循环流化床锅炉床温偏差大原因及分析
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摘 要：该文研究了某厂410 t/h哈尔滨锅炉厂制造的循环流化床锅炉在启动运行时发生的左右侧床温偏差大，左右侧床压偏差大的问题。通过从锅炉流化床的流化机理、布风板的设计原理、锅炉运行相关实际运行参数对比、锅炉风道和炉膛的结构等方面，进行了床温偏差大、床压偏差大的相关原因分析，同时还分析了引起炉内形成沟流造成流化下降的主要因素，合理解释了相关产生床温偏差的机理，最后从操作方面和改造方面制定了相关改善床温偏差大的有效措施。
关键词：循环流化床锅炉;布风板;床温偏差
中图分类号：TK229 文献标志码：A
0 概述
循环流化床锅炉流化状态的好坏是决定流化床锅炉运行状态的重要标志。某电厂410 t/h哈尔滨锅炉厂制造的循环流化床3#锅炉在1月27日20：30时点火，28日下午16：58并汽。并汽后逐步提高负荷至350 t/h左右，并逐步提高床压。全过程一直保持全烧烟煤（其低位发热量大约5 500大卡）。
在床压逐步垒高的过程中，逐步出现右侧墙下部床压比左侧墙高的，右侧下部床温测点降低，分离器入口温度、分离器出口温度、回料腿温度均出现右侧明显高于左侧的现象。在调整过程中，流化风量基本控制在130 t/h左右，A/B风道的开度基本维持一致，上下二次风挡板均全开，床上枪风道开度也基本维持一致，未出现明显的偏差。最严重时，右侧侧墙、前墙和后墙3个温度测点均出现降低，平均床温低于800℃。
从排渣情况上看，右侧粒径明显小于左侧。为此，车间要求班组尽量运行右侧冷渣器，减少炉膛内的细渣比例，但仍然难以将右侧床温提高。如图1所示。
2月8日凌晨开始，右侧3个床温测点均出现下降，平均床温低于800℃。9：00时，车间要求班组启动床下燃烧器。当A枪启动时，右侧的前墙和后墙温度很快上升，下部平均床压也从6.9 kPa左右升高到7.6 kPa左右，风室压力大约升高1.1 kPa。
两支床下枪均启动后，总油量控制在800 kg/h;大约1.5 h后，右侧墙温度也快速回升至正常值。此时，两侧分离器入口温度、出口温度、回料腿温度逐步趋于平衡，两侧床压偏差也有所缩小。停下床下枪后，大约14 h后再次出现右侧墙床温下降的现象，经过几次启动床下枪后，床温逐步趋于稳定。
1 原因分析
从参数上看，右侧的床压明显高于左侧，说明右侧物料高度比左侧高;右侧分离器入口、出口温度、回料腿温度高，说明右侧的物料外循环量大于左侧。
1.1 流化质量形成与下降
3#炉床温测点下降时，床压和风室压力均有所下降，床温恢复时，床压和风室压力均上升，这与炉内形成沟流的现象较为吻合。
沟流形成时，炉内物料的流化质量下降，容易造成局部温度低，甚至发生结焦。造成流化质量下降的主要影响因素有3点。1）炉内物料粒径分布不均匀，细小颗粒过多。由于入炉燃料为全烟煤，热值和挥发份高，成灰特性好;炉内脱硫用的石灰石粒径也偏细，造成炉内物料粒径总体偏细。2）布风板阻力偏低，容易造成布风不均匀。3）料层太薄，或者料层太湿易粘结。从参数看，下部床压大约7.0 kPa，料层厚度适中，不是造成流化不良的主要因素。
综上所述，在入炉燃料和石灰石粒径难以进行较大改进的情况下，重点围绕布风板的影响因素进行分析。
1.2 布风板对颗粒流态化的影响
由流態化的原理可知，颗粒流态化的好坏与布风板的特性，床层压降的变化有很大关系。在相同的循环物料量下，流化风速越大，床上颗粒浓度变稀，因而单位高度的床层压降和流化风速成反比关系。而布风板压降随流化风速的增加而增加。随着流化风速的增加，布风板压降和床层压降的总压降则随布风板压降的增加和床层压降的降低而出现不同的变化。
对于阻力高的布风板而言，总压降曲线不存在极点，因而对应于不同的流化风速只存在唯一的稳定工作点，当流化风速增加时，布风板阻力增加的幅度大于床层压降降低的幅度，从而控制风速，稳定颗粒的流化状态。
对于低阻力的布风板特性，总压降曲线存在一个极点。在相同的床料厚度和流化床结构下，对应于同一流化风速，可能出现不同的工作点，使得床层某些部位的气体以μ1通过，床料流化状态恶化，处于未完全流化甚至不流化状态，床层某些部位的气体则以μ2通过，即气流通过气泡相发生短路，总压降仍然表现为△p。
由布风板的设计原理可知，布风板的设计压降应大于分布气体临界压降及稳定性临界压降中数值较大的1个。分布气体临界压降与来流分配的均匀度有关。3#炉风室压力左右偏差大约0.4 kPa～0.5 kPa，与1#、2#炉的风室压力相比，偏差值相对较大。
与1#、2#炉的风室相比，3#炉风室缺少均流板，一次风进入风室后，由于风口与边界之间以及2个风口之间的间距较大，在射流卷吸作用下，一次风入口和边界以及2个入口之间的气流向下运动，形成较大的回流区，引起布风板压力分布不均。
1.3 床压压降偏差的影响
锅炉并汽后，随着床下枪流量的减少，流化风温度逐渐降低，布风板压降也随之大大下降，这时布风板压降与布风板稳定性临界压降的差值变小，当两侧风室的风量出现偏差时，风量较小的一侧就会出现不封板压降小于稳定性临界压降的情况，使得布风板上出现床压压降的偏差。
当床压压降出现偏差时，由于双面水冷壁的存在，使得炉膛两侧颗粒的横向流动受到很大的限制，加上风量调整的滞后性，布风板稳定性临界压降不能以整个布风板上的压降来计算，而被近似地分为2个相同的小布风板，此时对应的床径/床高的比值D/L减小，稳定性临界压降相对减小，炉膛颗粒流化状态相对稳定，但两侧的床压压降偏差不易消除，容易造成高床压侧的床温降低。 2 整改措施
2.1 操作方面的措施
2.1.1 适当提高床压
布风板稳定性临界压降与流化床的床径/床高的比值D/L密切相关，随着床径/床高比的增大，布风板稳定性临界压降有所降低。
因此，在布风板和炉膛结构已经确定的情况下，适当提高床压，床径/床高比值减小，布风板稳定性临界压降有所降低;在维持流化风量不变的情况下，布风板阻力不变，即布风板阻力与布风板稳定性临界压降的差值增大，有利于运行安全。
2.1.2 尽量提高一次风温度
从上面的计算公式可知，布风板阻力与风温成正比，提高一次风温度，有利于增加布风板阻力，改善布风均匀性。当出现床温下降时，可启动床下枪，进一步提高风温。启动床下枪时，要求先启动床温正常的这一侧，再启动另外一侧，减少风量波动。
2.1.3 尽量维持两侧的流化风量平衡
流化风量的偏差是引起床压偏差的主要原因，随时保持风量均衡，有利于减少偏差的生成。由于目前A/B风道的风量真实值存在疑问，建议检修时安排有资质的单位做风量标定，保证风量准确。
2.1.4 适当提高一次风量
在上部床压不超过1.5 kPa的情况下，适当提高一次风量，有助于改善流化质量。
3 改造方面的措施
3.1 连通一次风空预器出口的两侧风箱
一次风空预器入口共用1个风箱，由于存在阻力降，左侧的风量要大于右侧，空预器出口则完全独立，分解进入到两侧的床下枪，因此存在两侧风量不均的情况。通过连通两侧风险，可消除两侧阻力偏差。
3.2 一次风进风室入口增加均流板
在风室的一次风入口增加均流板，可缩小一次风回流区，改善布风均匀。
3.3 改造风帽中心管小孔直径，增加布风板阻力
布风板的阻力主要由3个部分组成，中心管小孔局部阻力、风帽间隙的局部阻力和风帽小孔的局部阻力。在不改变风帽的情况下，通过减小中心管小孔直径，也能起到增大布风板阻力的作用，改善布风均匀性。
4 结语
综上所述，影响3#炉床温偏差和床压偏差的原因关键在于提高布风板阻力和布风的均匀性。在操作过程中通过积累足够的床料能逐步改善循环床料，通过调整可以提高床层压差。同时调整风量变化时也应缓慢，突然增加的风量变化会引起较大的床压和床温波动，影响锅炉的平稳运行。同时改造现有布风板风帽的结构，通过减小中心管小孔直径，也能起到增大布风板阻力的作用，改善布風均匀性。
参考文献
[1]张芳，汤平平，张朋.基于循环流化床锅炉理论设计及运行研究[J].科技资讯，2012（22）：85.
[2]樊旭，阎维平，周若明，等.炉内布置隔墙水冷壁的循环流化床锅炉床压偏差原因及分析[J].锅炉技术，2007（2）：32-34.
[3]阎维平，边疆，安国银，等.循环流化床锅炉布风板漏渣与稳定性[J].动力工程，2004（1）：1-4.
[4]李生军.流化床布风板的阻力分析和计算[J].有色金属（冶炼部分），1995（3）：35-39，50.
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