cfb鍋爐冷渣器流渣分析與控治措施

1、<p>　　CFB鍋爐冷渣器流渣分析與控治措施</p><p>　　[摘 要]國華寧東電廠循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)滾筒冷渣器流渣問題， 嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，增大了人身風(fēng)險(xiǎn)和檢修維護(hù)工作量。為此針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐冷渣器流渣機(jī)理進(jìn)行深入研究， 確定流渣的影響因素， 調(diào)研了國內(nèi)部分易發(fā)生流渣的電廠，采取各方面的措施，從多個(gè)角度進(jìn)行解析，從而通過日常調(diào)整及技術(shù)改造進(jìn)行控制和治理。 </p

2、><p>　　[關(guān)鍵詞]循環(huán)流化床鍋爐 控治 安全穩(wěn)定 滾筒冷渣器 流渣 </p><p>　　中圖分類號(hào)：K2.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）35-0013-02 </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　國華寧東電廠兩臺(tái) 2×330MW循環(huán)流化床鍋爐自投

3、產(chǎn)以來，滾筒冷渣器頻繁發(fā)生流渣現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)多臺(tái)冷渣器相繼發(fā)生流渣，被迫停用，造成機(jī)組限負(fù)荷。發(fā)生流渣后嚴(yán)重時(shí)冷渣器筒體內(nèi)部被爐渣充滿，若不進(jìn)行人工清理，冷渣器將無法啟動(dòng)，強(qiáng)行啟動(dòng)時(shí)導(dǎo)致進(jìn)渣管固定裝置斷裂。流渣嚴(yán)重時(shí)未經(jīng)冷卻的紅渣直接流入鏈斗輸送機(jī)、斗式提升機(jī)導(dǎo)致設(shè)備燒損或變形，而且發(fā)生流渣后，經(jīng)常需要冷渣器停運(yùn)降溫后人工清除，工作量較大、安全風(fēng)險(xiǎn)較高。本文研討內(nèi)容結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和試驗(yàn)，對(duì)冷渣器發(fā)生流渣的機(jī)理進(jìn)行研究，尋找流渣發(fā)生的防治措施

4、，提高機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)工作量。 </p><p><b>　　2.流渣機(jī)理研究 </b></p><p>　　為了深入研究流渣的機(jī)理，赴發(fā)生過流渣的薩拉齊電廠、神華億利電廠、貴州畢節(jié)電廠進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，現(xiàn)場(chǎng)采取入爐煤、爐渣、飛灰樣品，與寧東電廠的樣品一同進(jìn)行分析。寧東電廠是四家中流渣發(fā)生頻次最多的，神華億利和貴州畢節(jié)電廠流渣問題已基本可控

5、，通過對(duì)發(fā)生與不發(fā)生冷渣器流渣電廠的CFB 鍋爐燃用煤質(zhì)（發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)份、水分）和灰、渣（成分分析）特性研究，煤、灰渣粒徑分析，煤的燃燒爆裂特性及其它特性（密度、孔隙率、顆粒球形度、安息角等）研究，和數(shù)值模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)發(fā)生流渣的重要原因是灰渣粒度小?；以６刃≈率古旁谔幓以鼭舛鹊停壹?xì)顆粒終端沉降速度低，導(dǎo)致進(jìn)入排渣口的渣量較少。當(dāng)高負(fù)荷時(shí)排渣量增大，冷渣器轉(zhuǎn)速較高，落渣管不能形成穩(wěn)定的渣封（渣封是指渣顆粒在鍋爐排渣管出口處堆積

6、的料柱，對(duì)流動(dòng)起阻礙作用，且與管內(nèi)渣形成的料柱共同起到對(duì)氣體的封閉作用）以抵消爐膛與冷渣器內(nèi)筒室間的壓力差達(dá)到穩(wěn)定連續(xù)的渣流，易造成灰渣噴射流動(dòng)（流渣） </p><p>　　2.1 爐膛密相區(qū)床層密度情況 </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)一般是寬篩分固體物料，對(duì)于物料中的大顆粒，氣流速度低于該尺寸顆粒的終端沉降速度，而對(duì)于物料中的細(xì)顆粒來說，氣流速度已經(jīng)達(dá)到該尺寸顆粒進(jìn)入快速床

7、所需的氣流速度條件。因此，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)，通常會(huì)形成下部密相床（鼓泡床和湍流床狀態(tài)）和上部快速床的流動(dòng)狀態(tài)。爐膛內(nèi)氣、固兩相流的規(guī)律為沿軸向分布一般為上稀下濃的分布，沿徑向分布為一般床中心的空隙率較大，而壁面處的空隙率較小，即顆粒濃度在床層中心較小，而在邊壁區(qū)最濃。根據(jù)寧東、薩拉齊、畢節(jié)和西來峰電廠計(jì)算出的床層平均密度，見表1。西來峰電廠投產(chǎn)兩年多，從未發(fā)生冷渣器流渣現(xiàn)象。 </p><p>　　由表1可以

8、看出發(fā)生流渣的寧東、薩拉齊、畢節(jié)電廠密相區(qū)床層平均密度較西來峰電廠小，寧東電廠尤為顯著，說明密相區(qū)床層平均密度越小，越容易發(fā)生冷渣器流渣現(xiàn)象 </p><p>　　2.2 排渣粒度統(tǒng)計(jì)分析 </p><p>　　由表2可以看出發(fā)生流渣的電廠的渣顆粒度均小于未發(fā)生流渣的電廠，且灰渣中顆粒級(jí)差變化較大，主要是細(xì)顆粒組占大多數(shù)?；以６戎饕苋紵烟匦院湍ズ奶匦杂绊憽Ａ硗庠囼?yàn)發(fā)現(xiàn)由于鍋爐排渣口

9、的位置不同，冷渣器之間的排渣粒度是有區(qū)別的，受爐膛內(nèi)給煤口、回料器口、下二次風(fēng)口等的影響爐內(nèi)床料粒度分布是不均勻的。有研究顯示物料自然流動(dòng)情況下細(xì)顆粒較粗顆粒流動(dòng)性差，但氣固兩相流則相反，粗顆粒容易在管內(nèi)會(huì)發(fā)生沉降堆積，增大流動(dòng)阻力，因此對(duì)于氣固兩相流細(xì)顆粒較粗顆粒流動(dòng)性好。研究還發(fā)現(xiàn)：流化狀態(tài)后顆粒物料通過流出孔的質(zhì)量流量與顆粒直徑有關(guān)，顆粒直徑在0.5mm以下時(shí)隨著顆粒直徑的增加，排出量呈下降趨勢(shì)，即顆粒粒徑越大排出越困難。 當(dāng)顆粒

10、直徑大于0.5mm 時(shí)，排出量與顆粒直徑關(guān)系不大。 </p><p>　　2.3 排渣量與排渣管內(nèi)灰渣沉降量分析 </p><p>　　氣固兩相流進(jìn)入渣管后在傾斜管道和垂直管道內(nèi)向下流動(dòng)進(jìn)入冷渣器，由于正常排渣時(shí)管道內(nèi)流速很低約0.2m/s左右，渣封的作用使氣相速度接近于 “零”，排渣管內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)沉降室，氣相對(duì)固相的曳力可以忽略，主要是固相顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)和沉降后的顆粒在重力和爐膛與冷渣器

11、間的壓差推動(dòng)向下流動(dòng)。在傾斜管段因顆粒沉降氣固發(fā)生分離，下部是渣流上部是煙氣，由于流速較低管道對(duì)渣流的阻力較小，最大的阻力來自于渣管出口處，阻力主要來自兩個(gè)方面：一是渣管出口與冷渣器內(nèi)筒間的間隙，間隙越小阻力越大；二是排渣管出口處冷渣器內(nèi)筒渣的堆積高度。只有冷渣器排渣阻力大于重力和壓差產(chǎn)生的推動(dòng)力時(shí)，排渣管排渣量才與冷渣器轉(zhuǎn)速成正比，否則將產(chǎn)生流渣。因此，為防止流渣要想辦法增大排渣阻力，排渣阻力越大，渣的流動(dòng)越容易控制。正常排渣時(shí)，排渣

12、管內(nèi)的渣量主要靠沉降作用收集的，沉降量的多少與排渣管進(jìn)口尺寸、顆粒大小、濃度、密度有關(guān)，對(duì)于煤燃燒爆裂性強(qiáng)、揮發(fā)分大的 CFB 鍋爐，渣粒度和濃度較難控制，而增大排渣管進(jìn)口尺寸可以增大排渣管的渣收集量，有利于防止流渣。 </p><p>　　由表3可以看出，發(fā)生流渣的電廠終端沉降速度一般是遠(yuǎn)小于未發(fā)生過流渣的電廠的，終端沉降速度的大小主要與渣粒徑有關(guān)?；以骄K端沉降速度越大，相同的排渣入口尺寸、物料濃度條件下單

13、位時(shí)間內(nèi)落入排渣管的灰渣量越大。灰渣顆粒終端沉降速度大于渣管內(nèi)渣流速，當(dāng)管內(nèi)渣的沉積量大于排出量時(shí)不會(huì)發(fā)生流渣。 </p><p>　　2.4 鍋爐排渣管出口與冷渣器內(nèi)筒間隙和流渣的關(guān)系 </p><p>　　設(shè)計(jì)上是通過調(diào)節(jié)冷渣器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)出力，正常排渣情況下排渣管出口的渣流動(dòng)相當(dāng)于散料輸送，當(dāng)冷渣器停止時(shí)排渣管內(nèi)渣流動(dòng)停止，排渣量與轉(zhuǎn)速成正比，但如果排渣管至冷渣器的系統(tǒng)阻力小于床壓與渣管

14、內(nèi)渣重力產(chǎn)生的流動(dòng)壓力時(shí)，排渣管內(nèi)的渣會(huì)繼續(xù)流動(dòng)，向冷渣器排渣，甚至發(fā)生含氣渣流向外噴涌，發(fā)生流渣，直至達(dá)到平衡狀態(tài)停止。排渣管出口與冷渣器內(nèi)筒間隙的大小對(duì)渣流動(dòng)影響較大。通過減小排渣管出口與冷渣器內(nèi)筒壁肋板的間隙，即減小了流通面積，提高了流動(dòng)阻力，另外由于排渣中存在一些大的顆粒，這些大顆粒容易在管口處形成堵塞，阻礙渣的流動(dòng)，從而降低了流渣的發(fā)生。 　?。?）防止鍋爐排渣管堵塞。從采購、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、煤場(chǎng)管理、上煤及燃用等各個(gè)環(huán)節(jié)入手，

15、加強(qiáng)對(duì)入廠煤三塊的控制，加大三塊管控力度，防止“三塊”進(jìn)入爐內(nèi)，并加強(qiáng)篩分破碎系統(tǒng)的維護(hù)管理，確保入爐煤粒徑及級(jí)配符合設(shè)計(jì)。加強(qiáng)啟動(dòng)、運(yùn)行和停運(yùn)悶爐控制調(diào)整，避免鍋爐發(fā)生高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦。從而防止因排渣管堵塞產(chǎn)生流渣。 </p><p>　　3.3 運(yùn)行調(diào)整控制措施。 </p><p>　?。?）嚴(yán)禁采用突然加、減冷渣器轉(zhuǎn)速的運(yùn)行方式，應(yīng)緩慢操作，提前控制。 </p>&l

16、t;p>　?。?）冷渣器運(yùn)行控制排渣溫度小于150℃，冷卻水出水溫度小于80℃，如果發(fā)現(xiàn)冷渣器進(jìn)渣溫度及出水溫度上漲過快，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉冷渣器入口閘板門，先維持冷渣器運(yùn)行避免溫度過高冷渣器跳閘或出現(xiàn)自流現(xiàn)象，如果冷渣器跳閘無法運(yùn)行，聯(lián)系檢修處理。 </p><p>　?。?）盡可能減少冷渣器捅渣及開關(guān)入口插板門的操作方法，維持入口插板二次門一定開度，入口不下渣時(shí)先調(diào)整冷渣器轉(zhuǎn)速，再捅渣、不行再開門的順序進(jìn)行操作

17、，目的是確保冷渣器尾部始終建立良好渣封，保持良好的連續(xù)循環(huán)排渣方式；如果經(jīng)常采取關(guān)門、筒體渣排空后再開門的操作方法，勢(shì)必會(huì)在開門的瞬間造成大量下渣再加上渣細(xì)，不但不容易形成渣封而且會(huì)直接流至鏈斗機(jī)，造成筒體內(nèi)渣溫?zé)o法及時(shí)冷卻。 </p><p>　?。?）發(fā)現(xiàn)冷渣器冷卻水回水溫度和入口渣溫快速上升，不能等到出口渣溫漲了才停冷渣器，而是應(yīng)立即降低轉(zhuǎn)速或停運(yùn)冷渣器，到就地確認(rèn)在不威脅人身安全的情況下關(guān)小或關(guān)閉入口插板

18、二次門。 </p><p>　?。?）檢修后初次投入，為建立渣封，首先開入口門讓下渣管下渣，再啟動(dòng)冷渣器。 </p><p>　?。?）如出現(xiàn)冷渣器頻繁堵渣、流渣現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)通知輸煤更換煤種。堵渣后捅渣前應(yīng)提前關(guān)小冷渣器入口插板門或停運(yùn)冷渣器進(jìn)行控制，嚴(yán)禁捅渣時(shí)保持冷渣器高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p

19、><p>　　通過運(yùn)行實(shí)踐，調(diào)整及研究，針對(duì)冷渣器流渣需要從煤質(zhì)管理，設(shè)備維護(hù)改造，運(yùn)行調(diào)整控制等各個(gè)方面進(jìn)行管控。我廠逐漸摸索處一套適合我廠控治冷渣器流渣的方案，施行后對(duì)冷渣器流渣得到了很大程度的控制，大幅降低了檢修工作量和現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源，為公司兩臺(tái)機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>

20、　　[1] 李洪鐘，郭慕孫，非流態(tài)化氣固兩相流――理論及應(yīng)用北京大學(xué)出版社，2002.12，ISBN7-301-06003-3. </p><p>　　[2] 王啟民，楊海瑞，呂俊復(fù)，岳光溪.煤中礦物組分在流化床燃燒過程中的轉(zhuǎn)化[J].煤炭轉(zhuǎn)化 2006，1，29（1）：85-88. </p><p>　　[3] 岑可法，倪明江，嚴(yán)建華等.氣固分離理論及技術(shù).1999，3第一版. <

21、/p><p>　　[4] 劉永杰，孫杰，王景，顆粒形態(tài)對(duì)流渣料的流動(dòng)性影響.硅酸鹽通報(bào).1999，4.18. </p><p>　　[5] 蔣敏華，肖平，大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù).北京.中國電力出版社.2009.7.第一版ISBN978-7-5083-8553-2. </p><p><b>　　作者簡(jiǎn)介 </b></p><p&

22、gt;　　王宏（1986.03.24―），男，寧夏銀川，2004年06月畢業(yè)于蘭州電力學(xué)校，現(xiàn)寧夏大學(xué)本科畢業(yè)，寧夏國華寧東發(fā)電有限公司運(yùn)行部值長，助理工程師，集控運(yùn)行技師。 </p><p>　　馬斌（1986.04.24―），女，2008年06月畢業(yè)于沈陽電力學(xué)院，現(xiàn)寧夏大學(xué)本科畢業(yè)，工作單位寧夏國華寧東發(fā)電有限公司，運(yùn)行部統(tǒng)計(jì)主管，技術(shù)員，熱能與動(dòng)力專業(yè)、寧夏靈武市馬家灘韓家溝國華寧東發(fā)電有限公司。<