盧曉斌 李春發(fā)

摘? 要：該文研究了某廠410 t/h哈爾濱鍋爐廠制造的循環(huán)流化床鍋爐在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生的左右側(cè)床溫偏差大，左右側(cè)床壓偏差大的問題。通過從鍋爐流化床的流化機(jī)理、布風(fēng)板的設(shè)計(jì)原理、鍋爐運(yùn)行相關(guān)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)比、鍋爐風(fēng)道和爐膛的結(jié)構(gòu)等方面，進(jìn)行了床溫偏差大、床壓偏差大的相關(guān)原因分析，同時(shí)還分析了引起爐內(nèi)形成溝流造成流化下降的主要因素，合理解釋了相關(guān)產(chǎn)生床溫偏差的機(jī)理，最后從操作方面和改造方面制定了相關(guān)改善床溫偏差大的有效措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;布風(fēng)板;床溫偏差

中圖分類號(hào)：TK229? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 概述

循環(huán)流化床鍋爐流化狀態(tài)的好壞是決定流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要標(biāo)志。某電廠410 t/h哈爾濱鍋爐廠制造的循環(huán)流化床3#鍋爐在1月27日20：30時(shí)點(diǎn)火，28日下午16：58并汽。并汽后逐步提高負(fù)荷至350 t/h左右，并逐步提高床壓。全過程一直保持全燒煙煤（其低位發(fā)熱量大約5 500大卡）。

在床壓逐步壘高的過程中，逐步出現(xiàn)右側(cè)墻下部床壓比左側(cè)墻高的，右側(cè)下部床溫測(cè)點(diǎn)降低，分離器入口溫度、分離器出口溫度、回料腿溫度均出現(xiàn)右側(cè)明顯高于左側(cè)的現(xiàn)象。在調(diào)整過程中，流化風(fēng)量基本控制在130 t/h左右，A/B風(fēng)道的開度基本維持一致，上下二次風(fēng)擋板均全開，床上槍風(fēng)道開度也基本維持一致，未出現(xiàn)明顯的偏差。最嚴(yán)重時(shí)，右側(cè)側(cè)墻、前墻和后墻3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)降低，平均床溫低于800℃。

從排渣情況上看，右側(cè)粒徑明顯小于左側(cè)。為此，車間要求班組盡量運(yùn)行右側(cè)冷渣器，減少爐膛內(nèi)的細(xì)渣比例，但仍然難以將右側(cè)床溫提高。如圖1所示。

2月8日凌晨開始，右側(cè)3個(gè)床溫測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)下降，平均床溫低于800℃。9：00時(shí)，車間要求班組啟動(dòng)床下燃燒器。當(dāng)A槍啟動(dòng)時(shí)，右側(cè)的前墻和后墻溫度很快上升，下部平均床壓也從6.9 kPa左右升高到7.6 kPa左右，風(fēng)室壓力大約升高1.1 kPa。

兩支床下槍均啟動(dòng)后，總油量控制在800 kg/h;大約1.5 h后，右側(cè)墻溫度也快速回升至正常值。此時(shí)，兩側(cè)分離器入口溫度、出口溫度、回料腿溫度逐步趨于平衡，兩側(cè)床壓偏差也有所縮小。停下床下槍后，大約14 h后再次出現(xiàn)右側(cè)墻床溫下降的現(xiàn)象，經(jīng)過幾次啟動(dòng)床下槍后，床溫逐步趨于穩(wěn)定。

1 原因分析

從參數(shù)上看，右側(cè)的床壓明顯高于左側(cè)，說明右側(cè)物料高度比左側(cè)高;右側(cè)分離器入口、出口溫度、回料腿溫度高，說明右側(cè)的物料外循環(huán)量大于左側(cè)。

1.1 流化質(zhì)量形成與下降

3#爐床溫測(cè)點(diǎn)下降時(shí)，床壓和風(fēng)室壓力均有所下降，床溫恢復(fù)時(shí)，床壓和風(fēng)室壓力均上升，這與爐內(nèi)形成溝流的現(xiàn)象較為吻合。

溝流形成時(shí)，爐內(nèi)物料的流化質(zhì)量下降，容易造成局部溫度低，甚至發(fā)生結(jié)焦。造成流化質(zhì)量下降的主要影響因素有3點(diǎn)。1）爐內(nèi)物料粒徑分布不均勻，細(xì)小顆粒過多。由于入爐燃料為全煙煤，熱值和揮發(fā)份高，成灰特性好;爐內(nèi)脫硫用的石灰石粒徑也偏細(xì)，造成爐內(nèi)物料粒徑總體偏細(xì)。2）布風(fēng)板阻力偏低，容易造成布風(fēng)不均勻。3）料層太薄，或者料層太濕易粘結(jié)。從參數(shù)看，下部床壓大約7.0 kPa，料層厚度適中，不是造成流化不良的主要因素。

綜上所述，在入爐燃料和石灰石粒徑難以進(jìn)行較大改進(jìn)的情況下，重點(diǎn)圍繞布風(fēng)板的影響因素進(jìn)行分析。

1.2 布風(fēng)板對(duì)顆粒流態(tài)化的影響

由流態(tài)化的原理可知，顆粒流態(tài)化的好壞與布風(fēng)板的特性，床層壓降的變化有很大關(guān)系。在相同的循環(huán)物料量下，流化風(fēng)速越大，床上顆粒濃度變稀，因而單位高度的床層壓降和流化風(fēng)速成反比關(guān)系。而布風(fēng)板壓降隨流化風(fēng)速的增加而增加。隨著流化風(fēng)速的增加，布風(fēng)板壓降和床層壓降的總壓降則隨布風(fēng)板壓降的增加和床層壓降的降低而出現(xiàn)不同的變化。

對(duì)于阻力高的布風(fēng)板而言，總壓降曲線不存在極點(diǎn)，因而對(duì)應(yīng)于不同的流化風(fēng)速只存在唯一的穩(wěn)定工作點(diǎn)，當(dāng)流化風(fēng)速增加時(shí)，布風(fēng)板阻力增加的幅度大于床層壓降降低的幅度，從而控制風(fēng)速，穩(wěn)定顆粒的流化狀態(tài)。

對(duì)于低阻力的布風(fēng)板特性，總壓降曲線存在一個(gè)極點(diǎn)。在相同的床料厚度和流化床結(jié)構(gòu)下，對(duì)應(yīng)于同一流化風(fēng)速，可能出現(xiàn)不同的工作點(diǎn)，使得床層某些部位的氣體以μ1通過，床料流化狀態(tài)惡化，處于未完全流化甚至不流化狀態(tài)，床層某些部位的氣體則以μ2通過，即氣流通過氣泡相發(fā)生短路，總壓降仍然表現(xiàn)為△p。

由布風(fēng)板的設(shè)計(jì)原理可知，布風(fēng)板的設(shè)計(jì)壓降應(yīng)大于分布?xì)怏w臨界壓降及穩(wěn)定性臨界壓降中數(shù)值較大的1個(gè)。分布?xì)怏w臨界壓降與來流分配的均勻度有關(guān)。3#爐風(fēng)室壓力左右偏差大約0.4 kPa～0.5 kPa，與1#、2#爐的風(fēng)室壓力相比，偏差值相對(duì)較大。

與1#、2#爐的風(fēng)室相比，3#爐風(fēng)室缺少均流板，一次風(fēng)進(jìn)入風(fēng)室后，由于風(fēng)口與邊界之間以及2個(gè)風(fēng)口之間的間距較大，在射流卷吸作用下，一次風(fēng)入口和邊界以及2個(gè)入口之間的氣流向下運(yùn)動(dòng)，形成較大的回流區(qū)，引起布風(fēng)板壓力分布不均。

1.3 床壓壓降偏差的影響

鍋爐并汽后，隨著床下槍流量的減少，流化風(fēng)溫度逐漸降低，布風(fēng)板壓降也隨之大大下降，這時(shí)布風(fēng)板壓降與布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降的差值變小，當(dāng)兩側(cè)風(fēng)室的風(fēng)量出現(xiàn)偏差時(shí)，風(fēng)量較小的一側(cè)就會(huì)出現(xiàn)不封板壓降小于穩(wěn)定性臨界壓降的情況，使得布風(fēng)板上出現(xiàn)床壓壓降的偏差。

當(dāng)床壓壓降出現(xiàn)偏差時(shí)，由于雙面水冷壁的存在，使得爐膛兩側(cè)顆粒的橫向流動(dòng)受到很大的限制，加上風(fēng)量調(diào)整的滯后性，布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降不能以整個(gè)布風(fēng)板上的壓降來計(jì)算，而被近似地分為2個(gè)相同的小布風(fēng)板，此時(shí)對(duì)應(yīng)的床徑/床高的比值D/L減小，穩(wěn)定性臨界壓降相對(duì)減小，爐膛顆粒流化狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，但兩側(cè)的床壓壓降偏差不易消除，容易造成高床壓側(cè)的床溫降低。

2 整改措施

2.1 操作方面的措施

2.1.1 適當(dāng)提高床壓

布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降與流化床的床徑/床高的比值D/L密切相關(guān)，隨著床徑/床高比的增大，布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降有所降低。

因此，在布風(fēng)板和爐膛結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定的情況下，適當(dāng)提高床壓，床徑/床高比值減小，布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降有所降低;在維持流化風(fēng)量不變的情況下，布風(fēng)板阻力不變，即布風(fēng)板阻力與布風(fēng)板穩(wěn)定性臨界壓降的差值增大，有利于運(yùn)行安全。

2.1.2 盡量提高一次風(fēng)溫度

從上面的計(jì)算公式可知，布風(fēng)板阻力與風(fēng)溫成正比，提高一次風(fēng)溫度，有利于增加布風(fēng)板阻力，改善布風(fēng)均勻性。當(dāng)出現(xiàn)床溫下降時(shí)，可啟動(dòng)床下槍，進(jìn)一步提高風(fēng)溫。啟動(dòng)床下槍時(shí)，要求先啟動(dòng)床溫正常的這一側(cè)，再啟動(dòng)另外一側(cè)，減少風(fēng)量波動(dòng)。

2.1.3 盡量維持兩側(cè)的流化風(fēng)量平衡

流化風(fēng)量的偏差是引起床壓偏差的主要原因，隨時(shí)保持風(fēng)量均衡，有利于減少偏差的生成。由于目前A/B風(fēng)道的風(fēng)量真實(shí)值存在疑問，建議檢修時(shí)安排有資質(zhì)的單位做風(fēng)量標(biāo)定，保證風(fēng)量準(zhǔn)確。

2.1.4 適當(dāng)提高一次風(fēng)量

在上部床壓不超過1.5 kPa的情況下，適當(dāng)提高一次風(fēng)量，有助于改善流化質(zhì)量。

3 改造方面的措施

3.1 連通一次風(fēng)空預(yù)器出口的兩側(cè)風(fēng)箱

一次風(fēng)空預(yù)器入口共用1個(gè)風(fēng)箱，由于存在阻力降，左側(cè)的風(fēng)量要大于右側(cè)，空預(yù)器出口則完全獨(dú)立，分解進(jìn)入到兩側(cè)的床下槍，因此存在兩側(cè)風(fēng)量不均的情況。通過連通兩側(cè)風(fēng)險(xiǎn)，可消除兩側(cè)阻力偏差。

3.2 一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)室入口增加均流板

在風(fēng)室的一次風(fēng)入口增加均流板，可縮小一次風(fēng)回流區(qū)，改善布風(fēng)均勻。

3.3 改造風(fēng)帽中心管小孔直徑，增加布風(fēng)板阻力

布風(fēng)板的阻力主要由3個(gè)部分組成，中心管小孔局部阻力、風(fēng)帽間隙的局部阻力和風(fēng)帽小孔的局部阻力。在不改變風(fēng)帽的情況下，通過減小中心管小孔直徑，也能起到增大布風(fēng)板阻力的作用，改善布風(fēng)均勻性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，影響3#爐床溫偏差和床壓偏差的原因關(guān)鍵在于提高布風(fēng)板阻力和布風(fēng)的均勻性。在操作過程中通過積累足夠的床料能逐步改善循環(huán)床料，通過調(diào)整可以提高床層壓差。同時(shí)調(diào)整風(fēng)量變化時(shí)也應(yīng)緩慢，突然增加的風(fēng)量變化會(huì)引起較大的床壓和床溫波動(dòng)，影響鍋爐的平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)改造現(xiàn)有布風(fēng)板風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)，通過減小中心管小孔直徑，也能起到增大布風(fēng)板阻力的作用，改善布風(fēng)均勻性。

參考文獻(xiàn)

[1]張芳，湯平平，張朋.基于循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)及運(yùn)行研究[J].科技資訊，2012（22）：85.

[2]樊旭，閻維平，周若明，等.爐內(nèi)布置隔墻水冷壁的循環(huán)流化床鍋爐床壓偏差原因及分析[J].鍋爐技術(shù)，2007（2）：32-34.

[3]閻維平，邊疆，安國(guó)銀，等.循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)板漏渣與穩(wěn)定性[J].動(dòng)力工程，2004（1）：1-4.

[4]李生軍.流化床布風(fēng)板的阻力分析和計(jì)算[J].有色金屬（冶煉部分），1995（3）：35-39，50.