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)流化床鍋爐在運行中頻繁出現滾筒冷渣器流渣問題， 嚴重影響了機組的安全、穩(wěn)定運行，增大了人身風險和檢修維護工作量。為此針對循環(huán)流化床鍋爐冷渣器流渣機理進行深入研究， 確定流渣的影響因素， 調研了國內部分易發(fā)生流渣的電廠，采取各方面的措施，從多個角度進行解析，從而通過日常調整及技術改造進行控制和治理。 </p

2、><p>　　[關鍵詞]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：K2.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）35-0013-02 </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　國華寧東電廠兩臺 2×330MW循環(huán)流化床鍋爐自投

3、產以來，滾筒冷渣器頻繁發(fā)生流渣現象，嚴重時多臺冷渣器相繼發(fā)生流渣，被迫停用，造成機組限負荷。發(fā)生流渣后嚴重時冷渣器筒體內部被爐渣充滿，若不進行人工清理，冷渣器將無法啟動，強行啟動時導致進渣管固定裝置斷裂。流渣嚴重時未經冷卻的紅渣直接流入鏈斗輸送機、斗式提升機導致設備燒損或變形，而且發(fā)生流渣后，經常需要冷渣器停運降溫后人工清除，工作量較大、安全風險較高。本文研討內容結合現場調研和試驗，對冷渣器發(fā)生流渣的機理進行研究，尋找流渣發(fā)生的防治措施

4、，提高機組安全、穩(wěn)定運行水平，降低人員安全風險和維護工作量。 </p><p><b>　　2.流渣機理研究 </b></p><p>　　為了深入研究流渣的機理，赴發(fā)生過流渣的薩拉齊電廠、神華億利電廠、貴州畢節(jié)電廠進行了實地調研，現場采取入爐煤、爐渣、飛灰樣品，與寧東電廠的樣品一同進行分析。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、，通過對發(fā)生與不發(fā)生冷渣器流渣電廠的CFB 鍋爐燃用煤質（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，和數值模擬計算，發(fā)現發(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?，且細顆粒終端沉降速度低，導致進入排渣口的渣量較少。當高負荷時排渣量增大，冷渣器轉速較高，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，對流動起阻礙作用，且與管內渣形成的料柱共同起到對氣體的封閉作用）以抵消爐膛與冷渣器內筒室間的壓力差達到穩(wěn)定連續(xù)的渣流，易造成灰渣噴射流動（流渣） </p><p>　　2.1 爐膛密相區(qū)床層密度情況 </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐爐膛內一般是寬篩分固體物料，對于物料中的大顆粒，氣流速度低于該尺寸顆粒的終端沉降速度，而對于物料中的細顆粒來說，氣流速度已經達到該尺寸顆粒進入快速床

7、所需的氣流速度條件。因此，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內，通常會形成下部密相床（鼓泡床和湍流床狀態(tài)）和上部快速床的流動狀態(tài)。爐膛內氣、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。根據寧東、薩拉齊、畢節(jié)和西來峰電廠計算出的床層平均密度，見表1。西來峰電廠投產兩年多，從未發(fā)生冷渣器流渣現象。 </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)生冷渣器流渣現象 </p><p>　　2.2 排渣粒度統(tǒng)計分析 </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，且灰渣中顆粒級差變化較大，主要是細顆粒組占大多數?；以６戎饕苋紵烟匦院湍ズ奶匦杂绊憽Ａ硗庠囼灠l(fā)現由于鍋爐排渣口

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

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

11、間的壓差推動向下流動。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，阻力主要來自兩個方面：一是渣管出口與冷渣器內筒間的間隙，間隙越小阻力越大；二是排渣管出口處冷渣器內筒渣的堆積高度。只有冷渣器排渣阻力大于重力和壓差產生的推動力時，排渣管排渣量才與冷渣器轉速成正比，否則將產生流渣。因此，為防止流渣要想辦法增大排渣阻力，排渣阻力越大，渣的流動越容易控制。正常排渣時，排渣

12、管內的渣量主要靠沉降作用收集的，沉降量的多少與排渣管進口尺寸、顆粒大小、濃度、密度有關，對于煤燃燒爆裂性強、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。灰渣平均終端沉降速度越大，相同的排渣入口尺寸、物料濃度條件下單

13、位時間內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渣流速，當管內渣的沉積量大于排出量時不會發(fā)生流渣。 </p><p>　　2.4 鍋爐排渣管出口與冷渣器內筒間隙和流渣的關系 </p><p>　　設計上是通過調節(jié)冷渣器轉速調節(jié)出力，正常排渣情況下排渣管出口的渣流動相當于散料輸送，當冷渣器停止時排渣管內渣流動停止，排渣量與轉速成正比，但如果排渣管至冷渣器的系統(tǒng)阻力小于床壓與渣管

14、內渣重力產生的流動壓力時，排渣管內的渣會繼續(xù)流動，向冷渣器排渣，甚至發(fā)生含氣渣流向外噴涌，發(fā)生流渣，直至達到平衡狀態(tài)停止。排渣管出口與冷渣器內筒間隙的大小對渣流動影響較大。通過減小排渣管出口與冷渣器內筒壁肋板的間隙，即減小了流通面積，提高了流動阻力，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，從而降低了流渣的發(fā)生。 　?。?）防止鍋爐排渣管堵塞。從采購、運輸、檢驗、煤場管理、上煤及燃用等各個環(huán)節(jié)入手，

15、加強對入廠煤三塊的控制，加大三塊管控力度，防止“三塊”進入爐內，并加強篩分破碎系統(tǒng)的維護管理，確保入爐煤粒徑及級配符合設計。加強啟動、運行和停運悶爐控制調整，避免鍋爐發(fā)生高溫結焦和低溫結焦。從而防止因排渣管堵塞產生流渣。 </p><p>　　3.3 運行調整控制措施。 </p><p>　?。?）嚴禁采用突然加、減冷渣器轉速的運行方式，應緩慢操作，提前控制。 </p>&l

16、t;p>　?。?）冷渣器運行控制排渣溫度小于150℃，冷卻水出水溫度小于80℃，如果發(fā)現冷渣器進渣溫度及出水溫度上漲過快，應及時關閉冷渣器入口閘板門，先維持冷渣器運行避免溫度過高冷渣器跳閘或出現自流現象，如果冷渣器跳閘無法運行，聯系檢修處理。 </p><p>　?。?）盡可能減少冷渣器捅渣及開關入口插板門的操作方法，維持入口插板二次門一定開度，入口不下渣時先調整冷渣器轉速，再捅渣、不行再開門的順序進行操作

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；如果經常采取關門、筒體渣排空后再開門的操作方法，勢必會在開門的瞬間造成大量下渣再加上渣細，不但不容易形成渣封而且會直接流至鏈斗機，造成筒體內渣溫無法及時冷卻。 </p><p>　?。?）發(fā)現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，而是應立即降低轉速或停運冷渣器，到就地確認在不威脅人身安全的情況下關小或關閉入口插板

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，再啟動冷渣器。 </p><p>　?。?）如出現冷渣器頻繁堵渣、流渣現象，應及時通知輸煤更換煤種。堵渣后捅渣前應提前關小冷渣器入口插板門或停運冷渣器進行控制，嚴禁捅渣時保持冷渣器高轉速運行。 </p><p><b>　　4 結論 </b></p

19、><p>　　通過運行實踐，調整及研究，針對冷渣器流渣需要從煤質管理，設備維護改造，運行調整控制等各個方面進行管控。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場危險源，為公司兩臺機組的長期安全穩(wěn)定運行奠定了基礎。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>

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

21、/p><p>　　[4] 劉永杰，孫杰，王景，顆粒形態(tài)對流渣料的流動性影響.硅酸鹽通報.1999，4.18. </p><p>　　[5] 蔣敏華，肖平，大型循環(huán)流化床鍋爐技術.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)于蘭州電力學校，現寧夏大學本科畢業(yè)，寧夏國華寧東發(fā)電有限公司運行部值長，助理工程師，集控運行技師。 </p><p>　　馬斌（1986.04.24―），女，2008年06月畢業(yè)于沈陽電力學院，現寧夏大學本科畢業(yè)，工作單位寧夏國華寧東發(fā)電有限公司，運行部統(tǒng)計主管，技術員，熱能與動力專業(yè)、寧夏靈武市馬家灘韓家溝國華寧東發(fā)電有限公司。<