循環(huán)流化床鍋爐單臺返料風(fēng)機運行可行性技術(shù)分析

萬華杰

(晉控電力同達熱電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

我們國家現(xiàn)在說使用的大型循環(huán)流化床鍋爐返料系統(tǒng)通常都是三組高壓的風(fēng)機，在日常生產(chǎn)中一般只使用其中的兩臺，另一臺作為備用[3]。再實際使用中，兩臺放料風(fēng)機同時使用，風(fēng)量存在過量的情況，造成了電力資源浪費。目前急需解決此種狀況，下面將講解我場通過對比兩臺風(fēng)機使用期間的數(shù)據(jù)與單臺滿負荷風(fēng)機數(shù)據(jù)進行對比，并且再根據(jù)其他機組場的數(shù)據(jù)，找到最合理的解決辦法，同時試驗可長期穩(wěn)定的使用方法[4]。

1 設(shè)備系統(tǒng)基本情況

我廠爐膛與尾部豎井之間，布置有三臺冷卻式旋風(fēng)分離器，其下部各布置一臺“ U”閥回料器，回料器為一分為二結(jié)構(gòu)，保證了沿爐膛深度方向上回料的均勻性；煙氣及其攜帶的固體粒子離開爐膛，通過布置在水冷壁后墻上的分離器進口煙道進入旋風(fēng)分離器，在分離器里絕大部分物料顆粒從煙氣流中分離出來；另一部分煙氣流則通過旋風(fēng)分離器中心筒引出，由分離器出口煙道引至尾部豎井煙道。

床內(nèi)物料被高速氣流帶出爐膛，在“氣-固”分離裝置中被捕集下來，然后由回料系統(tǒng)送入流化床內(nèi)循環(huán)再燃。固體燃料經(jīng)多次循環(huán)，燃燒效率高，高濃度含塵氣流強化了傳熱；同時，通過循環(huán)灰量、風(fēng)煤配比等手段來控制床溫，實現(xiàn) 850～950℃左右的低溫燃燒。旋風(fēng)分離器將絕大部分固體粒子從氣—固兩相流中分離出來后通過回料器被重新送回爐膛參加燃燒。這樣就形成了循環(huán)流化床鍋爐的主回路。

我廠每臺鍋爐配備三臺C252-41-1.72/0.91型高壓流化風(fēng)機，每臺風(fēng)機出力為50%，正常運行時，其中兩臺運行、一臺備用，該風(fēng)機南通大通寶富風(fēng)機有限公司制造，主要將高壓風(fēng)通過底部風(fēng)箱及閥體和立管上的幾層充氣口進入“U”閥回料器，把汽冷式旋風(fēng)分離器分離下來的循環(huán)物料通過“U”閥回料器送回到爐膛下部的密相區(qū)，實現(xiàn)物料的循環(huán)燃燒。我廠返料風(fēng)機和返料風(fēng)機電機參數(shù)如下：

返料風(fēng)機型 號C252-41-1.72/0.91型式多級離心風(fēng)機軸功率/kW305流量(m3/min)252轉(zhuǎn)速/r·min-32970軸承型式滾動軸承軸承潤滑方式油浴潤滑效率/%75生產(chǎn)廠家南通大通寶富風(fēng)機有限公司返料風(fēng)機電機型號YKK450-2功率/kW400電壓10000電流27.4功率因數(shù)0.86轉(zhuǎn)速(r/min)2981絕緣等級F接線方式△/Y軸承形式滾動軸承軸承潤滑方式油浴潤滑生產(chǎn)廠家湘潭電機股份有限公司

2 冷態(tài)單臺返料風(fēng)機運行參數(shù)如下

3 熱態(tài)250 MW兩臺爐返料風(fēng)機運行參數(shù)如下

4 分析返料風(fēng)機各項數(shù)據(jù)以及存在的問題

4.1 關(guān)于返料風(fēng)機出力裕量的評估

4.1.1 關(guān)于單臺返料風(fēng)機額定風(fēng)量的對比。

250 MW正常運行時兩臺返料風(fēng)機總風(fēng)量約為1.5萬m3/h,折合250 m3/min，而單臺返料風(fēng)機的額定出力為252 m3/min，基本接近單臺返料風(fēng)機的最大出力，從風(fēng)機額定出風(fēng)量來看應(yīng)謹慎考慮單臺返料風(fēng)機運行。

4.1.2 關(guān)于返料風(fēng)機電機額定電流的評估

返料風(fēng)機額定電流為27.5A,250 MW運行時兩臺返料風(fēng)機的電流都為20 A，有7.5 A的裕量，但這是兩臺返料風(fēng)機運行時的參數(shù)，單臺返料風(fēng)機運行時裕量會更小。5月13日做冷態(tài)單臺返料風(fēng)機試驗時，返料風(fēng)機電流25 A，返料風(fēng)量1.42 m3/h，折合237 m3/min，電流在合理范圍時，風(fēng)量基本達到了運行需求，但電流裕量僅2.5 A。

4.1.3 關(guān)于返料風(fēng)母管壓力的要求

目前對壓載水致病菌的研究依然有待深入，未來研究方向可以是對以往壓載艙殘留物中的致病菌進行跟蹤調(diào)查以探究其在壓載水轉(zhuǎn)運過程中對新載入壓載水的影響情況，或是對壓載艙沉積物中各種致病菌來源與變化情況或是對溫度、鹽度、pH及溶解氧等多種環(huán)境因子影響下3種致病菌的動態(tài)變化情況進行深入探究，以實現(xiàn)對壓載水中致病菌的科學(xué)管理。

廠家給的技術(shù)資料里面要求返料風(fēng)箱母管壓力達到50 kPa，目前兩臺爐返料風(fēng)母管壓力為40 kPa。冷態(tài)試驗時，單臺返料風(fēng)機最大出力母管壓力僅28 kPa，關(guān)于熱態(tài)單臺返料風(fēng)機維持30 kPa以下母管壓力能否長期運行存在較大疑問。

4.1.4 關(guān)于熱工保護的考慮

關(guān)于返料風(fēng)機的保護有兩條：(1)返料風(fēng)機全停，鍋爐BT。(2)返料風(fēng)母管壓力低，鍋爐BT。兩項保護全部動作于鍋爐全停，單臺返料風(fēng)機運行時，一但返料風(fēng)機跳閘就會觸發(fā)全停保護，另外，一但一臺返料風(fēng)機跳閘另一臺連鎖風(fēng)機啟動至加到額定出力也需要一段時間，應(yīng)重新修改熱工邏輯，留足延時時間。另外，返料風(fēng)機經(jīng)常出現(xiàn)連鎖自動解除的現(xiàn)象，原因為在某臺返料風(fēng)機未啟動的情況下某個測點跳變至報警值，連鎖自動解除，因慎重考慮連鎖投運問題，防止出現(xiàn)單臺返料風(fēng)機跳閘而連鎖未投運的情況。

4.1.5 低返料風(fēng)母管壓力可能出現(xiàn)的問題

返料不均勻，有的返料器返料多，有的返料少，造成床溫不均勻。

5 與其他機組場對比數(shù)據(jù)

5.1 國錦電廠滿足各項要求

國錦的運行方式為單臺返料風(fēng)機運行：運行電流為45 A，運行風(fēng)量為1.1萬m3/h,折合183 m3/min，返料風(fēng)母管壓力26 kPa。額定風(fēng)量為270 m3/min，尚有較大裕量。且能維持較低母管壓力和流化風(fēng)量。

5.2 國峰電廠無法保證需求

國峰電廠的運行方式為單臺返料風(fēng)機運行：運行電流為44 A，運行風(fēng)量為1.8萬m3/h,折合300 m3/min，返料風(fēng)母管壓力40 kPa。我廠的單臺返料風(fēng)機無論從電機額定電流和返料風(fēng)機額定風(fēng)量以及返料風(fēng)母管壓力的參數(shù)都無法達到該廠的運行需求。

6 關(guān)于我廠單臺返料風(fēng)機運行方式參數(shù)的合理猜想

我廠單臺返料風(fēng)機運行，返料風(fēng)機電流應(yīng)該控制在25A左右，返料風(fēng)量應(yīng)在1.2～1.4萬m3/h(額定為1.5萬m3/h)，返料風(fēng)母管壓力從冷態(tài)試運情況看應(yīng)在25～30 kPa之間，為保證返料正常應(yīng)盡可能的高一些。能否長周期運行以及運行效果需要做實際試驗確定。

7 需要優(yōu)化的問題點

(2)修改熱工邏輯，保證不因返料風(fēng)機跳閘出現(xiàn)機組BT，包括返料風(fēng)機全停的延時和返料風(fēng)母管壓力定值修改，還有自動掉連鎖問題。

(3)從上圖250 MW運行工況看，#1，#3分離器灰量較多，溫度較高(#3號913 ℃，#1號890 ℃，#2號730 ℃)，#2分離器分離灰量較少，存在三臺分離器工作出力不均勻的問題，造成中部回料量較少，床溫難以控制。中部床溫比兩側(cè)平均高出20 ℃。可以適度加高#2分離器中心筒高度或者增加導(dǎo)流板，使3個分離器分離和回料均勻。

(4)目前，兩臺爐尾部煙道積灰仍然較為嚴重且運行床溫較高，可適度加高旋風(fēng)分離器中心筒高度，增加分離效率，控制床溫，提高經(jīng)濟性。

(5)目前，我廠返料風(fēng)機電機裕量都較小，可以考慮更換較大額定電流的電機以確保單臺返料風(fēng)機可靠運行。

8 我廠存在的風(fēng)險及處理辦法

8.1 返料器堵塞

8.1.1 現(xiàn)象

旋風(fēng)筒料位上升，返料閥差壓、密度均上升；返料閥灰溫度降低，風(fēng)室風(fēng)量降低，風(fēng)壓上升，分離器上下壁溫差大，旋風(fēng)筒出口煙溫上升；爐床溫上升，床壓下降；分離器分離效率降低，飛灰變粗；各靜壓測點顯示為正壓。

8.1.2 原因

單臺返料風(fēng)機運行，返料閥風(fēng)量或風(fēng)壓不足；旋風(fēng)筒保溫、防磨材料脫落；返料閥兩側(cè)風(fēng)室風(fēng)帽堵塞，充氣口松動風(fēng)口堵塞；料腿內(nèi)結(jié)渣。

8.1.3 處理

再啟動一臺返料風(fēng)機，增加返料器流化風(fēng)量，提高流化風(fēng)壓。必要時啟動備用高壓流化風(fēng)機；對流化風(fēng)量和返料風(fēng)量進行反復(fù)的加減，加強返料器內(nèi)的擾動；先加返料風(fēng)量，后加立管流化風(fēng)量；適當(dāng)降低一次風(fēng)流化風(fēng)量，改善顆粒尺寸；若處理無效，且發(fā)展嚴重，匯報值長，申請停爐。

8.2 床溫偏差大或出現(xiàn)翻床現(xiàn)象

應(yīng)立即啟動備用返料風(fēng)機，調(diào)整風(fēng)量使床溫、床壓及返料風(fēng)溫風(fēng)壓正常。

9 結(jié)束語

通過上述試驗得到的結(jié)果可以看到，采用單臺高壓風(fēng)機一直在峰值運行是可以達到行業(yè)標準的，并且跟兩臺風(fēng)機運行數(shù)據(jù)進行對比可以發(fā)現(xiàn)，單臺運行可以節(jié)約更多的能源，減少運營成本，目前單臺返料風(fēng)機全天用電約8 000 kWh，兩臺爐4臺運行全天耗電為32 000 kWh，每度電折合電價0.5元，全天需花費1.5萬元，全年在500萬元左右。如果雙爐單臺可靠運行，全年可節(jié)省200余萬元費用，但是這種運行模式需要對鍋爐的一些數(shù)據(jù)進行重新設(shè)計，以防止返料風(fēng)母管因為壓力而損壞，在連接上應(yīng)該改為單臺持續(xù)運轉(zhuǎn)，其他兩臺作為備用來設(shè)計，在未來的新廠房中，在施工前一定要對線路進行仔細研究，一免造成后期造成資源的浪費以及能源的不必要浪費。