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耐火材料行業動態

關于300MW循環流化床鍋爐灰循環異常的問題分析

  本鍋爐與300MW等級汽輪發電機組相匹配,可配合汽輪機定壓(滑壓)啟動和運行。鍋爐采用循環流化床燃燒技術,循環物料的分離采用高溫絕熱旋風分離器。鍋爐采用露天布置。
  鍋爐主要由單爐膛、4個高溫絕熱旋風分離器、4個回料閥、4個外置式換熱器、尾部對流煙道、4臺冷渣器和1個回轉式空預器等部分組成。
  單爐膛采用褲衩腿結構、雙布風板結構,爐膛內蒸發受熱面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墻結構。在爐膛上部左右兩側各布置有2個內徑8米的高溫絕熱旋風分離器,外殼由鋼板制造,內襯絕熱材料及耐磨耐火材料,分享器上部為圓筒形,下部為錐形。每個高溫絕熱分離器回料腿下布置一個回料閥和一個外置式換熱器,分離器分離下來的循環物料,分別進入回料閥和外置式換熱器,再分別以高溫物料和低溫物料的狀態返回爐膛,從而實現了床溫調節和再熱汽溫調節的目的?;亓祥y為氣力式自平衡型,流化風用高壓風機供給。
  分離器分離下來的高溫物料一部分直接返送回爐膛,另一部分進入外置式換熱器,外置換熱器入口設有錐型閥,通過調整錐型閥的開度來控制外置換熱器和回料閥的循環物料分配。在爐膛兩側下部對稱布置4個外置式換熱器,靠近爐前的兩個外置式換熱器內布置高溫再熱器和低溫過熱器,這兩個外置式換熱器的主要作用是用來調節再熱蒸汽溫度;靠近爐后的兩個外置式換熱器內布置中溫過熱器I和中溫過熱器II,這兩個外置式換熱器的主要作用是用來調節床溫。外置式換熱器解決了隨著鍋爐容量增大,受熱面布置困難的矛盾,使鍋爐受熱面的布置更靈活。
  爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構成了循環流化床鍋爐的核心部分――物料熱循環回路,煤與石灰石在燃燒室內完成燃燒及脫硫反應,產生的煙氣分別進入四個分離器,進行氣固兩相分離,經過分離器凈化過的煙氣進入尾部煙道。
  尾部對流煙道中依次布置高溫過熱器、低溫再熱器、高溫省煤器、低溫省煤器,最后進入回轉式空氣預熱器。過熱蒸汽溫度由布置在各級過熱器之間的三級噴水減溫器調節,減溫器分別布置在低溫過熱器與中溫過熱器I之間、中溫過熱器I與中溫過熱器II之間和中溫過熱器II與高溫過熱器之間,減溫水來自鍋爐給水。再熱汽溫通過布置有高溫再熱器的兩個外置式換熱器來調節,采用灰控制閥為主要調節手段,高再進口設置微量噴水為輔助調節。低溫再熱器入口處布置有事故噴水減溫器,不允許再熱器事故噴水作為正常運行的調溫手段。外置式換熱器實現了床溫和再熱蒸汽溫度分開調節的目標,更方便靈活,有利于鍋爐的低負荷穩燃,避免了再熱器噴水調溫影響整個機組熱經濟性的弊端。
  鍋爐的蒸汽系統為汽輪機提供滿足壓力和溫度要求的蒸汽,包括高壓蒸汽系統和中壓蒸汽系統。高壓蒸汽系統包括省煤器、汽包、水冷壁和過熱器,中壓蒸汽系統包括低溫再熱器和高溫再熱器。
  灰循環異?,F象
  由于本鍋爐有大量的外循環系統。根據運行情況來看,灰循環問題主要是外置床進料不暢、外置床流化不好和回料管下灰不正常等。
  當分離器內的高溫灰塊或澆注料脫落時,容易堵塞錐形閥,使外置床不能正常進料;當運行人員通過開大錐形閥使循環灰進入外置床的同時,灰塊或澆注料也進入了外置床的空室,嚴重影響了空室的流化,隨著流化不良的加劇,一些灰塊和循環灰逐漸在空室進料斜管積累,造成進料管堵塞,更加影響外置床進料。由于外置床流化風配備不良和一些灰塊進入外置床,外置床經常出現流化不好的情況。當外置床出現問題時,外置床內布置受熱面吸熱不足,同時床溫升高,往往導致兩側汽溫、床溫偏差較大,如果長時間問題解決不了,機組就要被迫降負荷。
  當立管內循環灰的自重小于爐膛壓力和回料閥流化風壓力之和時,循環灰不能正常的進入回料閥,隨著循環灰的逐漸積累,立管的壓力也慢慢升高。當循環灰的自重大于爐膛壓力和回料閥壓力之和時,循環灰會突然下降,這時立管壓力也會下降,同側床壓會突然上升,往往引起翻床事故。如果此前床壓比較高,處理起來會很困難的,嚴重時可能會造成停爐。
  灰循環系統異常時,外置床進灰不暢致使主汽溫度或再熱汽溫快速降低,同時外置床空室、一室、二室床壓降低,床溫升高。同時兩側管壁溫度偏差增大,對應側爐膛床溫及床溫變化率升高,外置床出口料腿溫度降低。導致鍋爐燃燒調整困難,影響安全經濟運行。
  原因
  3.1錐形閥卡澀或灰循環通道結焦或澆注料脫落;3.2外置床空室入口擾動風堵塞;
  3.3外置床空室入口風帽堵塞;
  3.4外置床進口料腿突然大量塌灰造成外置床流化不良;3.5回料閥流化不良;
  3.6旋風分離器喉部堵塞。
  處理對策
  4.1.合理配置外置床和回料閥風量,保證正常的流化和進料。
  4.2檢查發生灰循環異常的外置床各分室料層差壓及床溫情況,當各分室料層差壓均下降、外置床床溫降低、外置床至爐膛返料腿溫度下降且外置床內過熱器或再熱器進出口溫升明顯降低時,可判斷為灰循環異常。
  4.3開關錐形閥進行擾動,必要時應到就地開啟錐形閥壓縮空氣進行吹掃,直至進料正常。
  4.4適當開大發生灰循環異常的外置床所對應的錐形閥,逆外置床灰流方向適當減少外置床各風室流化風量,保持外置床床料微流化狀態,防止外置床內床料快速流失加劇汽溫下降。如果確認外置床無循環灰進入,應立即關閉流化風,使外置床處于"保溫"狀態。
  4.5如活動錐形閥后返料仍不正常,且回料閥風室壓力升高,應適當提高流化風壓,增大回料閥的返料風量,增強回料閥內物料流化,必要時開、關靠近錐形閥入口處風帽的閥門進行擾動,同時應切換空室入口風帽風源為壓縮空氣進行擾動;必要時也可以反復數次開關旋風分離器喉部環形風進行擾動。
  4.6如果因外置床風室積灰引起上述灰循環異常,應在做好安全措施的前提下,經值長批準,可以執行外置床風室放灰操作。
  4.7當發現一側汽溫明顯下降時,應立即減小或關閉該側減溫水閥,如汽溫下降速度過快難以控制時,迅速降低機組負荷。
  4.8處理灰循環異常過程中,應密切關注蒸汽溫度、外置床各室風量、床壓、灰溫、外置床出口料腿溫度的的變化,如變化明顯,應注意及時調整錐形閥開度,防止大量冷灰進入大床,造成床溫突降、蒸汽溫度突升。
  4.9同時在正常運行過程做好預防措施。
  4.9.1定期對各錐形閥進行開、關擾動,如運行工況穩定,可將錐形閥投入自動;4.9.2將錐形閥壓縮空氣吹掃風定期開啟進行吹掃,防止結焦;4.9.3運行中外置床出現灰循環異常的跡象時,應及時將外置床空室入口風帽和外置床空室進口灰管風源切換為壓縮空氣進行吹掃。
  結論
  在循環流化床鍋爐運行過程出現灰循環的問題我們進行分析和總結,能夠在出現這些問題時能準確判斷,妥善處理,確保機組的安全經濟穩定運行。
  參考資料:
  1.蔣敏華,肖平.大型循環流化床鍋爐技術.北京:中國電力出版社,2009.
  2.黨黎軍,等.大型循環流化床鍋爐的燃燒優化設計.電力設備,2006.6.
  3.盧嘯風.CFB鍋爐及輔機系統設備運行與事故處理.重慶大學動力工程學院.2008.


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