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    耐火材料行业动态

    关于300MW循环流化床锅炉灰循环异常的问题分析

      本锅炉与300MW等级汽轮发电机组相匹配,可配合汽轮机定压(滑压)启动和运行 。锅炉采用循环流化床燃烧技术,循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器 。锅炉采用露天布置 。
      锅炉主要由单炉膛、4个高温绝热旋风分离器、4个回料阀、4个外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器和1个回转式空预器等部分组成 。
      单炉膛采用裤衩腿结构、双布风板结构,炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构 。在炉膛上部左右两侧各布置有2个内径8米的高温绝热旋风分离器,外壳由钢板制造,内衬绝热材料及耐磨耐火材料,分享器上部为圆筒形,下部为锥形 。每个高温绝热分离器回料腿下布置一个回料阀和一个外置式换热器,分离器分离下来的循环物料,分别进入回料阀和外置式换热器,再分别以高温物料和低温物料的状态返回炉膛,从而实现了床温调节和再热汽温调节的目的 。回料阀为气力 式自平衡型,流化风用高压风机供给 。
      分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛,另一部分进入外置式换热器,外置换热器入口设有锥型阀,通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配 。在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器,靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器,这两个外置式换热器的主要作用是用来调节再热蒸汽温度;靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II,这两个外置式换热器的主要作用是用来调节床温 。外置式换热器解决了随着锅炉容量增大,受热面布置困难的矛盾,使锅炉受热面的布置更灵活 。
      炉膛、分离器、回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的核心部分――物料热循环回路,煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应,产生的烟气分别进入四个分离器,进行气固两相分离,经过分离器净化过的烟气进入尾部烟道 。
      尾部对流烟道中依次布置高温过热器、低温再热器、高温煤器、低温煤器,最后进入回转式空气预热器 。过热蒸汽温度由布置在各级过热器之间的三级喷水减温器调节,减温器分别布置在低温过热器与中温过热器I之间、中温过热器I与中温过热器II之间和中温过热器II与高温过热器之间,减温水来自锅炉给水 。再热汽温通过布置有高温再热器的两个外置式换热器来调节,采用灰控制阀为主要调节手段,高再进口设置微量喷水为辅助调节 。低温再热器入口处布置有事故喷水减温器,不允许再热器事故喷水作为正常运行的调温手段 。外置式换热器实现了床温和再热蒸汽温度分开调节的目标,更方便灵活,有利于锅炉的低负荷稳燃,避免了再热器喷水调温影响整个机组热经济性的弊端 。
      锅炉的蒸汽系统为汽轮机提供满足压力 和温度要求的蒸汽,包括高压蒸汽系统和中压蒸汽系统 。高压蒸汽系统包括煤器、汽包、水冷壁和过热器,中压蒸汽系统包括低温再热器和高温再热器 。
      灰循环异常现象
      由于本锅炉有大量的外循环系统 。根据运行情况来看,灰循环问题主要是外置床进料不畅、外置床流化不好和回料管下灰不正常等 。
      当分离器内的高温灰块或浇注料脱落时,容易堵塞锥形阀,使外置床不能正常进料;当运行人员通过开大锥形阀使循环灰进入外置床的同时,灰块或浇注料也进入了外置床的空室,严重影响了空室的流化,随着流化不良的加剧,一些灰块和循环灰逐渐在空室进料斜管积累,造成进料管堵塞,更加影响外置床进料 。由于外置床流化风配备不良和一些灰块进入外置床,外置床经常出现流化不好的情况 。当外置床出现问题时,外置床内布置受热面吸热不足,同时床温升高,往往导致两侧汽温、床温偏差较大,如果长时间问题解决不了,机组就要被迫降负荷 。
      当立管内循环灰的自重小于炉膛压力 和回料阀流化风压力 之和时,循环灰不能正常的进入回料阀,随着循环灰的逐渐积累,立管的压力 也慢慢升高 。当循环灰的自重大于炉膛压力 和回料阀压力 之和时,循环灰会突然下降,这时立管压力 也会下降,同侧床压会突然上升,往往引起翻床事故 。如果此前床压比较高,处理起来会很困难的,严重时可能会造成停炉 。
      灰循环系统异常时,外置床进灰不畅致使主汽温度或再热汽温快速降低,同时外置床空室、一室、二室床压降低,床温升高 。同时两侧管壁温度偏差增大,对应侧炉膛床温及床温变化率升高,外置床出口料腿温度降低 。导致锅炉燃烧调整困难,影响安全经济运行 。
      原因 
      3.1锥形阀卡涩或灰循环通道结焦或浇注料脱落;3.2外置床空室入口扰动风堵塞;
      3.3外置床空室入口风帽堵塞;
      3.4外置床进口料腿突然大量塌灰造成外置床流化不良;3.5回料阀流化不良;
      3.6旋风分离器喉部堵塞 。
      处理对策
      4.1.合理配置外置床和回料阀风量,保证正常的流化和进料 。
      4.2检查发生灰循环异常的外置床各分室料层差压及床温情况,当各分室料层差压均下降、外置床床温降低、外置床至炉膛返料腿温度下降且外置床内过热器或再热器进出口温升明显降低时,可判断为灰循环异常 。
      4.3开关锥形阀进行扰动,必要时应到就地开启锥形阀压缩空气进行吹扫,直至进料正常 。
      4.4适当开大发生灰循环异常的外置床所对应的锥形阀,逆外置床灰流方向适当减少外置床各风室流化风量,保持外置床床料微流化状态,防止外置床内床料快速流失加剧汽温下降 。如果确认外置床无循环灰进入,应立即关闭流化风,使外置床处于"保温"状态 。
      4.5如活动锥形阀后返料仍不正常,且回料阀风室压力 升高,应适当提高流化风压,增大回料阀的返料风量,增强回料阀内物料流化,必要时开、关靠近锥形阀入口处风帽的阀门进行扰动,同时应切换空室入口风帽风源为压缩空气进行扰动;必要时也可以反复数次开关旋风分离器喉部环形风进行扰动 。
      4.6如果因 外置床风室积灰引起上述灰循环异常,应在做好安全措施的前提下,经值长批准,可以执行外置床风室放灰操作 。
      4.7当发现一侧汽温明显下降时,应立即减小或关闭该侧减温水阀,如汽温下降速度过快难以控制时,迅速降低机组负荷 。
      4.8处理灰循环异常过程中,应密切关注蒸汽温度、外置床各室风量、床压、灰温、外置床出口料腿温度的的变化,如变化明显,应注意及时调整锥形阀开度,防止大量冷灰进入大床,造成床温突降、蒸汽温度突升 。
      4.9同时在正常运行过程做好预防措施 。
      4.9.1定期对各锥形阀进行开、关扰动,如运行工况稳定,可将锥形阀投入自动;4.9.2将锥形阀压缩空气吹扫风定期开启进行吹扫,防止结焦;4.9.3运行中外置床出现灰循环异常的迹象时,应及时将外置床空室入口风帽和外置床空室进口灰管风源切换为压缩空气进行吹扫 。
      结论
      在循环流化床锅炉运行过程出现灰循环的问题我们进行分析和总结,能够在出现这些问题时能准确判断,妥善处理,确保机组的安全经济稳定运行 。
      参考资料:
      1.蒋敏华,肖平.大型循环流化床锅炉技术.:中国电力 出版社,2009.
      2.党黎军,等.大型循环流化床锅炉的燃烧优化设计.电力 设备,2006.6.
      3.卢啸风.CFB锅炉及辅机系统设备运行与事故处理.大学动力 工程学院.2008.


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