【摘要】巡檢司公司2×300MWCFB鍋爐采用單爐膛雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中容易出現(xiàn)翻床事故。事故發(fā)生后，輕則造成機(jī)組減負(fù)荷，重則造成機(jī)組不能維持運(yùn)行而與電網(wǎng)解列。本文通過對(duì)翻床的現(xiàn)象、事故的原因進(jìn)行分析和總結(jié)，提出了對(duì)翻床事故的防范及處理措施。

【關(guān)鍵詞】300MWCFB鍋爐；床壓；床溫；循環(huán)量；翻床；措施

前言

巡檢司公司兩臺(tái)300MW鍋爐由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，自2007年實(shí)現(xiàn)雙投以來，已發(fā)生多次翻床事故，嚴(yán)重影響鍋爐及整套機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。本文針對(duì)鍋爐運(yùn)行中發(fā)生的翻床事故的原因進(jìn)行分析和總結(jié)，介紹了翻床事故處理中應(yīng)重點(diǎn)注意的問題和相關(guān)的防范措施。

1、300MWCFB鍋爐基本運(yùn)行原理概述

循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式。在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)存在著大量床料。這些床料在一次風(fēng)、二次風(fēng)的作用下，處于流化狀態(tài)。并實(shí)現(xiàn)爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。與其他鍋爐相比，CFB鍋爐增加了分離器、返料閥、外置床式換熱器，構(gòu)成了高溫物料循環(huán)回路。另外還增加了底渣冷卻裝置，以便底渣的輸送和處理。單爐膛采用褲衩腿結(jié)構(gòu)、雙布風(fēng)板布置，相對(duì)獨(dú)立的一次風(fēng)管路分別引入左右水冷風(fēng)室，通過左、右布風(fēng)板及風(fēng)帽進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)分兩層從密相區(qū)送入，可有效抑制NOx的生成。

在鍋爐運(yùn)行中，爐內(nèi)的物料主要由給煤中的灰、未反應(yīng)的石灰石、石灰石脫硫反應(yīng)物等組成，這些物料在一次風(fēng)、二次風(fēng)的作用下，處于流化狀態(tài)。絕大部分顆粒被煙氣夾帶向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，在爐膛不同高度一部分顆粒沿爐膛邊壁落下，形成物料的內(nèi)循環(huán)，其余顆粒被煙氣夾帶進(jìn)入分離器進(jìn)行氣固兩相分離，大部分顆粒被分離下來。一部分通過返料閥直接進(jìn)入爐膛，另外一部分通過外置床冷卻后返回爐膛，形成物料的外循環(huán)。這樣燃料和石灰石可以在爐內(nèi)進(jìn)行多次的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)，強(qiáng)烈擾動(dòng)和混合，高速的顆粒內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，較高的氣固滑移速度和較長的顆粒停留時(shí)間使顆粒的熱傳導(dǎo)和化學(xué)反應(yīng)都處于極好的條件下，具有很高的碳燃盡率。

2、300MWCFB 鍋爐翻床的現(xiàn)象

因?yàn)?00MWCFB鍋爐采用單爐膛雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中左、右兩床壓力隨時(shí)在變化波動(dòng)，在變化波動(dòng)時(shí)維持基本穩(wěn)定和平衡狀態(tài)。當(dāng)鍋爐運(yùn)行工況發(fā)生改變時(shí)，左、右兩床壓及一次流化風(fēng)量也將發(fā)生改變。為維持兩床的平衡穩(wěn)定就必須進(jìn)行調(diào)整。包括對(duì)風(fēng)量，床溫，床壓的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整不及時(shí)或者不到位時(shí)，兩床平衡狀態(tài)就會(huì)失穩(wěn)。床壓高的一側(cè)床壓會(huì)逐漸升高，兩床壓差值超過一定限度時(shí)，壓力高的一側(cè)床壓會(huì)急劇升高，一次風(fēng)吹不起床料，失去流化狀態(tài)造成塌床（不流化）。而床壓低的一側(cè)則會(huì)將床料大量吹至塌床側(cè)，形成空床（無床料），并增加塌床側(cè)的床層厚度。發(fā)生翻床后的鍋爐將不能維持正常運(yùn)行，被迫減負(fù)荷，甚至與系統(tǒng)解列。

3、300MW CFB鍋爐翻床原因分析

由上述翻床現(xiàn)象可看出，翻床就是因某側(cè)床層的物料臨界流化速度大幅度增加所造成的后果。臨界流化速度大幅度增加后，若一次風(fēng)流速調(diào)整跟不上，勢必造成床層流化不充分，進(jìn)而發(fā)展成鍋爐的塌床事故。因此，對(duì)臨界流化風(fēng)量速度增加的原因進(jìn)行分析，就能對(duì)鍋爐翻床原因進(jìn)行清楚的認(rèn)識(shí)。由流態(tài)化理論得知，影響臨界流化速度的因素主要有料層的當(dāng)量平均料徑的影響，流體的物理性質(zhì)影響。

3.1 燃煤的發(fā)熱量及灰份偏離設(shè)計(jì)值太多。設(shè)計(jì)煤種灰份為11%，而摻燒煙煤和劣質(zhì)煤后，灰份23-45%。投產(chǎn)初期由于排渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，故障率高，造成排渣不暢，爐內(nèi)物料濃度高，顆粒的粒度和密度增大，物料當(dāng)量平均料徑大，鍋爐床壓高，燃燒室總壓差一直保持在21KPa左右運(yùn)行，鍋爐密相區(qū)的壓力保持在13—14KPa運(yùn)行。根據(jù)鼓泡理論，床壓越高，在密相區(qū)物料內(nèi)部形成的氣泡直徑越大，氣泡破裂時(shí)，對(duì)床壓的影響越大，會(huì)造成床層壓力上下波動(dòng)，總阻力也上下波動(dòng)。為維持充分的流化，一次風(fēng)流速也將隨之波動(dòng)，進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)一次風(fēng)流速量調(diào)整跟不上床壓的變化，或者一次風(fēng)機(jī)的出力已不能滿足正常的流化風(fēng)量時(shí)，兩床壓力高的會(huì)繼續(xù)升高，低的會(huì)繼續(xù)降低，流化狀態(tài)被破壞，兩床失去平衡，最終導(dǎo)致翻床事故的發(fā)生。

3.2 300MWCFB鍋爐在多次翻床事故發(fā)生前，均伴隨著燃燒的波動(dòng)減弱。具有代表性的是在減負(fù)荷過程中，床溫下降，床層的物料運(yùn)動(dòng)粘度降低，物料的物理性質(zhì)改變。從臨界流化速度實(shí)驗(yàn)得知，熱態(tài)臨界流化速度為冷態(tài)臨界流化速度的1.8倍。熱態(tài)時(shí)所需的體積流量是冷態(tài)時(shí)的45%左右。也就是說，隨床溫下降，臨界流化風(fēng)量將升高。根據(jù)床層阻力特性，燃燒波動(dòng)造成床溫下降后，料層阻力升高，布風(fēng)板阻力升高，風(fēng)道阻力升高。因配備的一次風(fēng)機(jī)壓頭調(diào)整余量不足，一次風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能變差，勢必造成流化風(fēng)速調(diào)整不足，爐內(nèi)物料流化狀態(tài)惡化，兩床平衡調(diào)整困難，導(dǎo)致翻床現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 300MW CFB鍋爐翻床現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)際上也是由于物料循環(huán)量改變導(dǎo)致的結(jié)果。無論是床壓變化，或者是床溫變化，都將使物料內(nèi)外循環(huán)量發(fā)生改變。床壓高，床層的物料阻力增大，氣流速度下降，流體對(duì)顆粒及顆粒團(tuán)的拽力降低，床層各截面的平均空隙率逐漸減小，頂部和底部的空隙率差距加大，通過分離器的物料份額減少，使物料的內(nèi)循環(huán)量增加，外循環(huán)量比例下降，為維持正常的物料內(nèi)外循環(huán)比例，必須增加一次風(fēng)流速，流量，以提高氣流對(duì)物料顆粒的攜帶能力。而床溫下降時(shí)，氣流對(duì)物料顆粒的攜帶能力下降，使進(jìn)入外循環(huán)回路的物料減少，留在爐膛內(nèi)的物料量增多，物料量的增多，使當(dāng)量物料平均料徑增大，阻力增大，壓降增大，臨界流化風(fēng)速增大，此時(shí)，如一次風(fēng)速調(diào)整跟不上，會(huì)造成惡性循環(huán)，內(nèi)循環(huán)量越來越大，外循環(huán)量越來越小，爐內(nèi)流化越來越弱，直至一次風(fēng)吹不起床料，發(fā)生翻床。

3.4 循環(huán)物料的穩(wěn)定流動(dòng)是循環(huán)流化床的基礎(chǔ)。物料顆粒的循環(huán)量決定著床內(nèi)物料顆粒的濃度，在運(yùn)行中，返料閥的工作狀態(tài)決定著300MWCFB鍋爐能否穩(wěn)定的循環(huán)燃燒。由于返料閥有澆注料脫落垮塌現(xiàn)象，給返料閥的正常流化，輸送物料增加了不穩(wěn)定因素?？逅臐沧⒘狭粼诜盗祥y布風(fēng)板上，增加了返料閥床層阻力。在調(diào)整下，返料閥流化狀態(tài)時(shí)好時(shí)壞，使送回爐膛的物料量時(shí)多時(shí)少，形成“沖灰”現(xiàn)象?！皼_灰”現(xiàn)象發(fā)生后，對(duì)應(yīng)的密相區(qū)物料濃度突然增加，對(duì)應(yīng)的床層阻力，壓降突然增加，床壓升高，所需的一次風(fēng)流量也跟隨增加。同時(shí)，因壓降突然增加，整個(gè)爐膛壓力分布情況發(fā)生改變，未“沖灰”一側(cè)的物料在氣流作用下，會(huì)向“沖灰”側(cè)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步增大了“沖灰”床層物料的濃度，阻力，壓降，此時(shí)，若流化風(fēng)量調(diào)整跟不上工況的變化，兩床總壓差就會(huì)進(jìn)一步加大，最終導(dǎo)致翻床。

4、300MW CFB 鍋爐翻床的防范措施

4.1 巡檢司公司#6、7鍋爐投產(chǎn)以來，多次翻床過程中有一個(gè)共同的現(xiàn)象，就是翻床前床壓高，床壓基本維持在13—14KPa，總壓差在20—21KPa。床壓波動(dòng)大，一次風(fēng)流量波動(dòng)也大。一次風(fēng)機(jī)出口壓力與風(fēng)室差壓低，4KPa左右，一次風(fēng)門調(diào)節(jié)性能差，開度波動(dòng)大。在發(fā)電部領(lǐng)導(dǎo)主持的專業(yè)技術(shù)討論后，將正常運(yùn)行床壓確定為8-10KPa左右，通過排渣等措施，將床壓控制在8-10KPa左右運(yùn)行后，一次風(fēng)機(jī)出口壓力與風(fēng)室差壓可達(dá)到5KPa以上。相同流量下，一次風(fēng)調(diào)門開度減小，提高了一次風(fēng)的調(diào)節(jié)性能，使兩床床壓偏差波動(dòng)得到有效的控制。同時(shí)保持8-10KPa的運(yùn)行床壓，爐內(nèi)能維持足夠的物料濃度，以保證有足夠的蓄熱量。在較長時(shí)間運(yùn)行后證明，鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以控制各部溫度在正常范圍不超溫。通過降床壓運(yùn)行，降低了爐內(nèi)物料濃度，降低了流化風(fēng)速，減輕了對(duì)爐內(nèi)澆注料，受熱面的磨損破壞。并使兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)有了充足的調(diào)節(jié)余量，提高了鍋爐長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2 運(yùn)行中，加強(qiáng)監(jiān)視，精心操作，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整異常故障時(shí)，立即切為手動(dòng)調(diào)整。嚴(yán)格控制床溫變化率，禁止超溫現(xiàn)象的發(fā)生，避免澆注材料因熱沖擊損傷發(fā)生脫落垮塌，破壞物料的正常流化狀態(tài)。系統(tǒng)降負(fù)荷時(shí)，對(duì)床溫，床壓的變化趨勢應(yīng)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)風(fēng)煤的配比，以及對(duì)外置換熱器的調(diào)整，使床溫床壓在可控范圍內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)行。針對(duì)給煤線故障率高的現(xiàn)象，對(duì)床溫的變化應(yīng)做到提前調(diào)整，盡量降低兩床床溫差，緩解兩床床壓的波動(dòng)程度。特別注意循環(huán)量對(duì)床壓的影響，床壓升高時(shí)，應(yīng)增加整個(gè)爐膛的通風(fēng)量，同時(shí)輔以對(duì)外置換熱器調(diào)整，穩(wěn)定床溫，使外循環(huán)量的比率提高，降低爐內(nèi)內(nèi)循環(huán)量，加強(qiáng)底渣排放，將床壓穩(wěn)定在可控范圍內(nèi)。

4.3 因要控制燃煤成本，需要摻燒高灰份混煤時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好聯(lián)系工作，讓鍋爐運(yùn)行值班員有充分的準(zhǔn)備。在不影響燃燒的前提下，盡量降低床壓運(yùn)行。在摻燒混煤的過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視床壓的變化趨勢，若經(jīng)加強(qiáng)排渣，床壓仍上升時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降負(fù)荷進(jìn)行排渣。聯(lián)系燃運(yùn)停供高灰煤，改供低灰煤種，將床壓恢復(fù)到正常水平。

4.4 進(jìn)行排渣系統(tǒng)改造，將投產(chǎn)時(shí)的風(fēng)水聯(lián)合冷渣器逐步更換為滾筒式冷渣器，確保排渣的連續(xù)性。

4.5 加強(qiáng)輔助設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，特別是一次風(fēng)調(diào)門要靈活好用，保持排渣系統(tǒng)的良好工作狀態(tài)，盡量提高排渣渣系統(tǒng)可利用小時(shí)數(shù)。

4.6 優(yōu)化熱工保護(hù)，切除臨界流化風(fēng)量保護(hù)，避免因保護(hù)使MFT動(dòng)作，床溫急劇下降，爐內(nèi)流化狀態(tài)更加惡化。根據(jù)褐煤特性，將床溫低保護(hù)值由550℃修改為450℃，在給煤線故障時(shí)可爭取更充裕的時(shí)間。

5、300MW CFB 鍋爐翻床事故的處理

5.1 鍋爐發(fā)生翻床后，立即將一次風(fēng)自動(dòng)調(diào)整切為手動(dòng)調(diào)整，加大塌床側(cè)一次風(fēng)門開度，減小另一側(cè)一次風(fēng)門開度。同時(shí)，加大塌床側(cè)二次風(fēng)流量，減小另一側(cè)二次風(fēng)流量。在一次風(fēng)系統(tǒng)可承受壓力的前提下，盡量提高一次風(fēng)機(jī)出口壓力，以提高一次風(fēng)壓頭。加強(qiáng)塌床側(cè)排渣，對(duì)塌床側(cè)進(jìn)行吹床操作。

5.2 翻床后，塌床側(cè)已無顆粒的強(qiáng)烈返混，另一側(cè)床料急劇減少，無足夠的蓄熱能力，鍋爐不能維持正常的燃燒工況，為減慢床溫的下降速度，可維持少量的給煤。這時(shí)，塌床側(cè)不能進(jìn)行正常的外循環(huán)，應(yīng)快速減少四個(gè)外置換熱器的流化風(fēng)量，降低其換熱系數(shù)，維持基本的鼓泡狀態(tài)，減少塌床側(cè)的床料堆積，避免增加塌床側(cè)的吹床難度，以縮短吹床時(shí)間。在吹床過程中，若床溫下降低于燃煤的著火溫度，則應(yīng)停止給煤，待兩床正常流化后，再進(jìn)行恢復(fù)操作。

5.3 吹床過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視塌床側(cè)一次風(fēng)量的變化。床層松動(dòng)后，一次風(fēng)流量的變化是優(yōu)先于床壓變化的，一次風(fēng)量變化后，應(yīng)立即關(guān)小一次風(fēng)門，稍開另一側(cè)一次風(fēng)門。操作要有預(yù)見性，根據(jù)一次風(fēng)量的變化，床壓的變化，調(diào)整兩側(cè)風(fēng)門的開度和兩側(cè)的二次風(fēng)量。當(dāng)兩床一次風(fēng)流量基本接近時(shí)，立即投入一次風(fēng)量自動(dòng)調(diào)整。在調(diào)整中應(yīng)做到嚴(yán)密監(jiān)視變化趨勢，提前，快速，準(zhǔn)確，進(jìn)行調(diào)整。避免床料再次翻向另一側(cè)。

5.4 發(fā)生翻床后，鍋爐將不能維持正常的蒸汽參數(shù)，應(yīng)加強(qiáng)與汽機(jī)側(cè)配合，調(diào)整主蒸汽調(diào)門開度，降低主蒸汽流量，以減少從鍋爐帶走的熱量。維持住汽溫汽壓，保證汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，為鍋爐恢復(fù)爭取充分的時(shí)間。

6、結(jié)語

通過對(duì)翻床原因的分析，可以發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行中，若控制好床溫、床壓及循環(huán)量的穩(wěn)定，加強(qiáng)輔助設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，保證其良好工作狀態(tài)，那么，300MWCFB鍋爐的翻床事故是可以避免的！以上是本人對(duì)300MWCFB鍋爐翻床現(xiàn)象的個(gè)人認(rèn)識(shí)，不足之處請同行給予批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)：

[1]路春美，程世慶，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社出版，2003.