循环流化床锅炉蒸汽参数异常优化方案

【简述】

循环流化床锅炉蒸汽参数包括过热蒸汽温度、压力及再热蒸汽温度、压力，保证蒸汽参数稳定是保持汽轮机能够安全经济运行的前提。由于循环流化床锅炉蓄热量比较大，在正常运行时，其蒸汽参数比较稳定，但同时也会因参数调节时滞性强，尤其在运行工况发生变化时要求调节具备一定提前量，不容易很快达到新的平衡，不能实现蒸汽参数快速重新稳定。

循环流化床锅炉蒸汽参数不合格的现象主要有：

（1）过热蒸汽温度过高或过低。

（2）过热蒸汽压力过高或过低。

（3）再热蒸汽温度过高或过低。

（4）再热蒸汽压力过高或过低。

（5）两侧过热器蒸汽存在偏差。

【原因分析】

（1）床温太高。炉膛内过热管屏吸收的辐射传热量增大，管内蒸汽温度上升，反之则下降。床温越高，密相区风燃烧份额越大，则汽温越会降低；反之则汽温上升。

（2）减温水系统故障，减温水流量或压力变化会引起蒸汽温度发生改变。

（3）汽机高加故障，自动切除，减温水温度降低。在相同负荷时，由于减温水温度降低，给水要达到相同温度的蒸汽需要吸收更多热量，锅炉燃烧必须加强，烟气温度或流量必然增加，根据对流传热的特点，锅炉尾部烟道内对流过热器吸收热量增加，所以过热蒸汽温度上升。

（4）炉膛内床层密度增大，颗粒浓度增大，颗粒携带热量增加，热量平衡被打破，单位体积蒸汽的热量增加，蒸汽温度上升。

（5）锅炉负荷增加。当锅炉负荷增加时，床温随之上升，同时烟气流量、温度和流速增加，过热器辐射、对流吸热量增加，其增加速度大于因负荷增大使蒸汽流量增加的速度，所以过热蒸汽温度会上升。

（6）再热器蒸汽温度、压力的变化取决于汽机高压排汽温度及压力的高低。

（7）两侧过热器与再热器汽温之间的偏差。与常规锅炉一样，炉内空气动力场对过热器汽温也有影响。在循环流化床锅炉中，影响烟含沿炉宽度分布不均的主要有三个原因：

1）循环流化锅炉的旋风分离器多布置在二级过热器之间或在过热器后，并在过热器区的水平烟道两侧引出烟气进入旋风分离器。这种布置必然会引起烟气流量炉宽方向的不均匀性，即两侧大中间小，从而引起各过热器管屏间的热偏差。

2）循环流化床锅炉的稀相区多布置有二次风，切向四角布置或对冲布置等，若二次风安装高度不当，也会引起烟气沿炉宽方向的不均匀而造成各管间的热偏差。

3）中、高参数的低倍率循环流化床锅炉一般都有几个床，现有35～75t/h级的循环流化床锅炉多为2个或6个床，在低负荷参数时若停止其中一部分床的运行，也会引起过热器各管间的热偏差，热偏差大时可能引起过热器局部管子超温。(www.xing528.com)

（8）炉膛或尾部受热面积灰情况会影响对流过热器传热效果，使蒸汽温度发生变化。如果积灰严重，减弱过热器吸热量，会造成蒸汽温度下降。而炉膛水冷壁管积灰严重，会造成炉膛温度过高，对流过热器所处空间内烟气温度上升（锅炉负荷不变的情况下），蒸汽温度上升；反之则汽温下降。

循环流化床锅炉中影响过热器汽温的特殊因素很多，且各因素之间互相影响。实际运行中，一般都是几个因素同时起作用的。当几个因素共同作用时，汽温可能有很大的变化。

【处理及改造方法】

循环流化床锅炉对汽温的控制在汽侧方面与煤粉炉基本相同，在烟气侧因两者燃烧方式存在区别调节手段有所不同。

一般来说，主汽温度随床温的升高而升高，随床温的降低而降低。由于循环流化床床料蓄热能力很大，当负荷发生大幅度变化时床温变化并不很大，所以循环流化床锅炉的汽温相对来说比较容易控制，当负荷增加时，床温有上升趋势，汽温也上升；当负荷降低时，床温有下降趋势，汽温也随之下降。当然这不是绝对的，这跟机组的结构特点和容量大小有关系：如果锅炉过热器以对流过热器为主，负荷升高时，颗粒浓度增大，对流受热面吸热量增加，过热器汽温上升；但辐射式过热器吸热量只与温度水平成正比，只要炉膛上部悬浮空间的温度不上升，其汽温就不会上升。改变一次、二次风配比也可以改变炉膛内密相区和稀相区的燃烧份额，从而改变床温以达到调节汽温的目的。另外，处于尾部竖直烟道内的高、低温过热器还可以用调节烟气挡板的方法调整汽温，适当关小烟气挡板，汽温下降；反之则上升。

对于再热汽温的控制，其变化基本与过热汽温相同，只是在时间上存在一些滞后。循环流化床锅炉在炉膛内布置了屏式再热器，具备辐射式过热器的某些特点。在煤粉炉中再热器多布置成对流式，或以对流为主，有显著的对流特性。再热器蒸汽压力低，其比热较过热器小，吸收同样热量时再热汽温的变化大。此外，由于再热蒸汽是汽轮机高压缸的排汽，低负荷时汽轮机排汽温度低，使得再热器需要吸收较多热量才能汽温达到额定值，所以再热汽温对工况变化较敏感，波动范围大。再热蒸汽温度的调节方法有两种：东锅出产的135MW 等级循环流化床锅炉的烟气挡板在低温再热器之后、省煤器之前。低温过热器和低温再热器之间用分隔墙来分离，调节这两个挡板的开度可调节流经两者的烟气流量，从而使两者的吸热量各不相同，达到调节汽温的目的。调节时应注意使过热器和省煤器烟气挡板的开度之和不小于100%。分隔烟气挡板布置方式如图3-3所示。以上汽温调节方法均属于烟气侧方面调整，但烟气侧调整也有缺点：

（1）改变一、二次风配比会直接影响负荷，打破物料及热量的平衡，甚至破坏床层的流化状态。

（2）调整引风机和一、二次风机出力的大小，会使烟气量增大，排烟热损失增加，锅炉热效率下降。

（3）增加一、二次风机的电能消耗，机组经济性下降。

图3-3　烟气挡板结构示意图

1—低温再热器；2—高温过热器；3—低温过热器；4—烟气挡板

（4）烟气量增大，烟气流速升高，锅炉对流受热面及炉膛内水冷壁、旋风分离界各部分磨损加剧。

（5）过量空气系数增大，使烟气露点升高，烟气中水分结露与其中的SO2 反应生成硫酸，尾部烟道发生低温腐蚀。

过热器再热器蒸汽温度都可以用混合式减温器来调节汽温，而且也可以用此消除两侧管壁的温度差。过热器采用二级减温器，第一级为粗调，布置在低温过热器出口与屏式过热器入口管道上；第二级布置为细调，位于屏式过热器与高温过热器之间的连接管道上。再热器也有两级，第一级布置在低温再热器进口集箱前的管道上，作为事故喷水减温；第二级布置在低温再热器到屏式再热器的连接管道上，作为微喷减温。混合式减温器调节汽温效果较好、结构简单，操作方便，但这样会降低锅炉热效率。

【事故案例】

某厂2台240t/h高温高压循环流化床锅炉自从投运以来一直存在主蒸汽温度过低的现象，带额定负荷（57MW）时一般在510℃以下，严重影响机组的热效率。

原因分析为：尾部受热面积灰严重，经检查高温过热器和低温过热器表面和管间均有积灰现象，所积的灰主要是细颗粒灰物理沉积所致。由于该厂锅炉采用声波吹灰器进行吹灰，除灰能力相对比较小，造成水平铺设管上部积灰，立管表面也挂有积灰，排烟温度高，最高可达180℃以上。声波吹灰器采用压缩空气作为动力，有时压缩空气压力较低或电磁阀漏汽，造成吹灰器除灰能力下降。

技术改造方法：采用蒸汽吹灰器，蒸汽来自厂用蒸汽，汽压0.8MPa，汽温300℃以上，投用后效果较好。主蒸汽温度一般维持在538℃左右，满足汽机安全经济运行的要求，提高了机组热效率。