循環(huán)流化床鍋爐燃燒室出口煙壓取樣管防堵研究

俞利鋒

（紹興第二印染有限公司熱電分廠，浙江 紹興 312000）

循環(huán)流化床鍋爐燃燒室出口煙壓取樣管防堵研究

俞利鋒

（紹興第二印染有限公司熱電分廠，浙江 紹興 312000）

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行工況復(fù)雜，現(xiàn)場粉塵濃度大，存在熱工參數(shù)檢測裝置取樣管積灰堵塞問題，對鍋爐運(yùn)行造成不利影響。針對循環(huán)流化床鍋爐燃燒室出口煙壓取樣管的堵塞問題，對造成取樣管堵塞的原因進(jìn)行了分析，并采取防堵措施進(jìn)行解決，保證參數(shù)連續(xù)測量的準(zhǔn)確性，為鍋爐運(yùn)行提供可靠的判斷依據(jù)。

循環(huán)流化床鍋爐；煙壓取樣管；防堵

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐相比普通的煤粉爐、拋煤爐，其運(yùn)行工況及燃燒方式更為復(fù)雜。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時，燃料在燃燒室內(nèi)沸騰燃燒，沒有充分燃燒的燃料通過高溫旋風(fēng)分離器分離后，利用返料裝置重新送入燃燒室內(nèi)。鍋爐內(nèi)的廢渣廢灰，達(dá)到排放設(shè)計(jì)要求后排出爐外［1-5］。布風(fēng)板上床料的厚度和爐膛內(nèi)循環(huán)灰的濃度是鍋爐運(yùn)行較為重要的監(jiān)視參數(shù)。想要監(jiān)視運(yùn)行工況，主要通過測量鍋爐的風(fēng)室風(fēng)壓、燃燒室出口煙壓以及爐膛負(fù)壓等這些參數(shù)。其中燃燒室出口煙壓取樣管最容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。經(jīng)過多年的實(shí)踐，從規(guī)范安裝技術(shù)和改進(jìn)取樣防堵裝置2個方面解決取樣管的堵塞問題。

1 煙壓取樣管堵塞原因及危害

1.1 煙壓取樣管堵塞的原因

造成煙壓取樣管堵塞主要有3個方面的原因，即取樣點(diǎn)工況惡劣、鍋爐結(jié)構(gòu)限制、安裝角度不規(guī)范。

1.1.1 取樣點(diǎn)工況惡劣

以型號XG-75／5.3-M循環(huán)流化床鍋爐為例，鍋爐正常運(yùn)行時，風(fēng)室風(fēng)壓的壓力雖然較高，但是粉塵濃度很小。除從布風(fēng)板風(fēng)帽中漏出的少量粉塵，只要取樣管安裝符合規(guī)范，一般不容易造成堵塞。相對之下，爐膛出口的循環(huán)灰濃度更大，但是處于負(fù)壓運(yùn)行，循環(huán)灰在取樣管的接口處不停留，只要取樣管內(nèi)不潮濕，一般情況下，爐膛負(fù)壓的取樣管也不容易堵塞。即或堵塞，稍作處理即可恢復(fù)正常。對于燃燒室出口煙壓測點(diǎn)的取樣點(diǎn)，其標(biāo)高一般為7.500m（如圖1所示）。該取樣點(diǎn)位于床料與循環(huán)灰的交界處，物料的濃度很大，循環(huán)灰的濃度最高，鍋爐正常運(yùn)行時處于正壓且壓頭較高，煙壓一般維持在900 Pa左右。惡劣的運(yùn)行工況造成了取樣管內(nèi)大量積灰，最終導(dǎo)致取樣管堵塞［6］。

1.1.2 鍋爐結(jié)構(gòu)限制

循環(huán)流化床鍋爐的爐膛是由水冷壁管與鰭片焊接而成的一個燃燒空間，既可以利用水冷壁管吸熱，又可以對爐膛內(nèi)的物料和循環(huán)灰進(jìn)行密封，因此燃燒室出口煙壓取樣管管徑的大小取決于鍋爐本體水冷壁管之間的間距。如圖2所示，鍋爐廠設(shè)計(jì)的爐膛水冷壁管之間的間距為40mm，取樣管外徑為38mm，壁厚為4mm，實(shí)際取樣管的內(nèi)徑為30mm。管子越細(xì)越容易堵塞。這也是造成取樣管積灰堵塞的原因。

圖1 密相區(qū)煙壓取樣點(diǎn)標(biāo)高示意圖

圖2 鰭片上開孔示意圖

1.1.3 安裝角度不規(guī)范

在有混濁介質(zhì)的爐膛和煙道等內(nèi)取壓，就先需安裝取樣管，然而安裝取壓防堵裝置。如圖3所示，如果取樣管水平放置或安裝角度不符合要求，由于取樣管壁內(nèi)粗糙，加上管內(nèi)靜壓測量，因此煤的顆粒物或循環(huán)灰在自身重力的作用下，很容易在取壓管內(nèi)堆積起來。這些堆積物在高溫的作用下，逐漸硬化而變成硬塊。時間一久，則會造成燃燒室出口的取樣管堵塞。

1.2 煙壓取樣管堵塞的危害

燃燒室出口煙壓取樣管大量積灰或堵塞，使燃燒室出口煙壓參數(shù)測量值失準(zhǔn)變小，料層差壓顯示數(shù)據(jù)增大，嚴(yán)重影響鍋爐正常運(yùn)行。尤其是初始積灰，取樣管內(nèi)慢慢變窄，容易形成參數(shù)的假象，使運(yùn)行人員誤判為床料過厚。當(dāng)運(yùn)行人員錯判為爐床布風(fēng)板上的料層過厚時，依據(jù)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行規(guī)程，如果布風(fēng)板上的床料過厚，就會過度消耗電能增加廠用電量，嚴(yán)重時還要造成床料流化不良而結(jié)焦［7］，即會通過排渣措施降低床料厚度。這樣恰恰破壞鍋爐正常運(yùn)行方式，其實(shí)鍋爐已處于人過度排渣狀態(tài)，使?fàn)t床布風(fēng)板上的料層過薄，容易吹穿而產(chǎn)生溝流，引起局部結(jié)渣，不利于鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時會發(fā)生燃燒滅火［8-9］。

圖3 取樣管不符要求的安裝示意圖

燃燒室出口煙壓取樣管的堵塞，又使?fàn)t膛差壓顯示數(shù)據(jù)變小，影響鍋爐運(yùn)行人員對循環(huán)灰濃度的判斷。誤判循環(huán)灰的濃度變稀，誤認(rèn)為高溫分離器分離效果不好。燃燒室出口煙壓參數(shù)失準(zhǔn)，影響鍋爐的正常控制，嚴(yán)重時因鍋爐運(yùn)行控制失誤，造成鍋爐非停事故的發(fā)生，給企業(yè)造成不小的損失，所以必須引起重視。

2 煙壓取樣管防堵研究

積灰導(dǎo)致燃燒室出口煙壓取樣管堵塞，要解決取樣管的堵塞問題，必須解決取樣管內(nèi)積灰問題。經(jīng)過多年的實(shí)踐研究，從安裝技術(shù)規(guī)范、改進(jìn)取樣防堵裝置和優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)制造3個方面來消除取樣管內(nèi)積灰問題。

2.1 安裝方法

為保證燃燒室出口煙壓取樣管正確安裝，要求取樣管安裝時符合熱工儀表及控制裝置施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范規(guī)定。當(dāng)測量帶有灰塵或氣粉混合物等介質(zhì)的壓力時，取樣管在爐墻和垂直管道或煙道上安裝應(yīng)傾斜向上，與水平線所成的夾角大于30°［10］。為取得更好地防堵效果，在保證取樣管和取樣防堵裝置可安裝的前提下，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與水平線安裝的夾角越大越好。從力學(xué)的角度分析，取壓管與水平線的夾角越大，堆積在取樣管內(nèi)顆粒物或粉塵與管壁的摩擦力越小，而重力的分力就越大。當(dāng)重力的分力大于摩擦力時，顆粒物或粉塵就不容易堆積在取樣管內(nèi)，增強(qiáng)取樣管防堵的有效性。

2.2 取樣防堵裝置

從理論上說，取樣管不可能與水平線成90°的直角。實(shí)際安裝中還要考慮鍋爐結(jié)構(gòu)的影響、安裝位置的限制和檢修方便等因素，因此取樣管與水平線的夾角一般稍大于45°。而燃燒室出口的參數(shù)是在靜壓下測量，如果鍋爐的水冷壁管沒有作讓管處理，安裝在鍋爐本體上的取樣管內(nèi)徑一般為30mm，存在管內(nèi)積灰的缺陷。在不影響參數(shù)測量的前提下，可設(shè)法改變測量參數(shù)的靜壓，即向管內(nèi)連續(xù)吹入少量的空氣介質(zhì)，讓管內(nèi)空氣產(chǎn)生一定的流動性。從力學(xué)的角度可知，在重力的分力上增加1個外力，使顆料物或粉塵形成的合力更大，保證取樣管內(nèi)不易形成堆積物使之暢通，從而消除取樣管內(nèi)的堵塞現(xiàn)象。

圖4 連續(xù)吹掃煙壓取樣管示意圖

經(jīng)過分析，如圖4所示，把煙壓取樣防堵裝置，豎直安裝在燃燒室出口的取樣管上，在取樣防堵裝置的圓錐體與圓柱體的交界處開孔，把儀表管伸入取樣防堵裝置內(nèi)，使其與圓柱體的中心線垂直，然后把儀表管的口向下彎，再與圓柱體的中心線重合，向下彎的距離20mm左右即可，不宜過長。儀表管的另一端焊接在一次冷風(fēng)的風(fēng)管上，保證空氣介質(zhì)連續(xù)吹入取樣防堵裝置內(nèi)，吹掃的一次冷風(fēng)在取樣裝置內(nèi)迅速擴(kuò)容。為防止燃燒室出口的煙壓測量參數(shù)失準(zhǔn)，取樣管與取樣防堵裝置的連接管不宜太粗，采用外徑14mm、內(nèi)徑10mm的不銹鋼儀表管即可。為了及時校對燃燒室出口的取樣信號，在一次冷風(fēng)吹掃的儀表管上安裝1只針形儀表閥能夠隨時隔離。同時為方便檢修，在防堵裝置的取樣管尾端采用可動堵頭或在焊接法蘭上加蓋封閉。

改造后對料層差壓和爐膛差壓進(jìn)行準(zhǔn)確性標(biāo)定及影響測算，得到的數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

鍋爐負(fù)荷／（t·h－1）一次風(fēng)壓／kPa料層差壓／kPa對料層差壓影響／Pa對料層差壓影響／% 30.68 7.52 6.82 5 0.07 58.09 7.74 6.71 6 0.09 84.86 9.26 7.20 9 0.13 67.16 7.94 6.51 6 0.09 80.31 8.48 7.06 7 0.10 83.79 8.79 7.40 8 0.11

鍋爐負(fù)荷／（t·h-1）一次風(fēng)壓／kPa爐膛差壓遷移／Pa遷移后的影響／% 30.68 7.52 5 0 58.09 7.74 5 0.33 88.74 8.97 5 0.55爐膛差壓／Pa 138 310 740對爐膛差壓影響／Pa對爐膛差壓影響／% 5 3.76 6 1.97 9 1.23 67.16 7.94 5 0.26 392 6 1.55 80.31 8.48 355 7 2.01 5 0.57 83.79 8.79 646 8 1.25 5 0.47

表1表明，當(dāng)循環(huán)流化床運(yùn)行時，對其影響可以忽略不計(jì)，不會影響料層差壓的監(jiān)視，也不需要對差壓變送器的零位進(jìn)行遷移。

表2表明，為使?fàn)t膛差壓顯示更加精確，對其進(jìn)行適當(dāng)零位遷移，從而更好地監(jiān)視爐膛內(nèi)循環(huán)灰濃度。

實(shí)踐結(jié)果表明，經(jīng)改進(jìn)后的取樣管內(nèi)基本無積灰，對煙壓取樣管的測量精確性影響可以忽略不計(jì)，防堵效果令人滿意。

2.3 優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)制造

為避免連續(xù)吹掃的風(fēng)壓對燃燒室產(chǎn)生影響，建議工程技術(shù)人員在簽訂鍋爐技術(shù)協(xié)議時，工程技術(shù)人員可向鍋爐生產(chǎn)廠家提出要求，在燃燒室出口等粉灰濃度較大的取樣點(diǎn)作讓管處理，便于安裝管徑較大的取樣管，使取壓管更不容易積灰，從而取得更加完美的效果。

3 結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐鍋爐運(yùn)行中，燃燒室出口煙壓的參數(shù)監(jiān)視非常重要，其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否直接影響著鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性。通過對鍋爐燃燒室出口煙壓取樣管積灰的處理，解決取樣管堵塞問題，既提高了參數(shù)連續(xù)測量的確準(zhǔn)性，減少了熱工維護(hù)人員維護(hù)量，又為循環(huán)流化床鍋爐地正常運(yùn)行提供可靠、準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。

［1］遼寧省電力工業(yè)局.鍋爐運(yùn)行（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［2］路春美，程世慶，王永征，等.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］呂俊復(fù)，岳光溪，張建勝，等.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修（第2版）［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.

［4］劉德昌，陳漢平，張世紅，等.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及事故處理［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［5］鄭合飛.淺談循環(huán)流化床鍋爐的燃燒原理［J］.能源與節(jié)能，2015，122（11）：180-181.

［6］張金良，宋天陽，金純鋼，等，.循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)床壓測量偏差原因分析［J］.電力安全技術(shù)，2014，16（9）：25-27.

［7］張志程，鄒瑞.循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制與調(diào)整［J］.工業(yè)鍋爐，2007，101（1）：51-53.

［8］郝杰，許軍，王建東，等.循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制與調(diào)整［J］.四川電力技術(shù)，2000，23（4）：7－8.

［9］王曉軍，王強(qiáng)，李貴明.循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制與調(diào)整［J］.煤，2005，14（2）：56-57.

［10］電力行業(yè)火電建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范第4部分：熱工儀表及控制裝置：DL 5190.4—2012［S］.北京：中國電力出版社，2010.

T he Preventing Blocking of the Som ke Pressure Sam p ling Tube Study A bout the CFB Boiler of the Combustion Chamber of the Outlet

YU Lifeng
（Shaoxing Second Printing and Dyeing Co.，Ltd.Thermal Power Branch，Shaoxing 312000，China）

The working environment of the circulating fluidized bed boiler is harsh.The dust density is large in the work site. The sampling pipe of the thermal parameter detection device suffers from ash clogging problem.This has a negative effect on the operation of the boiler.To solve the problem of blocking on the pressure sampling tube of the circulating fluidized bed boiler combustion chamber outlet，the cause is analyzed and measures for preventing blocking is proposed.This ensured the accuracy of continuousmeasurementof parameters，providing a reliable basis to determine the boiler operation.

CFB Boiler；Smoke pressure sampling tube；Antiblocking

TM621；TP212.9

A

1007－9904（2017）06－0066－04

2017-02-12

俞利鋒（1976），男，工程師，從事熱電行業(yè)生產(chǎn)管理與自動化技術(shù)研究。