大顆粒徑煤對流化床鍋爐運行影響探索

王遠明 潘永軍

摘 要：循環流化床鍋爐運行，燃燒大顆粒徑煤，本文通過對影響循環鍋爐安全運行的因素分析，介紹了瑞平煤電有限責任公司德平熱電廠兩臺DG-480/13.7-II2型循環流化床鍋爐在十幾年的運行過程中，燃燒大顆粒徑煤運行經驗和采取的措施，供同類型機組參考借鑒。

關鍵詞：循環流化床鍋爐;燃燒大顆粒徑煤;鍋爐運行調整

中圖分類號：TK229.66 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0165-02

1設備概況

瑞平煤電有限責任公司德平熱電廠#1、#2鍋爐型號DG480/13.7-II2型自然循環、單汽包、超高壓循環流化床鍋爐。單爐膛一次中間再熱，露天布置。

鍋爐主要由一個膜式水冷壁爐膛，兩臺汽冷式旋風分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井（HRA）三部分組成。爐膛內布置有六片屏式過熱器管屏、四片屏式再熱器管屏和一片水冷分離墻。水冷風室由前墻水冷壁管彎制而成，水冷風室布風板由94根φ82.55×12.7mm、水冷風室底部由96根φ60×6.5mm的內螺紋水冷管加扁鋼組成的膜式結構。水冷室水冷管匯集于后墻、水冷風室底部的聯箱。

爐膛與尾部豎井煙道之間，布置有兩臺汽冷式旋風分離器，其下部各布置一臺“J”閥回料器。尾部豎井由包墻分隔，在爐膛深度方向形成雙煙道結構，前煙道布置了兩組低溫再熱器，后煙道從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器，向下前后煙道合成一個，在其中布置有螺旋鰭片管式省煤器和臥式空氣預熱器，空氣預熱器采用光管式，沿爐寬方向雙進雙出。過熱器系統中設有兩級噴水減溫器，再熱器系統中布置有事故噴水減溫器和微噴減溫器。

鍋爐整體呈左右對稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。

鍋爐共設置有六臺給煤口和三個石灰石給料口，給煤口布置在爐前墻，石灰石口布置在后墻，石灰石通過下二次風口進入爐膛。爐膛兩側分別設置兩臺多倉式流化床風水冷選擇性冷渣器。

本鍋爐在爐膛兩側對稱各布置兩臺多倉式流化床風水冷選擇性冷渣器，爐膛布風板上精心設計的定向風帽（4×20個）形成高壓流場，推動粗重灰粒流向冷渣器;渣從位于水冷壁側墻的排渣口排入冷渣器;冷渣器流化風由1#冷渣風機和2#冷渣風機或一次風提供。多倉式流化床風水選擇性冷渣器能將爐內灰送至除灰系統之前篩選出灰中部分細顆粒，通過冷渣器回風管，將它們送回爐膛，并冷卻剩余的粗顆?；?。每臺冷渣器布置有205個耐熱鑄鐵小風帽，還布置有三組48片水冷管束，每片水冷管束最下一排管上焊有防磨鰭片以防磨，冷渣器外壁采用膜式包墻水冷壁并與水冷管束共用一個聯箱，冷渣器布風板由水冷壁彎制而成。冷渣器分為4個風室、3個冷卻倉室，并配有各自獨立的布風裝置。每個小倉用耐火材料砌成的分隔墻隔開，3個冷卻室內均布置有用凝結水冷卻的水冷管束;冷卻水取自5#低加進口前凝結水，依賴凝結水壓力經冷渣器內的受熱面加熱后再送至鍋爐電除塵后低壓省煤器或通過旁路直接回到汽輪機5#低加出口。冷渣器單獨配風，三個倉的流化空氣都來自1#、2#冷渣風機出口的冷風或一次冷風;冷卻室排氣通過冷渣器回風管從爐膛側墻返回爐膛作為二次風補充風。通過風水共同冷卻，確保排渣溫度≤150℃。

2019年01月02日零點班，我廠燃料專業細碎機故障，僅能使用振動篩保證上煤量，上煤顆粒校對。但是A、B側細碎機故障不能保障入爐煤顆徑0～9mm，寬篩分粒徑無法保持規程規定粒徑，最大粒徑幾十毫米。直接影響著鍋爐的安全運行。

實際現狀調查：

#1爐16：00床壓、11.0kPa、床溫780℃，#2冷渣器高、中溫床不過渣，嚴重積渣后導致不進渣;冷渣器壓死，無法正常工作。#3冷渣器不進渣，高溫床超溫，中溫床由于工藝原因無法正常放渣，且冷渣器無法正常排渣：排渣斜管有一個傾斜角度，無法正常排渣。#4冷渣器由大滾筒驅動排渣，中溫床無法放渣，事故放渣正常，高溫床放渣正常，但進渣后不走渣，冷渣器無法正常運行，負荷68MW。

#2爐#4冷渣器運行，由于入爐煤顆粒大，排渣管多次堵塞，只能多次處理，保證冷渣器正常運行，負荷46MW。床壓11.6kPa、床溫780℃。運行人員調整難度增大。

影響點分析：

（1）配風異常。由于料層臨界流化風速隨粒徑的增大而增加，粒徑過大時，二次風率下降，造成一、二次風配比失調，影響鍋爐燃燒和環?？刂浦笜?。

（2）料層流化質量變差。粒徑過大時，需要加大流化風量，造成爐內局部流化不良引起床溫升高，易發生床內結焦。

（3）影響機組效率。大風量高床壓運行不僅導致鍋爐磨損爆管事故頻發，還造成廠用電居高不下，相同條件下風機風量、風壓的大小與電流的大小成正比，大風量高床壓運行會導致風機能耗大大增強。

（4）磨損加劇。粒徑過大時，達不到循環流化床鍋爐的設計要求，導致鍋爐出力變低帶不上高負荷，為解決此問題，運行時常常采用減少底渣排放，增大床料量，加大一次風量，來抑制床溫過高，通過強行提高爐膛上部的物料濃度和循環倍率，來提高鍋爐出力，然而一次風量的增加會使粗大顆粒濃度增大，會加速爐膛下部區域水冷壁、耐火耐磨層的磨損。

（5）灰和灰渣含碳量增加。而粗大顆粒居多時，料層脂粒燃盡率降低，灰渣含碳量增加。煤粒徑粗時，底渣的份額占得多，這不僅對于冷渣器造成渣量上的壓力，而且對于選擇性風水聯合冷渣器，容易發生內部流化不良，結渣、結焦堵塞冷渣器的問題，即使通過提高負壓或人工方法處理冷渣器，亦會對鍋爐出力、爐管磨損帶來影響;煤粒徑細時，底渣份額占得少，出渣量小的同時內部流化也相對充分，冷渣器可連續正常運行。

（6）傳熱分配失衡。爐內熱量增大，后續對流煙道的對流換熱減小，容易出現低汽溫;粗大顆粒居多時，循環倍率下降，爐內吸熱降低，后續對流煙道的對流換熱增加，容易出現高汽溫。

（7）影響燃燒效率。鍋爐燃燒熱損失中較大的一項是固體不完全燃燒損失q4。對CFB循環流化床鍋爐來講一般底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃燒鍋爐。但是，飛灰含碳量高于10%的偏多，高于煤粉爐，特別對燃煤中細顆粒偏多的情況，當燃煤熱值較高、揮發分含量較低時（煙煤），飛灰含碳量高達20%～30%，嚴重影響了鍋爐燃燒效率。

（8）爐內物料濃度變化。顆粒過粗時，料層密度增加。

總之，循環流化床鍋爐粒徑過粗，超過規定的篩分粒徑，導致床溫過低，鍋爐床壓過高，有可能導致分層，造成鍋爐流化不良;料層過厚時為達到良好的流化狀態，必須增加風機出力提高一次風機出口壓頭，克服料層阻力，保證流化風量足夠，從而使風機耗電量增加;嚴重時風機有效壓頭不能克服料層阻力致使流化風量過小，料層不能正常流化，料層出現結焦現象，風機發生喘振現象，有可能導致鍋爐結焦或滅火。排渣熱損失增大，燃燒效率降低，鍋爐整體磨損增大，對鍋爐正常運行帶來較大風險。

2實施對策

（1）保證鍋爐正常運行入爐煤量，保證鍋爐入爐煤粒度，盡快投運細碎機運行，保證細碎機、振動篩正常運行，確保鍋爐入爐煤粒徑達到鍋爐規程的規定值。

（2）鍋爐加強排渣，加強床料置換。盡快排出鍋爐床內大顆粒，保證鍋爐燃燒正常。

（3）盡量提高冷渣風風壓，提高冷渣器風量，加大對冷渣器高、中溫床放渣;確保冷渣器正常運行，提高冷渣器出力;盡快排出鍋爐床料的大顆粒，盡快降低鍋爐床壓。

（4）鍋爐調整盡量保持低負壓或微正壓，盡量減低二次風量，盡量降低鍋爐熱量損失，盡快提高鍋爐床溫。

（5）盡量降低爐內石灰石用量，加大爐外石灰石用量，確保環保參數控制在正常范圍內。

（6）鍋爐床壓較高時，暫時保持鍋爐相應安全的負荷運行，待鍋爐床壓正常后，再逐步升帶負荷。

（7）鍋爐運行人員精心調整。鍋爐運行人員必須樹立強烈的高度負責任的工作態度，提高運行操作水平，提高監盤質量。對燃料量與負荷，燃料量與蒸汽壓力、溫度，燃料量與床壓等參數之間的關系必須掌握。必須在第一時間判斷出煤質的變化，防止出現汽溫汽壓，床溫床壓急劇變化。

（8）煤質變化時，必須立即降低機組出力，在降負荷時要平滑連續，防止猛增猛減，防止大起大落。必須將機組出力降低到安全允許的情況，待條件具備后重新帶負荷，防止因為猶豫拖延而造成事故擴大。處理的越慢、時間越長，后期的矛盾就越多，事故處理的難度就越大。

（9）煤質變化情況下處理方法要正確，要把握住主要矛盾。機組在降低負荷時鍋爐汽機一定要協調一致，相互配合支持。要求在煤質差時，汽機先降低機組負荷出力，鍋爐隨之調整燃燒，降負荷的速度要盡可能的使主汽壓力保持穩定，使鍋爐供給的熱負荷與汽機所需的熱負荷相平衡，堅決避免因為負荷調整不當造成主汽參數的惡化。

（10）鍋爐運行人員加強對給煤機煤量進行優化調整，盡量增加中間給煤機煤量;降低兩側給煤機煤量，確保鍋爐流化良好，保證鍋爐排渣正常。

（11）日常運行要監視好輸渣系統參數，巡檢要認真，當系統出現異常時，要在第一時間內將負荷降低到系統允許的程度內。從而確保鍋爐運行參數正常。

通過實施以上措施，鍋爐的床壓降低到正常值（7～8kPa），床溫提高，爐內流化良好，負荷逐步提升，鍋爐的安全、經濟性得到提高。循環流化床鍋爐運行中，遇到燃燒大顆粒徑煤，運行人員必須樹立強烈的高度負責任的工作態度，提高運行操作水平，提高監盤質量。對燃料量與負荷、燃料量與蒸汽壓力溫度、燃料量與床壓等參數之間的關系必須掌握。必須在第一時間判斷出煤質的變化，防止出現汽溫汽壓，床溫床壓急劇變化。精心調整，確保鍋爐安全經濟運行[1]。

3結語

循環流化床鍋爐運行中，遇到燃燒大顆粒徑煤，超過規定的篩分粒徑，導致床溫過低，鍋爐床壓過高，可能導致分層，造成鍋爐流化不良;給鍋爐正常運行帶來隱患，直接影響鍋爐的安全運行，極易發生事故。要在保障安全的同時，鍋爐運行人員要盡快調整鍋爐運行，合理調整一、二次風量;提高冷渣器出力。盡快降低鍋爐床壓，盡快置換鍋爐床料，提高鍋爐床溫。更是難點操作，因此需要有操作水平高且運行經驗豐富的技術指導做保障。經過多年來的積累和探索，目前我廠兩臺480t循環流化床鍋爐安全性得到一定的提高，并取得了良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 孫獻斌，黃中.大型循環流化床鍋爐技術與工程應用[M].北京：中國電力出版社，2009.

收稿日期：2020-03-06

作者簡介：王遠明（1983—），男，河南平頂山人，大專，助理工程師，研究方向：循環流化床鍋爐運行。