循环流化床物料循环系统故障原因分析及解决措施.docx

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循环流化床物料循环系统故障原因分析及解决措施

循环流化床锅炉物料循环系统故障原因分析及解决措施

班级：

2003级

姓名：

李合成

指导教师：

王永征

摘要：

物料循环系统是流化床锅炉燃烧系统中一个极其重要的部件，它一般有燃烧室、返料装置和立管组成，其返料装置是关系锅炉燃烧效率和运行调节的一个重要部件，其工作的可靠性对循环流化床锅炉的安全经济运行具有重要影响[1]。

物料循环系统在运行中常见堵塞、分离效率下降、烟气反窜等问题，针对这些问题，并结合笔者所在公司锅炉物料循环系统有关系统故障实例，分析了这些问题的结构及运行上原因，并提出了防止措施，说明了从运行及检修中加强对返料装置正确维护操作的重要性。

关键词：

循环流化床物料循环故障原因解决措施

摘要

1、概述··········································1

2、物料循环系统结构及工作原理···················1

3、物料循环系统出现的问题及防止措施·············3

3.1物料堵塞······································3

3.1.1堵塞原因分析································4

3.1.2防止措施及处理······························4

3.2分离效率下降·································4

3.2.1原因分析···································4

3.2.2处理措施····································5

3.3返料阀烟气反窜································5

3.3.1烟气反窜的原因······························5

3.3.2处理措施····································6

3.4结焦··········································6

3.4.1原因分析····································6

3.4.2处理措施····································7

4、结论··········································7

参考文献·········································8

致谢·············································8

循环流化床锅炉物料循环系统故障原因分析及解决措施

1、概述

循环流化床锅炉可以分为两个部分。

第一部分有炉膛（流化床燃烧室）气固分离设备（分离器）、固体物料再循环设备（反料装置、反料器）和外置换热器等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。

第二部分为尾部对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等。

流化床是近几十年才发展起来的新生事物，它的设计及运行都有待不断积累经验去完善。

相对于常规煤粉炉，它主要增加了一套物料循环系统，即燃料在循环过程中燃烧与放热。

物料循环系统可谓是流化床锅炉燃烧系统中一个核心部件，它的工作状态，直接影响到锅炉的燃烧效率、负荷调节能力和锅炉安全运行。

因此有必要对循环流化床锅炉物料循环系统故障原因、处理、预防措施等方面进行分析并提出解决办法，不断提高运行水平。

2、物料循环系统结构及工作原理

物料循环系统一般由燃烧室、返料器和立管组成，物料在循环流化床锅炉中正常循环是锅炉安全、可靠运行的前提。

为保证循环物料稳定流动、返料装置应当满足以下基本要求：

1、物料流动稳定。

由于循环的固体物料温度较高，返料装置中又有充气，在设计时应保证物料在返料装置中流动通顺，不结焦。

2、气体不反窜。

由于分离器内的压力低于燃烧室的压力返料装置将物料从低压区送到高压区，必须有足够的压力，来克服负压差既起到气体的密封作用而又能将固体颗粒送回床层。

对于旋风分离器，如果有气体从返料装置反窜进入，将大大降低分离效率，从而影响物料循环和整个循环流化床锅炉的运行。

3、物料流量可控。

循环流化床锅炉的负荷调节很大程度上依赖于循环物料量的变化，这就要求返料装置能稳定的开启或关闭固体物料的循环，同时能够调节或自动平衡固体物料流量，从而适应锅炉运行工况变化的要求。

为满足上述基本要求，返料装置一般由料腿和阀两部分组成。

料腿的主要作用是形成足够的压力来可服分离器与炉膛之间的负压差，防止气体反窜；而阀则起调节和开启或关闭固体颗料流动的作用。

在各种类型的返料装置中，料腿的差别不是很大，主要差别在于阀的部分[1]。

从物料循环系统来看返料器和立管的作用相当于一个控制器，大型循环流化床锅炉在立管和返料器之间一般都设有低速流化床热交换器，在热交换器中布置有蒸发管、过热器或再器的受热面。

从分离器分离下来的高温灰粒子经这些受热面冷却用返料器送回炉膛，成为调节炉膛温度的有效手段。

同时返料器可以根据锅炉负荷变化的要求，调节循环灰的输送量，从而调节炉膛的粒子浓度和负荷沿炉膛高度的分布。

返料器分机械式和非机械式两种，一般来讲，机械式靠机械构件动作来达到控制和调节固体颗料流量的目的。

非机械式返料器靠松动风和流化风来返送物料，无转动机构，能圆满完成在高温条件下返送大量高温固体物料的任务，同时还可以根据锅炉负荷的要求，方便调节物料循环量。

因此，非机械式返料器在流化床燃烧中得到了广泛应用。

非机械式返料器分阀型和自动调整型两大类。

在阀型返料器中，来自分离器的固体颗粒靠重力以非流化状态，沿立管下流，送入松动风，使颗粒间流动气体对颗粒的曳力超过颗粒间的内磨擦力，则料腿中固体颗粒就以移动床的形式送入阀型返料器；然后返料器将物料送入流化床燃烧室内再次燃烧。

阀型又分为U型、L型、丁型等形式[2]。

图1为笔者所在公司75t/hCFB锅炉返料器类型。

（图一）

研究表明，阀型返料器结构简单，输送能力强，可通过改变松动风和返料风量的大小来调控飞灰粒子的流速，自动调整型返料器没有调控物料流率的功能，只有自动适应需送物料的能力。

3、物料循环系统出现的问题及防止措施

物料循环系统由高温旋风分离器、立管、U型阀返料器、流化风室及输送风室等组成，这种物料循环系统目前应用最为广泛。

随锅炉容量、布置方式不同其结构尺寸有所差异，主要是立管和流通截面大小不同。

设计时要求立管有一定高度，以便积存一定高度的物料，用来提供物料由分离器返送燃烧室的动力。

返料阀流通截面积是设计时另一个需要注意的地方，应根据物料循环量大小设计合适的流通截面，使物料在返料通道中能有一定充满度，并以适应速度移动，防止燃烧室烟气进入返料器，造成结焦。

3.1物料堵塞

物料堵塞是运行中一个最常见现象。

运行中若发现料层差压急剧下降，床温升高，输送风压上升，松动，输送风量减小，则可能出现了堵塞现象，返料器堵塞后，通过返料就地观察孔可观察到循环物料淤积不动或流动很缓慢不顺畅。

3.1.1堵塞原因分析：

（1）返路中耐火材料及耐磨浇注料等塌落，大块异物堵塞通道，返料风量太小，物料无法返送；

（2）运行中返料器流化风机故跳闸；

（3）锅炉加负荷时返料风量未及时跟上；

（4）返料风帽小眼堵塞，或返料风室积灰堵塞；

（5）返料器发生结焦；

（6）返料风量调整不当。

锅炉在启动及运行过程中返料器多次因耐火材料及耐磨浇注料塌落、运行人员返料流化风及输送风量调整不当等原因而堵塞。

3.1.2防止措施及处理：

（1）立即停止给煤，待床温回到正常范围内再调整给煤。

（2）立即进行放灰使返料器上部压力变负压（根据笔者运行经验，如堵塞发现及时，可通过提高负压，降低二次风量，一般可将返料抽通，使返料器上部变负压）。

（3）返料堵塞后应降负荷运行，未处理好禁止加负荷。

（4）经多方调整后，返料器仍堵塞实在无法维持锅炉运行时，应申请停炉处理。

3.2分离效率下降

高温旋风分离器结构简单，分离效率高，是循环流化床锅炉中应用最广泛的一种气固分离装置，在实际运行中常常会有多方原因造成分离效率下降。

3.2.1原因分析：

影响分离效率的因素有很多，如形状、结构、烟气流量、温度、颗粒浓度、粒度、密度等，运行中效率明显下降的可能有以下因素：

（1）塌落从而改变了其基本形状；

（2）分离器与立管密封不严导致空气漏入，产生二次携带；

（3）床层流化速度低，循环灰量少且细，分离效率下降。

需要强调的是：

漏风对分离效率的影响非常大。

正常状态下分离器旋风筒内静压分布特点为外围高中心低，锥体下端和灰出口处甚至为负压，若有空气漏入，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，并且可能引起结焦，故漏风问题不可轻视。

3.2.2处理措施：

（1）发现分离效率明显下降应先检查是否漏风、窜气、如有应解决好漏风，窜气问题。

（2）检查分离器内壁磨损情况，若严重则需进行修补。

（3）检查燃煤颗粒度和流化风量，应使流化风量与燃煤粒度相适应，以保证一定循环物料量。

3.3返料阀烟气反窜

U型阀属自动调整型非机械阀，是目前循环流化床锅炉中应用最广泛的一种物料返送装置，是物料循系统的关键部件。

在运行中主要作用是：

1、把循环灰由低压区输送到压力较高的燃烧室；2、防止燃烧室烟气反窜进入分离器。

一旦发现烟气短路，物料循环被破坏，返料阀将无法正常运行。

3.3.1烟气反窜的原因：

（1）返料阀立管料柱太低，不足以形成料封，被返料风吹透；

（2）返料风调节不当，使立管料柱流化；

（3）返料器流通面积较大，循环灰量较少，燃烧室烟气吹进返料器。

从原理上来说，U型阀属自动调整型通流阀，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；返之，循环灰量少则立管料柱高度随之减少，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，从而引起返料阀烟气反窜，飞灰循环被破坏。

3.3.2处理措施：

（1）设计时应保证一定立管高度，返料器流通截面应根据循环灰量适当选取；

（2）对小容量锅炉，因立管较短，应注意启动和运行过程中对返料阀的操作；

（3）投返料时，要等分离器下部积累一定的循环灰后，缓慢开启返料风，注意立管内料柱不断流化；

（4）压火后热态启动时，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；

（5）发现烟气反窜时可关闭返料风，待返料器内积存到一定循环灰后再小心开启返料风，并调整到适当大小。

3.4结焦

结焦也是高温旋风分离器物料循环系统常见故障。

其根本原因是物料温度过高，超过了灰渣的变形温度而粘结成块。

结焦后形成的大渣块能堵塞物料流通返路，引起运行事故。

结焦部位可能发生在分离器内、立管内和返料阀内。

3.4.1原因分析：

（1）燃烧室超温。

高温分离器运行时温度与燃烧室温度相近，有的甚至高于燃烧室温度。

如燃烧室超温则进入旋风分离器的循环灰温度容易超过灰的变形温度，甚至引起未燃碳的二次燃烧从而引发结焦。

（2）物料循环系统漏风。

正常工况下物料循环系统应无漏风，旋风筒内烟气含氧量少，循环灰以一定的速度移动，停留时间较短，因此不足以引起循环灰燃烧；反之若有漏风，则容易引起循环灰残碳燃烧而引起结焦。

（3）循环灰中含碳量过高。

如锅炉点火启动时燃烧不良或运行中风量与燃煤粒度匹配不佳，或燃用矸石、无烟煤等难燃煤，因其挥发份少细粉量多，着火温度高，燃烧速度慢等原因，都可导致过多未燃细碳粒进入旋风分离器内而使循环灰中含碳量增加。

灰中含碳量高则增大了结焦可能性。

（4）循环灰量太少。

灰量少则使得循环灰在物料循环中移动太慢，也易使燃烧室烟气携带煤粒倒卷吹入返料器，也易引起结焦。

3.4.2处理措施：

（1）使用燃煤其粒径配比尽量与设计一致；如煤种变化后灰熔点降低则燃烧室温度应进行相应调整，燃用矸石、无烟煤等劣质煤尽早按一、二次风比投入二次风，以加强煤在燃烧室中的燃烧，减少在物料循环系统中的后燃；制煤设备应及时调整以达到粗细颗粒的合理配比。

（2）运行中应密切监视高温旋风分离器温度，发现分离器超温调节风煤配比控制燃烧室温度，如不能控制应紧急停炉查明原因。

（3）检查物料循环系统的密封是否良好，发现漏风应及时解决。

4、结论

流化床锅炉返料器的运行受设计、安装、运行调整等诸多因素的影响，作为运行人员，则应努力提高自己的理论及实践水平，运行中勤动眼，勤动脑，根据各种不同实际情况灵活机动处理，在操作实践中不断积累操作经验，日臻提高运行水平，使循环流化床锅炉技术逐步成熟与完善。

参考文献：

1、路春美、程世英、王永征《循环流化床锅炉设备与运行》，北京中国电力出版社。

2003

2、吴志敏《循环统化床锅炉》武汉电力学校。

2002

3、刘伟《锅炉运行规程》。

2005

4、《协鑫科技》上海2006N01

致谢：

本论文有导师王永征教授逐章逐节仔细审阅，并与作者进行了反复讨论，并提出很多宝贵意见，在此表示深切的感谢！

山东大学毕业设计（论文）成绩评定表

学院：

能源动力学院班级：

2003级

姓名

李合成

设计（论文）成绩

设计（论文）题目

循环流化床物料循环系统故障原因分析及解决措施

指

导

教

师

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阅

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辩

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注：

设计论文）成绩=指导教师评定成绩（30﹪）+评阅人评定成绩（30﹪）+答辩成绩（4﹪）