循环流化床返料器

谈循环流化床锅炉的返料中止故障
【摘要】循环流化床锅炉的物料循环系统对锅炉的安全稳定和经济运行起着决定性的作用。

返料中止是制约循环流化床锅炉实现长周期运行的关键问题，运行操作人员必须监视控制好返料器的稳定运行。

1、前言
循环流化床燃烧作为一种新型的洁净、高效燃烧方式，最基本的特点之一是大量的固体颗粒在燃烧室、分离机构和回送装置所组成的固体颗粒循环回路中循环再燃烧。

固体物料回送装置是循环流化床锅炉的关键部件，直接影响锅炉安全稳定运行。

运行中返料器正常工作是实现物料循环的关键；锅炉要达到其额定出力必须保证炉膛稀相区物料的平衡，因此循环灰量的多少决定着锅炉带负荷能力。

一旦返料器运行异常，诸如堵灰、结焦等，只有停炉压火处理，影响循环流化床锅炉长周期连续安全运行。

2、返料器的结构
回送装置必须保证产生足够的压差来克服负压差，既起到气体的密封作用，又能将固体颗粒送回床层。

我厂循环流化床锅炉为中科热物理研究所与济南锅炉厂联合开发的75t/h次高压循环流化床锅炉。

设计为两级高温分离，第一级为惯性分离；第二级为旋风分离，回送装置为U型回料阀。

U型回料阀结构如图1所示。

U型阀是非机械阀中的一种，阀的底部布置有一定数量的风帽，阀体由隔板和挡板分成三部分。

隔板的右侧与立管连通，左侧为上升段，两侧之间一长方形孔口使物料通过，它实际上是一个小流化床，并起着灰封的作用。

回料风由下部风室通过流化风帽进入阀体内。

这种阀主要是将固体颗料从低压处送到高压处，而对固体颗粒流量的调节作用很小，阀和立管依据自身的压力平衡自动地平衡固体颗粒的流量，当空气作用于颗粒上的作用力大于弯段阻力时，颗粒就开始流动。

图1U型回料阀结构
1.挡板
2.回料口
3.立管
4.隔板
5.风帽
6.返料风室
3、运行控制最佳循环倍率
物料循环倍率是循环流化床锅炉独有的概念，它是由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃煤量之比，它直接影响锅炉的燃烧和传热，影响它的因素主要有：
(1)一次风量：一次风量大小，将直接影响物料回送量。

尤其是一次风量过小，炉内物料的流化状态将发生变化，燃烧室上部物料浓度降低，进入分离器的物料量也相对减少，这样不仅影响分离器效率，也必然降低分离器捕捉量，回送量也自然减少。

(2)燃料颗粒特性：运行中煤的颗粒特性(即粒度、粒比度)发生变化，也将影响回料量的多少，如果入炉煤的颗粒较粗，且所占份额较大(与设计值比)，在一次风量不变的情况下，炉膛上部的物料浓度也降低。

(3)分离器效率：分离器效率对物料回送量的影响是很大的，实际上循环倍率在很大程度上是靠分离器的效率来保证的。

分离器效率提高后，有更多的物料被送回炉内，炉内颗粒浓度增加，受热面传热系数增加。

影响分离器效率的因素有旋风筒进口风速，内套筒的高度及内套筒是否变形裂缝等，旋风筒的进口风速与引风机出力及烟道、除尘器漏风量有关。

(4)煤质的优劣：该炉设计燃用烟煤，烟煤的灰份大部分在炉渣中，飞灰量相当
小，而我厂实际燃用是贫煤，挥发份低Vf=11％～13％，灰份Af=25％～35％，渣少而飞灰多，尤其是烧劣质贫煤时>40％，循环灰量将成倍增加，不是分离器的效率提高了，而是燃用煤质变差。

运行中炉膛灰浓度的控制是靠炉膛差压表来鉴别的，炉膛差压是炉膛下部压力与炉膛上部压力的差值，它从一个侧面反映了循环灰量的大小，只有保持稳定的炉膛差压值，才能保证燃烧的稳定以及蒸汽参数和水位的稳定。

鉴定炉膛灰浓度及控制好炉膛差值是预防返料中止故障的关键。

目前运行中要根据负荷情况、煤质的优劣有效地控制炉膛差压值在一定范围内，同时它受到返料温度的制约，根据我们的运行经验，将运行主要控制点列表如下：
项目床体温度返料温度炉膛差压炉膛下部压力炉出口烟道负压
单位℃℃Pa Pa Pa
低负荷区35~45t/h 800~850 860 300 -50 1950
中负荷区45~65t/h 850~900 930 450 -50 2000
低负荷区35~45t/h 950±20 980 600 -100 2200
4、返料中止的故障分析
循环流化床锅炉回料系统若不稳定可靠，即便物料分离器捕捉到一定的物料量，也将不能稳定及时回送炉内，而形成返料中止。

如果任一返料器突然停止工作，将会造成循环物料量不足，汽温、汽压急剧下降，床温难以控制，危及正常运行。

返料中止分三种故障：旋风筒聚灰、返料器堵塞及返料器结焦。

故障部位如图2所示：
图2循环流化床锅炉结构
1.返风筒聚灰部位
2.返料器堵塞部位
3.返料器结焦部位
4.1旋风筒聚灰
旋风筒聚灰是由于循环灰量瞬时成倍增加，不能稳定地通过旋风筒喇叭口处，在此搭桥聚积。

监盘时发现炉膛差压消失，放灰管只能放下一点灰时，(实际上放不出来，只是灰管中的存灰给人造成一种假象)此时100％是旋风筒喇叭口聚灰了。

观察料腿负压表，哪一侧负压值回零，就能准确地判断出哪一侧堵了。

尽管从料腿观察孔处有负压，但那是从炉膛中抽走形成的，更说明喇叭口处聚灰了，而循环回路不通。

发现旋风筒聚灰放不下来，应立即压火停炉。

否则，另一侧由于炉膛循环物料减少，返料温度升高，延时压火必然造成返料器结焦，扩大了问题的处理范围。

旋风筒聚灰的原因有：
①没有定期放循环灰，盲目地提高炉膛差压，使循环回路中循环灰量增大，遇有特殊情况达到了旋风返料承载的极限。

②煤质低劣，灰份大。

③料层过薄或断煤后，司炉调整不及时，一次风量大，穿透能力强，造成床料中细灰瞬时大量抽走。

④立管内径预制尺寸不符合设计图纸要求。

旋风筒聚灰的处理：锅炉压火后应积极地处理，而不能等炉子完全冷却下来。

否则，在停炉压火的瞬间，很有可能将细煤粉抽入旋风筒，造成旋风筒结焦，更难以清除。

处理时算好疏通管口进入喇叭口的最低位置，开启空压机进行疏通。

随着时间延长逐步升入管子疏通，不可一次插入太深。

2～3h内能将旋风筒聚灰彻底疏通并扬火启动并汽。

疏通时注意安全：
①从放灰管拆开的法兰处上管子时，应戴好长皮手套。

②决不允许用打开返料器入孔门任其塌灰的方法处理，很易造成多人烧伤事故。

旋风筒聚灰的防范措施：
①能正确鉴定并严格控制炉膛灰浓度适应锅炉负荷需要，适时放灰。

②遇有燃用劣质煤时，应重视并加大放灰力度。

③严格控制炉膛下部负压0～－50Pa。

④控制旋风筒进口负压不超过1000Pa。

⑤料腿观火孔必须封闭严密。

⑥返料器流化风帽磨损严重要及时维修更换。

4.2返料器堵塞
U型阀实际上是一个小流化床，阀的底部布置有一定数量的风帽，运行中通入一次流化风。

返料器堵塞的根本原因是由于流化风量不足，造成循环物料大量堆积在返料器而不能顺利通过的现象。

堵塞的部位在返料器。

通风不足的原因有：
①误关返料风门。

②一次风量过小，流化风压不足。

③返料风室落入冷灰使流化风流通面积减小。

④风帽小孔被灰渣堵塞，造成通风不良，不能满足流化物料所需的流化风。

⑤风帽磨损严重，顶被磨掉，风向上直行，破坏了正常的流化工况。

⑥回料系统发生故障，如保温塌落。

⑦引风出力不够，炉顶旋风筒至过热器进口处烟道积灰塌落。

这些因素都有可能造成物料流化不良而最终使回料系统发生堵塞。

回料阀堵塞要及时发现及时处理，其处理的方法是：首先对堵塞侧放灰，且放一半，留一半，否则，堵塞时间一长或放灰失控，物料中可燃物可能会再次燃烧，造成超温、结焦，扩大事故，给处理增加难度。

其次是分析查找原因：按照顺序排查至4、5、6、7时，应及时安排停炉检查，消除隐患。

4.3返料器结焦
循环灰是炉膛的热载体，具有很强的流动性，但当返料温度达到灰熔点的变形温度时，其流动性被破坏，流化状态静止，产生结焦现象。

为防止返料器结焦，必须严格控制返料温度，贫煤不大于1050℃，尤其是：①当一侧返料器堵塞时必须立即压火停炉，进行疏通，防止循环工况破坏后另一侧返料温度升高，造成结焦。

②放循环灰时不能过多，以免破坏流化燃烧状况，造成细粉抽入循环回路二次燃烧。

③当返料温度高停炉时，一定要放净返料器循环灰，不致产生结焦现象。

5、结束语
我厂循环流化床锅炉投产以来，从整体运行状况看制约锅炉连续安全运行的问题是返料中止，最初试运几个月频繁发生，通过分析、研究，制订上述措施并付诸运行实践，近来彻底避免了返料中止问题，实践检查上述措施是可行的。