CFB锅炉反料器返料不畅的原因分析.doc

CFB锅炉反料器返料异常的原因分析张 瑞1 赵 旭1 （1.济南锅炉集团有限公司， 山东济南 250023）摘要：分析了CFB锅炉返料器返料不畅对锅炉运行造成影响的原因，并为锅炉灰循环系统的稳定运行寻找合适的方法和途径关键词：CFB锅炉；返料器；返料异常CFB锅炉返料器是循环流化床主要的组成部分之一（下图）。烟气携带的灰粒和正在燃烧的煤粒，通过炉膛进入分离器，在分离器内大部分固体颗粒被分离下来，经返料器又回到炉内，而烟气则通过分离器上部进入尾部受热面。目前，国内外CFB锅炉的返料器不论称UJ或L型，其回料通道都是一个U型体，U型体下部左右侧配有两个调节阀，左侧为回料风阀，开度大，使U型体流化床左侧的颗粒处于强烈流化状态；而右侧松动风阀开度较小，其调节量只要保证U型体内流化床右侧的颗粒松动即可。这样，使U型体右侧接料腿的颗粒柱处于充气滑移状态；而且料腿中能保持稳定高度的颗粒柱且不受负荷波动影响。由于料腿中这个密相颗粒柱所具有的压头比炉膛内膨胀度高的相对稀疏颗粒柱所产生的压头要高，因此很容易造成颗粒自动地穿过U型体左侧进入炉膛，实现物料可靠的循环。因此返料器是关系到锅炉燃烧、过热汽温和负荷的重要部件。密封返料器位于旋风分离器下部，与燃烧室和分离器相连接，回料采用自平衡方式，流化密封风大都采用独立风机单独供给。良好的回料器能保证物料正常通过，并可随运行的变化进行必要的调整。但目前不少CFB锅炉的回料系统运行不正常，回料不畅通，甚至堵塞；有的锅炉两台分离器回灰温差很大，甚至达数百度。返料器工作不正常，不能建立正常的物料循环，便降低了CFB锅炉的循环倍率，直接影响炉内燃烧和换热。1、返料器系统介绍 U型返料器（见上图）实际是一个小流化床，回料风由下部两个小风室通过流化风帽进入阀内，运行中高压风通过；流化返料风室、布风板、风帽流化U型阀内的物料。U型阀属于自平衡阀，既流出量与进入量自动调节，阀本身调节流量的功能较弱。它还有一个最为重要的作用是：用以回料密封。回料立管的作用是输送物料、系统密封、产生一定的压头避免炉膛烟气反串，与回料阀、高压风机配合使物料能够由低压向高压（炉膛）处连续稳定地输送。高压风机是一种高压头低风量设备，有较高的压头并且具有阻力增加，风机压头增加的特点来克服炉堂内的高压，实现物料连续稳定的输送。低风量是为了避免高温物料在回料阀内结焦。 上面我们分析U型返料器有一重要作用：“回料密封”，就是说返料口位于炉膛正压区内,炉膛内的高压烟气将会返窜，造成烟气短路，从而阻碍正常的飞灰循环。当外循环灰进入立管中,物料的自重产生的压力P1大于返料口炉膛内的烟气压力P2时才能使循环灰进入到U型阀内。但锅炉刚开始运行时进入U型阀内的循环灰量较少还难以输送回炉膛内，只能在U型阀立管内积存，最终U型阀内积存一定量的循环灰量只有当P1=P2或、P1P2时才能建立起良好稳定的外循环物料平衡。当U型阀内如果在图中返料立管段存有厚度一定的料层时，在高压风机的作用下，料位膨胀被流化，在回料立管P1P2情况下连续不断地进入U型阀返回炉内，从而建立起良好的外循环回路，实现其原有的设计理念，“U型阀属于自平衡阀，即流出量与进入量自动调节”。2、返料灰循环不畅时锅炉特点 下面以几例循环流化床锅炉返料异常的现象来说明返料灰循环不畅时锅炉表现的特点。一台220T/H循环流化床锅炉点火过程中，锅炉出现回料波动。当时锅炉炉膛中部床温点温度过高，锅炉出口温度、旋风分离器进出口温度偏低，灰循环回料温度低，灰料压力低，且时有波动；一台130T/H CFB锅炉给煤分配不均，造成进入炉膛的煤大量集中在一侧，从而导致锅炉偏烧，两个旋风分离器入口温度偏差达到200多度，大量的循环灰瞬间进入一侧旋风分离器，从而导致料位过高，致使返料器一侧回料不畅，造成回料立管料位波动，导致旋风分离器振动； 一台75T/H循环流化床锅炉在增加负荷过程中突然出现回料中断，汽温、汽压急剧下降，床温升高造成结焦以致锅炉停机。经综合分析，回料出现故障时，锅炉具备以下特点：2.1 当开始发生返料不畅时，回料阀风室压力、各料腿风量发生异常变化。一般情况下在锅炉燃烧工况未发生变化的情况下，发生堵塞的回料阀风室压力逐渐升高，料腿风量逐渐下降。 2.2 当回料阀开始堵塞后，由于至炉内的回料中断，锅炉床压逐渐下降，床温将出现异常波动，炉膛差压降低，汽温、汽压将会逐渐下降，锅炉负荷无法维持。 2.3 当回料阀发生严重堵塞，锅炉各项参数无法维持，已无法维持运行，必须立即压火停炉。 3、反料器返料不畅的原因分析 3.1 分离器分离效率不同，造成两侧回料量偏差较大 由于设计或制造的原因，造成锅炉两侧分离器分离效率不同，那么分离效率高的分离器从烟气中分离出的灰量较大，就会造成该侧回料阀的回料量偏大。在机组高负荷运行和负荷突然大幅变化时，回料量的大幅变化有可能打破回料阀的自平衡，造成回料不畅，如不及时调整风量，就容易造成堵塞。 分离器在锅炉安装完成后，其分离效率就已固定，一般不会发生变化，但当锅炉长期运行后，分离器内部的中心筒筒有可能发生变形、损坏，造成分离效率的变化，因此每次停炉后要对该部位进行检查，确保分离效率达到设计值。3.2 分离器内部浇筑料脱落 当锅炉运行较长时间后，锅炉各部件都经受了高温的考验，这时候分离器劣质的浇注料脱落可能是造成回料阀堵塞的主要诱因。当分离器内的浇注料脱落后，落至返料风室上部，会直接堵塞风帽出风孔或棚在风帽上部影响局部流化风量的分布。二者均会造成局部的流化不良，当脱落的浇注料较少时，对整个床面的影响较小，对回料阀参数不会造成较大影响，随脱落浇注料数量的增多，回料阀的工作状态逐渐恶化，直至回料阀的平衡被打破，回料中断，在发现处理不及时的情况下就会造成回料阀的堵塞。3.3 锅炉运行方式不正确锅炉运行之初，由于运行人员对CFB锅炉了解不够深刻，加之运行经验不足，运行方式如果不正确，就会造成返料器返料不畅甚至造成返料器结焦。3.3.1 两侧给煤量偏差较大由于大型锅炉左右两侧各布置一个分离器,所以锅炉运行中侧给煤下煤是否均匀，对炉膛两侧烟温和两侧循环灰量的多少具有很大影响。如两侧给煤量始终偏差较大，不仅会造成两侧床温、烟温的偏差，也会造成两侧循环灰量的偏差，在两侧分离器分离效率相同、回料阀工况相同的情况下，两个回料阀的回料量也会不同。给煤量的偏差越大，回料阀回料量的偏差也越大。回料量偏大的回料阀在高负荷和负荷增加过程中，其回料量可能达到或接近回料阀设计的最大回料量，此时一旦发生其他外部影响，如有浇注料脱落堵塞风帽，回料阀的工况进一步恶化，有可能造成回料不畅，进而形成堵塞。 3.3.2一、二次风量增减过大过急或调整失衡。 在加负荷过程中，运行人员往往依运行经验在进行一、二次风量调整时直接将一次风量加至目标值，而后逐渐进行加煤的操作，在此瞬间炉内工况可能发生根本性的改变。当一次风量增加时由于二次风量、给煤量并未增加跟进，此时炉内一、二次风比例中一次风占绝对优势，炉内颗粒浓度份额（燃烧份额）随之发生根本性改变。大量原本停留在炉膛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。床层颗粒浓度迅速下降，这使一次风速进一步加大（料层阻力在进一步减小），床层颗粒浓度进一步减小。与此同时，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。随着炉膛出口（即分离器进口）含尘气流的浓度、温度、速度的迅速增加，分离器分离效率也将迅速提高很多，被分离出来进入回料阀的返料量迅速加大，一旦回料量的增加超过回料阀向炉膛的回灰量，回料在自重的作用下，会导致回料阀风帽被压死，流化中断，造成回料阀堵塞。 同样,在锅炉减负荷运行时,如果减的过急、过快，就会造成外循环灰量突然减少,返料立管内段物料大量返回炉内而得不到补充，从而使返料立管内物料P1又小于炉膛内压力P2,进而段造成返料中断，形成恶性循环。所以在调整时不能急噪要循序渐进，也许需要数小时的调整才能使外循环物料平衡稳定。3.4 回料阀结焦 循环灰是CFB锅炉的热载体，具有很强的流动性，但当回料温度达到灰熔点的变形温度时，其流动性被破坏，流化状态静止，就会产生结焦现象。回料阀内一旦发生结焦，将会很快发展，最终造成回料阀的堵塞。为防止回料阀结焦，必须严格控制分离器和回料阀各点温度，一般返料温度不大于1000。为降低返料温度，现在设计返料器大多为水冷结构，可有效降低返料温度，防止返料器结焦。4 结束语循环流化床锅炉的物料循环系统对锅炉的安全稳定和经济运行起着决定性的作用。返料异常是制约循环流化床锅炉实现长周期运行的关键问题，运行操作人员在正常运行中应加强运行参数的调整，保证两侧均匀给煤，控制两侧氧量偏差；加强对两侧回料阀风压、各路流化风量以及立管、料腿温度的监视与分析，发现流化风压、风量异常波动，应及时进行流化风门的调整；同时在增减负荷时要遵循循序渐进原则，