影响锅炉出力的原因分析及解决措施

影响锅炉出力的原因分析及解决措施
**环保热电有限公司汤海清
摘要：**环保热电有限公司CFB锅炉在掺烧蒙煤和多伦煤出现出力不足锅炉额定蒸发量达不到设计值，进行原因分析提出解决措施。

关键词：出力不足分析、分离效率下降处理措施、烟气返串处理措施、参数调整
0 **环保热电有限公司锅炉概况
**环保热电有限公司两台锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司制造为75t/h次高温、次高压循环流化床锅炉。

其主要技术参数：蒸发量75t/h、过热蒸汽压力5.3MPa、过热蒸汽温度485℃，给水温度150℃、一、二次热风温度150℃、排烟温度140℃、炉膛出口温度930℃
一、出力不足产生的问题及原因分析
1、煤种的影响
煤种指标特性分析，如下表：
从上表不难看出多伦煤和蒙煤全水和挥发份都比设计煤种要高的多，发热量都特别低。

其中蒙煤的灰份较设计煤种相当，另外蒙煤的灰份相对比较低。

一般来说，入炉煤量与锅炉容量成正比。

而对于同容量的锅炉，入炉煤量与其灰份含量有很大关系，灰份越大，需要的入炉煤量越大。

因此，对于同容量锅炉相同负荷下，即便炉内灰浓度以及燃烧传热特性不发生变化，随着入炉燃烧灰份的变化，入炉煤量发生变化，循环倍率仍然是一个变化值。

（循环倍率为单位时间内由返料器送回炉膛的循环物料与入炉煤之比）。

对于已经投入运行CFB 锅炉的循环倍率，是设计值已定性。

唯一影响循环倍率变化因数就是入炉煤种。

同时影响炉内物料循环和热平衡。

循环倍率又与CFB锅炉旋风分离器分离效率密切相关，实践证明，高灰份的煤种（A ar=45%）分离效率只需要90%，就能够保持一个炉内相对物料循环和物料浓度，但是对于灰份（A ar=15%），就需要分离效率达到99%，才能够保持炉内物料循环和物料浓度。

因此，如果CFB锅炉旋风分离器效率过低，尤其燃烧低灰份的煤种，会导致锅炉物料循环和物料浓度不足，就会影响锅炉带负荷。

因此，对于燃用低灰份的煤种必须采取措施是一方面设法提高分离效率，另一方面合理配煤灰份达到设计值和向炉内添加床料。

在燃用低灰份煤种，旋风分离器没有足够循环物料分离下来，通过返料器送炉膛，导致物料循环和物料浓度，使得炉膛密相区燃烧份额增大，导致床温偏高，为了防止床温高导致炉膛结焦，不得不减少入炉煤量，导致锅炉带不上负荷。

燃料中的水分、氢含量对锅炉负荷影响。

从煤的燃烧反应可知，每千克碳燃烧需8.89m3
理论空气量，生成8.89m3的理论烟气量；煤千克氢燃烧需要26.5m3的理论空气量，生成32.1m3的理论烟气量；因此，对于多伦煤和蒙煤,这两种煤含水份极高,发热量又低,但含水份高,再加上氢的成分亦高,生成的烟气中水蒸汽的含量高，进入尾部对流烟道的热量相对较高，对流过热器吸收热量越多，导致主蒸汽温度偏高，为了避免主蒸汽超温，降低锅炉出力，维持主蒸汽温度正常。

另外随着水分增加，煤的热值减少，烟气量增加，将增加排烟损失。

并且烟气容积变化，会改变炉膛内的气动力特性。

2、分离器达不到设计效率原因分析
锅炉达不到额定出力的一个重要的原因是分离器运行效率低于设计要求值。

在实际运行中分离器效率受多方面因数的影响，例如气体速度、温度、颗粒浓度与大小，二次夹带以及负荷变化等，一旦某个因素发生变化，就可能影响到分离器的运行效率。

若分离器运行效率低于设计值，将导致小颗粒物料飞灰损失增大和循环物料量的不足，因而造成悬浮段载热值（细灰量）及传热量不足，炉膛上、下部温差过大，使锅炉出力达不到额定值，另外分离器运行效率下降还可能造成飞灰含碳量增大，锅炉效率下降。

分离器结构参数对分离效率影响，通常，分离器进口宽度和进口形式、中心筒插入长度和直径、筒体直径等对分离器性能影响很大；对于已经设计成型投入运行CFB锅炉，运行中最容易导致结构参数的改变就是分离器进口宽度（俗称老鹰嘴）和中心筒烧坏变形、穿孔、甚至脱落等；
分离器进口宽度对分离效率影响：在入口风速一定时，随着分离器进口高宽比的增加，分离器效率会略有增加，而压力损失也会增加。

通常取分离器进口高度为分离器直径与中心筒直径差的一半，即（D-De）/2，高宽比a/b=2~3。

由于分离器进口结构由刚玉可塑料制作成型，且在运行中此处运行环境最为恶劣，磨损最大导致可塑料磨损变形、脱落是的结构参数偏离设计参素，导致分离器效率下降，如下图：中心筒长度和筒体直径对分离效率的影响：由于旋转气流和颗粒在中心筒与壁面之间运动，因此中心筒插入深度直接影响旋风分离器性能。

随着中心筒长度的增加，分离效率提高，当中心筒长度是入口高度的0.4~0.5倍时，分离效率最高，随后分离器效率随着中心筒长度的增加而降低。

中心筒插入过深会缩短出口管与锥体底部的距离，增加二次夹带机会；而插入过浅，会造成正常旋流核心的弯曲，甚至破坏，使其处于不稳定状态，同时也容易造成气体短路而降低分离效率。

中心筒长度对压力损失也有影响。

中心筒过长、过短，压力损失都增加，而当中心筒长度为入口管高度的0.4~0.5倍时，压力损失最小，此时分离效率也最高。

一定范围内，排气管直径越小，分离器效率越高，但压力损失也越大。

一般取De/ D=0.3~0.5。

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如下图：湖州协鑫分离器进口宽度
903mm，进口高度2250mm，中心筒插
入筒体深度1440mm，直径1280mm，出
口管高度680mm、分离器直径3000mm；
高宽比为2250/903=2.4916，合符理
论分离效率最高的要求，中心筒插入长
度倍数1440/2250=0.64，中心筒直径/分
离器直径1280/3000=0.4266，均达到设
计要求。

在运行中分离器效率如有明显下降
循环流化床锅炉示意图
1—风室2—燃烧室3—高温旋风分离器4
—立管5—U型阀料器6—中心筒
原因有：
（1）中心筒脱落；
（2）分离器内壁浇注料严重磨损、塌落从而改变了其基本形状；特别分离器进口、两侧墙、老鹰嘴等处；如图
（3）分离器有密封不严之处导致空气漏入，产生二次携带；
3、返料器烟气反串
CFB锅炉在运行当中往往出现炉膛烟气反窜进入分离器。

而一旦出现烟气从燃烧室经返料器短路进入旋风分离器的现象，则说明回料系统的正常循环被破坏。

运行中往往不注意返料风的调节，料位降低时易被返料风吹透，从而引起返料阀烟气反窜，飞灰循环被破坏。

破坏炉膛内物料平衡和热平衡，造成床温偏高，带不起负荷。

造成这种现象原因有：
⑴回料阀立管料位太低，不足以形成料封，被返料风吹透；
⑵返料风调节不当，使立管料柱流化；
⑶返料器流通截面较大，循环灰量过少，炉膛烟气会吹进返料器。

二、运行调整和解决途径办法
循环流化床锅炉与煤粉炉由于燃烧方式的不同，在运行调节上区别很大，尤其是循环流化床锅炉的运行监视和调节方法更是因炉而异。

因此对循环流化床锅炉不可按煤粉炉的调节方法来进行，也不能盲目照搬别人的经验。

要认真掌握锅炉的流体动力、燃烧、传热、燃煤特性及返料系统的特点，不断总结经验，掌握其调节规律及手段，保证循环流化床锅炉的正常运行。

1、总风量和过量空气系数的控制
一般来说，在一定范围内提高过量空气系数（即增加入炉总风量）可以改善燃烧效率，因为燃烧区域氧浓度的提高增加了燃烧效率，但过量空气系数超过1.15后继续增加时燃烧效率几乎不变；过量空气系数过高时，锅炉排烟热损失相应增大，各受热面区域的烟速提高，磨损加剧。

因此，CFB锅炉一般控制炉膛出口过量空气系数在1.2左右。

对于蒙煤和多伦煤煤种宜采用低氧运行，避免烟气量过大，主汽温度偏高带不上负荷，烟气含氧量一般控制为3~5%。

2、一、二次风及配比
一次风的作用主要是使床料保持处于良好的流花状态，且提供燃料燃烧所需的氧气。

二次风的主要作用是增大烟气的拢动，减少炉膛内的热偏差，从而降低床温，提高炉膛出口烟温，同时也能提供燃烧所需的氧气。

风对锅炉的影响主要表现在风温、风量及配比。

配比：二次风对锅炉负荷的调节有较大的影响。

一般二次风量为一次风量的40～50%左
右。

但这不是固定不变的。

一般来讲风温由锅炉设计确定，运行中风温变化不太大。

但是风量及配比由于煤的种类不同而需适当增减，因而不是一层不变的。

在运行中要根据煤的不同物理特性及化学特性对炉进行调节。

使炉在安全、高效状态下运行。

运行中煤往往达不到设计值。

对于蒙煤煤粉相对较多，运行中可使二次风相应的小些，以免炉膛出口烟温过高，造成主蒸汽超温。

反之对于颗粒较多的多伦煤，运行中相应增加一次风量，以保证良好的流花工况，并增加二次风量，以降低床温，避免高温结焦，提高炉膛出口烟温，增加锅炉出力。

煤的化学特性是影响锅炉负荷的主要因素。

煤质好锅炉出力就大。

对于发热量低的煤，可以通过调节一、二次风量及配比，使煤在炉膛内充分燃烧。

如贫煤其挥发份含量Vr在20～40%易点燃，燃烧火焰长。

运行中可使二次风量小些，避免主蒸汽超温。

因其焦碳有焦结性，因此一次风可适当大些。

3、床温调整
床温指燃烧密相区内流化物料是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。

影响床温的因素主要是燃料发热量、返料量和一次风量。

燃用蒙煤时，运行时由于灰份较低造成锅炉循环灰量减少，密相区的温度不能被循环灰带到上部，使锅炉床温可能偏高很容易导致结焦事故发生。

因此需要掺配高灰份的煤和炉渣。

一般不超过1015℃以下，维持正常运行。

4、料层差压的调整
料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。

在运行中都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。

由于灰份低，料层差压偏低，难以上升。

排渣尽量釆取半连续排渣方式，即勤排少排原则，这样可以保证床内料层稳定，防止有效循环颗粒的流失，有利于锅炉的稳定运行。

我们一般控制在9.5KPa左右，维持正常运行。

5、炉膛差压的调整
炉膛差压是表征流化床上部悬浮物料浓度的量，炉膛上部空间一定的物料浓度，对应一定的炉膛差压，对于同一煤种炉膛上部物料浓度增加，炉膛差压值越大，炉膛差压与锅炉循环灰量成正比。

流化床内物料粒子浓度是决定炉膛上部蒸发受热面传热强度的主要因素之一，试验表明，床、管之间放热系数随粒子浓度成直线关变化。

因此，锅炉炉膛差压越高，锅炉循环灰量越大，将有更多的循环灰被带到炉膛上部悬浮段参加二次燃烧，锅炉出力也就越大。

对于同一煤种，物料浓度增加，炉膛差压值增大，对炉膛上部蒸发受热传热强度越大，锅炉出力越强，反之锅炉出力越弱。

控制炉膛差压主要靠调整循环灰量来实现，当循环灰量少，炉膛差压小，床温偏高，不能满足负荷的需要时应适当增加二次风量及给煤量，这样炉膛上部颗粒浓度增加，燃烧份额也得到增加，水冷壁的吸热量增加，旋风分离器入口物料浓度增加，物料循环量增加，负荷增加。

有时因燃料含灰量高，循环量逐渐增大，床温过低燃烧无法维持，这时应放掉一部分循环灰，来降低炉膛差压。

一般情况下，炉膛压差应控制在0.3~6KPa。

三、分离器效率下降处理措施
存在的漏风及时消除，漏风问题对分离效率的影响远大于一般人的想象。

正常状态下，分离器旋风筒内静压分布特点为外周高中心低，锥体下端和灰出口处甚至可能为负压。

分离器筒体尤其是排灰口处若密封不佳，有空气漏入，就会增大向上流动的气速，并把筒壁上已分离下来的灰夹带走直接由排气管排出，严重影响分离效率。

且漏风可引起结焦，故漏风问题不可小觑。

处理措施：
⑴发现分离器效率明显降低先检查是否漏风、窜气，如有则解决漏风和窜气问题；
⑵检查分离器内壁磨损情况，若磨损严重则需进行修补；
⑶检查燃煤粒度和流化风量，应使流化风量与燃煤粒度相适应，以保证一定的循环物料量。

⑷中心筒故障及时修复。

四、返料器烟气反串处理措施
在返料器内循环灰量大则立管内积存料柱高，压差增大，物料输送量自动增加，最后达到平衡；反之，循环灰量少则立管料柱高度随之减小，物料输送量自动减少，飞灰循环达到新的平衡。

如此看来，似乎循环灰量大小料封都能维持，而不会被破坏。

而实际运行中往往不注意返料风的调节，料柱降低时易被返料风吹透，从而引起回料阀烟气反窜，飞灰循环被破坏。

结构尺寸不合理如回料腿截面较大也是促成烟气反窜的重要原因。

防止措施：
对返料器的操作：①锅炉点火前，返料风关闭，回料阀及立管内要充填细循环灰，形成料封；②点火投煤稳燃后，等待分离器下部已积累一定量的循环灰，缓慢开启返料风，注意立管内料柱不能流化；③正常循环后，返料风一般不须调整；④压火后热启动时，应先检查立管和返料器内物料是否足以形成料封；其它操作同冷态启动。

总之，返料器操作的关键是保证立管的密封，保证立管内有足够的料柱能够维持正常循环。

注意返料风量的调节。

发现烟气反窜可关闭返料风，待返料器内积存一定循环灰后再小心开启返料风，并调整到适当大小。

五、结束语
为了保证锅炉能够满负荷运行，适应掺烧蒙煤和多伦煤除了和其它煤种进行合理掺配尽可能达到设计要求是保证出力的关键，另外在运行中通过以上介绍方法进行参数调整，不断探索新的运行方式是提高分离效率是根本。

在保证足够循环灰量在一定的燃烧份额分配下，采取有效的措施以保证物料平衡和热平衡。

对存在影响锅炉出力缺陷及时停运消除。

对循环流化床锅炉的工艺技术过程和运行特性进行探究，对有些问题的原因分析和看法提出了一些改善措施；投用飞灰回燃系统、减温水改造等为循环流化床锅炉技术的成熟打下一定基础。

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