降低CFB鍋爐床壓波動幅度

摘要：通過對2010年濟三電力公司鍋爐出現的床壓波動問題分析，當床壓大幅波動時，SO2、負荷、汽溫、汽壓忽高忽低，調整難度大，燃燒極不穩定，給機組運行帶來安全隱患，嚴重時很有可能導致結焦停爐。

關鍵詞：CFB鍋爐 床壓 波動幅度 一次風 顆粒度

1 概述

循環流化床鍋爐爐膛內床料的正常流化直接影響著穩定燃燒，但現在運行的循環流化床鍋爐床壓有不同程度的波動，尤其是大量摻燒煤泥、煤質灰分大、易破碎、爐內添加石灰石脫硫的CFB機組非常突出，床壓大幅度波動嚴重影響了床料的正常流化，燃燒極不穩定，給機組運行帶來安全隱患。

2 鍋爐概況

山東兗礦濟三電力有限公司是兗礦集團的坑口電廠，配置兩臺哈爾濱鍋爐有限公司生產的440t/h循環流化床鍋爐，是目前國內摻燒煤泥比例較大的循環流化床機組之一。鍋爐配風分一、二風并由各自的風機供風，采用分級配風。因節能減排的需要，2010年對一二次、引風機電動機變頻改造，風量采用變頻調節。一次風經布風板給入，二次風噴口布置于爐膛密相區，給煤、石灰石系統的密封風均取自二次風。運行中煤泥所占燃料比例高達60%。

3 床壓波動情況

3.1 現象

床壓波動時，燃燒急劇惡化。當床料逐漸下沉時，密相區下部床壓數值增大，一次風量降低，風道振動增大，煙氣含氧量降低，爐膛各部溫度下降，溫升率呈負值，汽壓降低，汽溫下降；當床料逐漸上升時，密相區床壓數值降低，一次風量升高，溫升率增大，汽壓、汽溫升高。機組各參數波動增大，運行調整難度增大。情況惡化時，甚至造成床料塌落，一次風無法吹動導致停爐，或床料大部分上浮到爐膛上部，底部床料稀薄，給煤或煤泥沉底結焦。

3.2 原因分析

根據出現異常波動時的現象，重點從爐膛內床料顆粒度配比、一次風機運行狀況、參數調整控制等因素分析。

3.2.1 循環流化床鍋爐爐膛內顆粒度配比發生變化，即細顆粒床料大量增加，大顆粒床料比例降低是導致床壓波動的根本原因。

循環流化床鍋爐的床料可以定性的按照顆粒終端速度大于或小于燃燒室上升煙速，分為兩類，即細顆粒物料和粗顆粒物料，大量摻燒煤泥長時間運行，而煤泥的灰分很大，有時高達48%，床壓增大，排渣必須進行，造成爐膛下部粗顆粒份額降低，細顆粒物料提高到一定比例后，底渣平均粒徑減小到一定程度，燃燒室下部較難形成穩定的密相區，產生脈沖式的波動。在氣流攜帶固體顆粒上升過程中，存在著固體顆粒的團聚。細顆粒聚集成大顆粒團后，顆粒團重量增加，體積增大，有較高的自由沉降速度。在一定的氣流速度下，大顆粒團不是被吹上去而是逆著氣流向下運動。在下降過程中，氣固間產生較大的相對速度，然后被上升的氣流打散成細顆粒，再被氣流帶動向上運動，又再聚集成顆粒團，再沉降下來。爐膛中大部分是細物料時，這種上升、沉降過程多而復雜，瞬間崩潰塌落必將造成風室風壓瞬間劇增。

3.2.2 一次風機變頻運行在不穩定區域，導致風機出現失速、搶風，加劇了床壓的波動。

循環流化床鍋爐技術在引進初期，一次風機選型偏大，風機與電動機采用撓性連接方式，風量調節采用入口擋板調節。濟三電力公司鍋爐一次風機因選型大，入口擋板開度20%時，單臺風機風量達到110000Nm3/h。為節能減排，對一次風機進行變頻改造，風量調節改為變頻控制。當爐膛中床料逐漸增加時，系統阻力增大，一次風機流量逐漸減小，進口氣流的沖角也逐漸增大，使風機的壓力達到最高點。從最高點后如繼續增大阻力，進口氣流沖角將繼續加大，當達到一定程度時，葉片的非工作面就產生氣流脫離，性能開始惡化，失速發生。當風機流量減小到一定程度時，葉片的非工作面突然出現相當大的失速區，此時風機壓力和流量急劇下降，突然失速出現了，并來回跳動，所以正因為一次風機的突然失速，加劇了床壓的波動。兩臺一次風機并聯運行，風壓都相等，負荷低的風機，其工作點就容易落在喘振區以內。當床料增大，系統阻力改變升高時，大流量（頻率高）的風機在穩定區工作，小流量（頻率低）的風機在不穩定區工作，兩臺風機的不平衡狀態極易被破壞。因此，便出現兩臺風機的搶風現象，搶風現象使床壓波動更加嚴重。

3.2.3 控制調整滯后或調整幅度過大是引發劇烈波動的導火索。

煤中的灰份及脫硫用的石灰石顆粒連續不斷的進入爐膛。為維持床存量的穩定，需要連續的向系統外排物料。一般來講，爐膛上、下部（即密、稀相區）顆粒濃度分配（即燃燒份額）主要是由一、二次風量比例及排渣量、返料量大小決定的（給煤量的變化也有影響但較弱）。在變負荷操作過程中，如果對滾筒冷渣器的出力調整滯后，排渣出力不變，床壓逐漸增大（或降低），一次風量逐漸降低（或升高），引起爐膛內上下部顆粒濃度大幅度波動。從床壓波動前的歷史曲線來看，床壓持續下降時，一次風量持續上升，一次風機電流逐漸升高，運行人員降低滾筒轉速，增大給煤機轉速，降低一次風機變頻頻率，降低一次風量，細小床料逐漸下沉落至爐膛底部，累積到一定程度，床壓急劇上升，一次風量急劇下降。為防止流化急劇惡化，迅速提高一次風機電動機頻率，增大滾筒轉速，細顆粒床料上升，床壓急劇下降。如此往復循環，導致波動頻繁。

4 降低循環流化床鍋爐床壓波動幅度對策方法。

4.1 將一次風機工作狀態點控制在特性曲線穩定區域內。避免一次風機低負荷運行，如果低風量運行時，將一次風機入口擋板開度必須控制在40%以下，通過增大風機頻率來提高一次風量，一次風機頻率不低于38HZ，降低風量通過關小入口擋板控制。床料瞬間塌落造成一次風量急劇降低，立即增大兩臺風機變頻器頻率，迅速提高到正常流化風量，否則，造成含氧量過低可能發生爆燃或者結焦事故。應立即停止煤泥、給煤設備運行。達到流化風量后，及時投入給煤，維持床溫的穩定。

4.2 合理控制混煤燃燒量和給煤顆粒度配比，使床料顆粒度配比合理、穩定。控制給煤粒度2mm以下的在65%左右。不論負荷高低，給煤量控制在15t/h左右，以補充大顆粒床料。

4.3 工況發生變化，及時調整相關參數。當負荷需要增加時，先略提二次風量，一次風量盡可能保持不變（當二次風量提高到最大后，根據含氧量逐步微調一次風量），增大給煤量或煤泥量，觀察床壓變化趨勢，合理微調滾筒冷渣器轉速，禁止忽高忽低，使床壓確保穩定正常。

5 結束語

循環流化床鍋爐燃燒技術是一種新型的能源清潔技術，床壓異常波動的解決可從對給煤顆粒度的控制、一次風機平穩、運行參數的調整等幾個方面來達到。對策實施后，床壓異常波動幅度得以降低。

參考文獻：

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