循环流化床锅炉风室漏渣的原因分析.doc

300MW循环流化床锅炉风室漏渣的原因分析
孟志东
山西平朔煤矸石发电有限责任公司 山西 朔州 036800
摘要：通过某台300MW循环流化床锅炉漏渣的现象，讨论了风帽阻力的选型对锅炉安全及经济性的影响。分析了布风板稳定运行的条件以及锅炉运行中漏渣的原因及应该采取的措施。
关键词：电站锅炉：布风板：漏渣
Analyses the reasons of 300MW circulating fluid bed boiler’s slag tap
Abstracts： Via the phenomenon of a 300MW circulating fluid bed boiler’s slag tap ,discusses the influence on boiler’s safety and economy from windcap resistance lectotype . Analyzes the conditions of grid plate steady operation ,and the reasons and the adopting measures about slag tap of operating boiler .
Keywords: station boiler ; grid plate ; slag tap
我国循环流化床锅炉无论从数量，还是从单机容量来看，在世界上都处于领先的水平。循环流化床锅炉布风板及其风帽与煤粉炉的燃烧器具有相同的功能，
燃烧器有直流、旋流两大类，布风板的风帽有钟罩式风帽、 Γ 型风帽、箭头式风帽。在风帽的选型时对它的功能要保证(1)流化均匀； (2) 阻力大小适中；(3) 磨损轻微。对它的参数要注意风帽的阻力、布风板的开孔率，以及临界流化风速。在循环流化床锅炉中，风帽阻力小会引起局部漏渣，增加床层局部结焦的危险。布风板阻力的太大会增加一次风机的容量，从而导致较大的能源损耗等。本文对某1060T/H循环流化床锅炉的风室漏灰进行了分析，指出了运行中应该注意的事项，对于其它的流化床锅炉运行具有借鉴意义。
锅炉型号：SG－1060/17.5－M802 ，锅炉型式:亚临界中间再热、单汽包自然循环、平衡通风、循环流化床锅炉。锅炉主要由炉膛、4台高温绝热式旋风分离器、4台U型返料器、4台外置式换热器、尾部对流烟道等部分组成。采用岛式布置、全钢构架、紧身封闭、支吊结合的固定方式。
炉膛宽度15051mm、深度14703mm、宽深比1.02:1，近似正方形截面，炉顶管标高45400mm，汽包中心线标高50150mm。
现在应用于循环流化床锅炉的风帽主要有很多种，他们是内嵌逆流式柱型风帽、 Γ 型风帽，对称箭头式风帽、侧箭头式风帽以及钟罩式风帽。
Γ 型风帽：风帽间的磨损严重但具有很强的排渣导向性。钟罩式风帽孔径较小，一旦锅炉床料遇水之后，湿的颗粒倒流入钟罩间隙后容易造成小孔堵塞，从而每次启动时需要人工对风帽小孔进行清理。对称箭头式风帽，由于风帽朝向布风板，风帽射流难以冲刷到周围风帽，因此，彻底解决了Γ 型风帽射流前后相吹造成的风帽磨损问题。而侧箭头式风帽可吸收对称箭头式风帽抗磨损、抗漏渣特性，同时可保留Γ 型风帽具有很强的排渣导向性的特点。
该锅炉炉膛内风帽采用钟罩式风帽，其阻力系数如下图1

图1 钟罩式风帽阻力系数与风速的关系
锅炉正常运行期间风帽的阻力在6-8KP，但漏渣现象时有发生。致使风室内堆积了较多的细灰。虽不致于引起锅炉的停运，但由于一次风内携带了少量的细灰致使风帽的内部受到了灰粒的冲刷，降低了风帽的寿命。如下图2、图3。

图2 风室漏渣情况

图3 风帽冲刷情况

流化床布风板工作的稳定性
布风板工作不稳定的两种情况：炉膛本身存在的布风不均匀性以及风帽阻力偏小的情况。对于炉膛本身存在的布风不均匀性情况，可以进行空床动压分布测试，处理的方法是在布风板下边的风室内放置一层覆盖风室的钢丝网。这样可以消减入口动压改变流态，使得在空床情况下布风板的布风达到均匀。
循环流化床锅炉布风板呈现出中间阻力小，四周阻力大的特点。从而导致布风板压降不均匀的现象。处理办法是可以采用不同的孔径的风帽相配合即中间布置支管孔径小的风帽，周边区域布置支管孔径稍大的风帽。从而使布风板整体压降均匀。
闫卫平老师首先定性提出床层运行的稳定性对于布风板漏渣的影响：布风板的设计压降应大于分布气体临界压降及稳定性临界压降中数值较大的一个。当布风板的工作压降偏低且不满足稳定性压降时，流化床会运行在不稳定状态。如图4所示，对低阻力的布风板，在某一操作气速下，可能出现3个不同的工作点，即u1 u2 u3 而总压降仍表现为△P。其原因显然是由于布风板产生的压降在总压降中所占的比例太小。对高阻力布风板，只存在唯一的稳定工作点，任何偏离工作点的扰动都将自动恢复

图4 布风板压降对流化稳定性的影响
1—布风板阻力 2—床层阻力 3—总压降
流化床布风板稳定性临界压降的概念
布风板稳定性临界压降的数值与流化床的床径／床高的比值D／L密切相关，见经验关系式(1)。该式反映了布风板稳定性临界压降的一般规律，对应的曲线见图5所示 。
Rsc =0．01+ 0．2〔1一exp(一0．5D／L〕] (1)

图5 布风板稳定性压降比与床层径高比的关系
该循环流化床锅炉炉膛流化床布风板的当量床径采用流速当量直径D为14.84m，D=2ab/(a+b) a是矩形横截面的宽度，b是矩形横截面的高度。床层高度在1．2～2m 之间(启动阶段为低值．较高负荷时为高值)，因此，床径／高比为12．4～7．4(较高负荷时对应为低值)。通过图5可以看出稳定性临界压降比Rsc在0.3-0.5的范围。
锅炉正常运行中临界压降通常用布风板压降与床层压降的比值来计算出来，即
（2）
通过计算锅炉运行中的布风板压降与床层压降的比值即可得知该锅炉每一工况下是否发生漏灰的现象。
正常运行工况下：风室静压是14-16KP，布风板上静压是6-8KP。从而推出布风板压降是6-8KP。可以看出布风板的压降是适中的。一般不会出现漏渣现象。通过公式（2）计算临界压降比R在0.8-1.2的范围内波动，大于通过公式（1）计算的稳定性临界压降比Rsc=0.3-0.5，因此锅炉能够在不漏渣的情况下长期稳定运行。
见下图六

图六 DCS上锅炉正常运行工况时的参数
图中6.31KP、6.19KP,代表左右侧布风板上压力，15.28KP、14.83KP代表左右侧风室压力。
漏渣现象发生的几种情况
（1）该锅炉是双炉膛结构，运行中发生翻床现象时有发生。所谓翻床是指一侧床料全部翻到另一侧，致使一侧床为空床而另一侧是两侧床料之和。一旦发生翻床之后，床料多的这一侧的床层压降迅速升高，而布风板压降变化较少，导致临界压降比R小于稳定性临界压降比Rsc从而出现漏渣现象。
（2）回料器塌灰现象。正常运行时回料器立管内是负压运行，当回料器立管出现正压运行情况时，说明回料风量不够，回料量有堆积现象。当堆积量达到一定量且运行工况发生变化时，会出现大量的灰进入相应的一侧床内，从而使床层压降迅速升高出现漏渣现象。
（3）煤质变差或者冷渣器出现故障。遇到这种情况时床压会升高，看下图七

图七 DCS上截取的左右侧风室压力、左右侧布风板上部压力关系曲线对应的数据
机组负荷在210MW运行，风室压力在17-20KP运行，布风板上压力在10-14KP。
单位（KP）
工况
左侧风室压力
左侧布风板压力
左侧布风板压降
左侧临界压降比
右侧风室压力
右侧布风板压力
右侧布风板压降
右侧临界压降比
CUSOR1
20.35
13.78
6.57
0.47
17.1
12.24
4.86
0.39
CUSOR2
17.4
10.64
6.76
0.64
19.8
14.9
4.9
0.33
从上表可以看出，右侧临界压降比达到0.33-0.39，会发生漏渣现象。
（4）循环流化床锅炉的一个经常发生的现象是水冷壁因为磨损而爆管。发生爆管初期，水冷壁内的水会进入床内，使灰的密度增加，床层的压降增大，导致漏灰现象的发生。

结论：布风板阻力的适当选择能够保障流化均匀、 磨损轻微。但仍然不可避免的出现风室漏渣现象。例如翻床、回料器塌灰、煤质变差或者冷渣器出现故障以及水冷壁爆管导致床层压降增大。这些原因都可能引起风室漏渣。从而导致风帽的磨损。预防的措施有：加强运行监视，防止翻床现象的发生，当回料器立管不能正压运行且出现正压情况后要及时增大回料风量。保证冷渣器的正常运行是保证床压在正常范围的重要条件。锅炉停运后要对风室检查，及时清理风室积灰。

参考文献
［1］循环流化床锅炉三种典型布风板风帽阻力特性的试验， 动力工程 2008年，第28卷 第1期 25-26页 作者1： 冯冰潇 ，作者2： 缪正。
［2］循环流化床锅炉布风板漏渣与稳定性 动力工程 2004年 第24卷 第1期 2-3页 作者1： 阎维平，作者2： 边 疆。
作者简介： 孟志东（1970-），男，1993.7毕业于太原理工大学， 热能专业，
职称：高级工程师，工作单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司，研究方向，节能 通讯地址：山西省朔州市平鲁区山西平朔煤矸石发电有限责任公司，
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