在依赖关系，彼此独立，循环物料量通常会出现偏差现象，这无疑会导致风室压力出现明显的波动现象，当循环物料量偏差现象不断加剧时，就会增加翻床风险。

2.4 其他原因

导致“翻床”现象出现的原因还包括以下2 点：1）一次风调门线性度差，挡板开度在60%以上时，调节品质差。2）参数整定过于灵敏。调节器参数整定过于灵敏，易造成过调，调节特性从振荡至发散，最终导致“翻床”。

3 “翻床”的调整措施

3.1 保持2个燃烧室内的循环物料量平衡

两侧燃烧室内所添加的物料量应保持一致，并保证床温的平衡性，避免因给煤量不足或者过多而导致风室压力出现明显的波动现象。此外，还要实时监控以下2个参数，一个是床压；另一个是床温。此外，还对返料系统运行状态进行实时跟踪和监控，判断和分析返料系统在实际运行中是否出现运行异常问题，保证系统运行稳定。在进行排渣期间，还要对两侧燃烧室进行开启处理，确保排渣的统一性和均匀性。

3.2 保持两侧燃烧室的一次、二次风风量相同

对两侧一次热风门进行实时调整，以实现对左右侧风量偏差的科学控制，使其偏差不超过50kNm3/h，同时，还要对两侧的二次风风量进行调整，确保两侧风量的一致性。另外，对二次风支管挡板进行检查，确保挡板开度的一致性和统一性。

3.3 其他调整措施

“翻床”的调整措施还包括以下7 种：1）维持低床压运行，提高床料自平衡能力。2）修正风量配比，一次风维持流化，二次风调节燃烧。3）根据入炉煤实际热量对风煤比、水煤比、功煤比进行修正。4）调整左右侧一次风门自动时开度上下限，低限15%，高限65%，增加任一侧开度＜20%或＞50%光字报警，提醒运行人员及时进行手动调节。5）适当提高一次风压，维持挡板门开度在50%以下；一次风量设定值高限由680kNm3/h 下调至625kNm3/h，满足全行程响应要求。6）修正变负荷前馈，减小一次风量变化速率，增大一次风压变化速率，加快一次风量对床压响应速度，减小一次调阀动作幅度，缩短一次风量响应时间。7）多次优化调节器参数，适当减小比例带，增大积分时间，合理引入微分环节，逐步达到最佳调节品质。

4 结语

循环流化床（CFB）锅炉技术在我国已进入快速发展期，国神集团彬长660MW 超超临界CFB 项目和贵阳能源集团贵州威赫电厂660MW 超超临界CFB 项目均已开工，但是“翻床”问题仍影响机组稳定运行。苏晋朔电2 台机组经过上述调整后，累计稳定运行12 个月。说明通过综合调整一次、二次风量和风压，结合低床压运行、床压和给煤量随动调整等措施，可以大幅降低翻床事故发生的概率。但是，如果要从根本上彻底解决循环流化床（CFB）的“翻床”问题，相关人员还需要再接再厉，对其成因和调整措施进行深入研究，从而完全避免翻床事故。