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1、<p> CFB鍋爐冷渣器流渣分析與控治措施</p><p> [摘 要]國(guó)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(guó)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(guó)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。 (8)防止鍋爐排渣管堵塞。從采購(gòu)、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> (3)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(zhǎng)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(guó)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(guó)華寧東發(fā)電有限公司運(yùn)行部值長(zhǎng),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(yáng)電力學(xué)院,現(xiàn)寧夏大學(xué)本科畢業(yè),工作單位寧夏國(guó)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(guó)華寧東發(fā)電有限公司。<
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