循环流化床锅炉燃烧故障与处理

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12、运行过程中参数之间的关联性分析与调整手段

     锅炉运行中，各个系统之间以及不同地点的监控测点所反映出来的运行数据，实际上都或多或少地存在着某种直接和间接的关联关系，优秀的操作人员能够通过这些参数的变化所反映出来的客观规律进行准确的状态判断，并且可以根据这些关联情况和各测点数据绝对值的变化程度采取相应的对策，以应对各种复杂的运行工况。作为运行人员和锅炉工程师，需要简化基本操作工艺，准确无误地对运行规程和检修工艺深入理解，做到对CFB锅炉设备的充分理解，了解冷热态下运行参数相互之间存在的必然联系，并将专业知识运用到实际的运行操作和设备检修工作中去。

     这里，我们要强调一些传统意识上容易被人忽略的几方面参数，这些参数与循环流化床锅炉运行特性紧密相关，并不是一般意义上的所谓参考测点。

a 省煤器出水温度。

b 锅炉尾部烟道前转向室烟温。

c 物料循环返料系统的旋风分离器后烟气压力、烟温。

d 沿炉膛高度分布的各段密相区和稀相区压力、温度。

e 返料器风室压力、温度以及回料腿温度。

     常规的运行测点参数的解读和常规调整技术，已被广大的CFB锅炉工程师、运行人员和专家多次重复灌输和充分理解，这里不想多加赘述。作者想强调的是本段文字上述五个方面测点参数的分析理解和实际应用，可以给用户设备管理和技术改造带来相当不错的经济效益，提高设备运转的安全可靠性。

     很多厂只是一般性地将省煤器出水温度作为参考测点，并没有很关注它的实际变化过程和运行影响。其实，这一测点尤其很特别的重要性，尤其对那些减温水量长期居高不下、汽温异常高或低、排烟温度高、个别受热面温升超高、非磨损性爆管事故频发的CFB机组来说更为重要。对传热的分析，要求我们能够通过运行数据来诊断设备的热量分布情况，了解从省煤器水的加热到水冷壁蒸发、各段过热器和再热器以及空气预热器的炉本体整个受热面的吸热量分配情况，以便分析受热面工质和烟气的传热到底发生了哪些异常情况，其入手点就在于首先要关注到省煤器内水的单介质吸热情况。

     水的加热过程温升分析和热量计算非常单一而准确，而局部水冷壁传热存在着汽水混合物焓值随干度变化的影响，过程相对复杂，尤其是超临界机组更是如此。但是，如果我们利用饱和蒸汽焓值和省煤器出水焓值之间的差值，加上主蒸汽流量扣除减温水量以后的蒸发量结果，就可以很精确地计算出到底蒸发段吸收了多少热量，省煤器究竟得到了多少热量，完全解决了省煤器和水冷壁各自吸热量的精确定量问题。这样的做法，为这两部分水侧受热面的技术改造提供了参考依据，避免盲目地增减其受热面面积。

     当省煤器吸热量已超过允许最大热量时，会造成该省煤器出水温度与汽包的欠焓不足，有可能产生省煤器的局部沸腾。此时，你就不可以通过增加省煤器面积来直接降低排烟温度和提高蒸发能力了，只能是设法采取翼型水冷壁附加受热面方式，增加水冷壁部分的传热面积提高其蒸发量，达到间接降低排烟温度的目的。由于大多数亚临界以下的CFB机组，其省煤器的温升大约只有8～12℃，这么点儿的温升在具体测量省煤器出口温度时，需要多几个同位置水温热电阻或热电偶，来测量出精确的出口水温，即所谓“热电阻堆”的概念：用多个测点的平均值来表征该点实际测量值。

     作为运行优化，省煤器出水温度对决定锅炉紧急停机后的保护和恢复启动还有好处。当电厂出现厂用电停电等事故引起意外停炉时，在上水恢复水位的过程中，要依靠降压后的省煤器出口温度和附近烟温来判断能否向汽包进水。上水条件在于省煤器出水温度与汽包壁温的温差不能超过50℃，且尾部烟温也不太低。此时，如果汽包水位计能够“叫出”水位、停炉时间也不超过数小时且紧急停炉时汽水系统阀门封闭很及时，假如发现省煤器出水温度高于230～260℃、与汽包饱和壁温温差不大于45℃，同时保证省煤器附近烟温不低于180～250℃，可以缓慢向锅炉上水，直至看到汽包出现正常水位，完全没有安全问题的顾虑，除非意外停炉时风机没有及时停运、汽水系统封闭又不及时，有可能存在非常严重干锅状态。这样的能不能上水由省煤器出口温度说了算的做法，必然会节省很多启动恢复时间，对直流炉来说其益处更大。对省煤器出口温度的检点，对其他参数的控制同样可以发挥一定的作用。比如说针对减温水的调节、料层厚度的控制参考、床温的异常变化和漏风的间接影响等等，都有一定参考作用，限于篇幅不再赘述。

     锅炉烟气通流部分中，转向烟室温度、分离器后烟气温度和空气预热器后的排烟温度场是CFB机组仅有的可以采用网格法标定和精确测量的区域，除此以外的其他区域受到了高浓度颗粒、受热面传热和局部漏风的限制，找不到足够的扩容空间来实现温度场的相对均匀，运行测点的精确度就无法保证。因此，关注这些测点对我们诊断CFB设备炉内过程有极大的好处。

     与煤粉炉很相似，转向室烟温与汽温的跟随性良好，但不能替代分离器后邻近的烟温测量对汽温的快速灵敏性。转向室烟温还有一个好处是对能否获得稳定燃烧进行评判，了解各类煤种在一定负荷下可否可靠着火。燃烧的相关分析中，除了对床温和炉膛烟温的监控以外，还必须结合返料器回料腿温度和转向室烟温来综合考虑。

     转向室烟温是经过二次扩容后获得的稳定平均烟温，无法对左右侧多个分离器后的多边界烟温偏差进行，烟气流程的偏斜影响已经变得相对模糊。而分离器后的烟温和压力，可以非常迅速而直接地反映出各个分离器之间的运行性能偏差。通过分离器出口压力与炉膛出口压力的差值分析，结合回料腿温度、分离器下方立腿温度、返料器小风室风压和高压流化风支管流量，我们能够利用中间储仓式制粉系统的基本原理，结合循环返料系统的特点快速诊断出个别分离器和循环回料系统所存在的性能偏差，甚至明确回料量差异、返料装置漏风、积灰偏差程度以及阻力分配的基本情况，并找出其中原因而加以合理处置。

     事实上，在我们点火启动时，能否撤出油枪关键在于使床料已达到稳定连续着火状态，其判据必须是在合适床温下结合回料腿温度来掌握，避免来回进行油枪的投停，使点火过程风量的调整也变得比较简单一些。一般来说，回料温度的异常标志着循环返料系统的不顺畅，升降温度的波动状态显示了返料器或分离器的稳定性，甚至也标志着对应局部布风板上料层上方的悬浮段燃烧稳定性和灰浓度的分布是否正常。

     另外要强调的是，料层厚度通过床压来间接反映，也可以在DCS系统上做一个专用修正程序，来描述实际床压和厚度的对应关系。首先，将空床床压的零压基准点对应的料层厚度确定出来，将该厚度下虚拟床压的折算值作为常数，按照常规床压加该常数作为最终运行床压计算显示值，可以相对精确地反映出热态料层厚度。一般来说，大多数CFB锅炉的床压测点都会布置在炉膛燃烧室的下部边角区，位于布风板表面上方200～240mm高度上，炉外测压平衡容器上附带有定期反吹扫补偿式定期清理装置。

     而其他密相区、稀相区的更多高位炉膛压力测点，更多地反映出物料的局部灰浓度分布情况，为我们控制循环灰量和床温控制提供了有益的参考，是一个构建出炉内合理的流态化过程不可或缺的重要数据集合。

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13、空气预热器和炉本体漏风带来的运行调节问题

     空气预热器和炉本体的漏风会带来以下几个问题：

a 排烟温度提高和烟气量增加，使锅炉排烟热损失有所增加，炉效下降。

b 一次风的泄漏降低了一次风压，减少了布风板有效流化风量。

c 相同送风量下，会减少锅炉有组织总风量，对CFB炉型燃烧调整不利。

d 炉膛左右侧漏风不均衡时，对布风板平衡配风和均匀流化燃烧过程不利。

e 有组织入炉风量的减少，会增加一次风机和二次风机电耗，使机组的厂用率提高。

f 严重的漏风会引起缺氧燃烧和机组限负荷运行问题，机械未完全燃烧损失增加，炉效下降。

g 当由于振动、烧损、膨胀等异常造成一次风机和二次风机出口侧膨胀节破裂或者风道撕裂时，往往会破坏料层正常流化，不利于燃烧稳定和物料循环返料过程，可直接导致意外停炉事故。

     鉴于以上几条理由，我们针对漏风大的CFB锅炉要尽早予以停炉处理，诊断出泄漏点和泄漏原因，通过合理可靠的措施和技术手段消除漏风因素，保持好空气预热器的严密性和机械可靠性，尤其是300MW级及其以上大型循环流化床锅炉，其回转式空气预热器的漏风问题显得尤为重要。

     这些年来，多层齿状环向扇形板密封和轴向筒壁密封已成为回转式空气预热器改造的主流方向，除此以外也认识到了密封间隙尽量调小和扇形板多跨距分段处理的重要性。材料学方面采用了软硬材质差异的磨损件，使密封片的硬度略低于被密封基面，避免了刚性材料的硬碰硬损伤，大大降低了转动设备卡涩的故障率，使回转式空气预热器的意外停运事故率降低到最低程度。一些用户采用了反向旋转技术，使空气预热器在正常运转一段时间后，及时定期反转运行，然后按同等周期反复调整转向得以自适应，防止了密封间隙的异常变形扩展，对降低空气漏风率和提高机械可靠性有一定的好处。对于传热元件盒，每次检修应当检查一下，保持内部的畅通，及时更换锈蚀的传热波纹薄板，对防止堵塞和保持设计传热性能有很大的好处。

     事实上，空预器的烟气、空气通流截面被严重堵塞后，会增加回转式空气预热器的漏风率，任一并联通道的阻力增大，都会迫使流体向着比较容易逸出的方向行进，而流化床位于空气预热器附近的一次风压和二次风压分别高达16～23kPa和8～15kPa；由于存在一段压差约为650～1100Pa的循环物料分离器的缘故，相同位置的烟气侧压力却比同容量煤粉炉大一些，约为-2.4～-3.8kPa。而对于同等容量的煤粉炉来说，空气预热器附近的一次风压和二次风压分别为 7～13kPa和2.5～5kPa；由于没有大压差阻力构件，相同位置的烟气侧压力却比同容量流化床小一些，约为-1.5～-2.7kPa。两者相比，循环流化床锅炉的空气侧对应烟气侧的压差显然要比煤粉炉大许多，因此在同样的密封间隙下，CFB空气预热器漏风要比煤粉炉的漏风量大许多，也就不难理解为什么要求人们更关注CFB机组的漏风率问题了。这就是CFB锅炉选择四分仓回转式空气预热器、将单通道一次风限制在双通道的二次风中间的原因；一般煤粉炉多选择三分仓的回转式空气预热器，而对于那些从预热器后抽取热风的一次风机布置方式，甚至于可以采用两分仓回转式空气预热器，因为这种情形下的漏风更易于处理。

     在运行中一旦我们发现空气预热器漏风较大却不能停运机组时，我们可以从几个方面来调整我们的运行对策。

a 料层厚度的控制

漏风较大时，不宜采用太厚的料层高度。对于300MW机组单布风板90～115m2面积的CFB，其料层厚度此时以保持1050～1200mm为好；而对于双床分别为45～60m2面积的CFB，其料层厚度此时以保持850～1100mm为好。这样做的好处是不至于过分憋风，能够减少一些空气侧阻力和脉动现象，对减少漏风有好处，有利于风压和风量的维持。从配风方式来讲，漏风较大的炉子配风操作时不宜将风门关得很小，以避免形成大的流通阻力，防止因料层厚度和风阻的双重作用造成漏风进一步加剧，使炉内缺风情况加重。

b 运行氧量的控制

对于漏风较大的CFB机组，要随时注意观察和控制空气预热器前后的氧量变化。在55%以上负荷下，CFB运行中的炉膛出口氧量即空气预热器前氧量一般应控制为3.0%～4.5%的氧量，对应的二次风率按照跟随氧量原则来调整。当漏风达到15%～23%或以上程度时，锅炉的运行效率之低、燃烧配风氛围之恶劣是不能接受的，最好停机处理。此时表现出来的排烟氧量至少在7%～9%以上，如果此时炉膛出口氧量已经受到明显限制的话，则不建议CFB机组在很高的负荷下运行，至少应限制为75%BMCR以下负荷。此时应以炉膛出口氧量能够实现3.5%～4.5%的最高负荷，作为实际运行的最大机组负荷，决不能在3%以下缺风工况下勉强加大机组负荷，否则有可能形成高炉温结焦、床温不稳定、燃烧效率低下、燃料燃尽度差和尾部烟道二次燃烧等降低炉效、产生事故的不利因素

c 高灰分煤质的问题

对于燃用褐煤、石油焦、洗中煤、煤泥等细末很多的燃料，应注意控制炉膛各段压差。炉膛上部压差此时不宜超过3.0kPa，太高的物料循环灰浓度会导致回料器塌灰、炉温失控或燃尽不足，此时以控制在1.5～2.5kPa为好，这一条适应于100MW以上各容量CFB锅炉。在漏风较大的情况下，过高的灰浓度不利于二次风在炉膛中心区域的均匀穿透，未燃尽颗粒群表面的氧气渗透作用减弱，飞灰可燃物含量会显著增加。

d漏风部位的检查

运行中应重点针对膨胀节等关键漏风部位进行认真的漏风试验和运行巡检，及时发现问题。正压侧烟风道比较好检查，飘带、粉尘、烟雾、噪音等方法都可以看出来；而负压侧烟道则相对麻烦些，尤其是负压较小的炉膛出口等微负压段要麻烦些，检查环境也比较恶劣，严重漏风可以听到漏风点的噪声，普通负压段漏风可以通过吸附烟雾、粉末粉尘和纤维质小布片来发现。

e膨胀节的漏风

可以通过多层迷宫密封结构改进、增加密封吹扫风、耐火层膨胀缝改良、金属材质的填充方式改进等手段来消除膨胀节漏风问题，各个膨胀点要注意留好膨胀间隙裕量，并注意受力分布和结构形状。有时，可以用金属膨胀节来替代高温段的那些非金属膨胀节，膨胀节的内外筒体之间至少应有双层的错位迷宫式密封，杜绝那些单层内置封闭的简单波纹管密封的密封结构，坚决更换和改造那些制造精度差、结构设计不合理的膨胀节。

f 炉本体及烟风道重点漏风部位的防护

炉本体及锅炉各处烟风道的人孔门、观察孔、防爆门、热工测点、各处炉墙和烟风道边角处、返料器和外置床附近、布风板附近区域、给煤管口、炉前二次风管口、风烟系统连接部件和受热面管束穿墙管等处是很容易产生漏风的关键部位，应加强这些部位的运行巡检和检修维护，消除各种可能引起漏风的因素。

而炉膛和循环返料系统正压侧的这些部位泄漏，除了风、烟介质的泄漏以外，还会引起漏灰漏渣。高温灼热的物料泄漏现象会产生一系列严重的环境污染和安全防护方面的故障。很多CFB用户都经历过漏渣漏灰使人员灼伤、烫伤甚至丧命这样的严重事故，而更多的时候是引燃泄漏部位附近的控制电缆、动力电源、施工易燃附着物，造成非常严重的火灾事故。排渣系统附近进入高温灰渣时，会导致金属构件烧损变形，而渣沟所敷设的防磨石料内衬会被烧崩、脱落，造成刮板输渣机、提升机卡涩停运。

为了预防这些严重事故的发生，必须做好各种应对预案和防护措施，电缆、电缆桥架和电缆竖井通道在设计时应尽量避开可能的高温泄漏点，实在不能避开时则应做好阻燃覆盖措施，隔离密封结构完好，封闭性良好。而电缆沟道、刮板输渣机沟道和其他工作面地下设施沟道均应有非常坚固可靠的盖板和密封措施，与水泥地面接触面的连接处应平整、紧密、精细、密封严密，无缝隙泄漏的可能。

防爆门是最容易破损的一个部位，除了事故爆燃时造成故障以外，还可能由于人为的磕碰、意外落物砸伤等原因造成防爆门破皮。而对于那些重锤式防爆门，由于接触面不够平整有轴头卡涩、重锤脱落和安装扭曲，也会产生显著的泄漏。漏风检查时，不能忽略对防爆门部位。顺便提一下，防爆门外的导向管引出位置和方向以不能伤害人员为准，也不能对周围精确的测量设备和易燃物品造成危害，金属箔原理的防爆门要确保平时不破损，而一旦发生炉内爆燃式能够及时瞬间爆破，还要求所选材料能够在长期运行中抵御腐蚀性烟气和空气的腐蚀。重锤式防爆门也要满足类似的功能，但最重要的是封闭接触面和锤头这两部分，需要加工紧密、安装无误，达到技术要求。

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14、对屏式过热器、屏式再热器的运行保护问题

     目前国内CFB锅炉为了受热面的疏水彻底，减轻管屏间的热偏差影响，均采用了福斯特惠勒FW型式的屏式过热器和再热器结构，在前墙布置竖直的入口联箱，而在炉膛顶部放置了水平的出口联箱，这样就形成了一定的穿墙管附近膨胀应力补偿问题。有时由于预留膨胀位移量不足或者密封套筒安装不当，常会出现管件移动不很顺畅的情况。在炉内屏式受热面的上升段转弯处一定标高至前墙处，管壁上敷设了耐火浇注料，其目的在于均衡传热和防磨处理。

     2007年以前的那段时间，发现有些50～135MW等级的CFB锅炉，在炉膛上部顶棚管、前墙的联箱后穿墙管处，时常会发生水冷壁管与屏式受热面引出管之间存在有膨胀受迫、局部磨损问题，频繁引起局部爆管事故。我们对这一情况仔细分析后认为，多数爆管并不是材质缺陷、局部过热和燃烧偏差等常规原因造成的，而其根本成因在于管与管之间的硬摩擦、膨胀不均的扭力作用和局部高浓度物料两相流磨损几个方面。有些时候是由于穿墙管和顶棚管之间的密封套管焊接原因造成的，焊接工没有将套管下部和上端分别与水冷壁管穿墙孔垫圈和竖直引出管单侧焊接，而是简单地将套管拼接件与引出管整体地焊牢，没有留下膨胀余地，使得引出管和顶棚管之间形成非常大的拉应力或剪切应力，生拉硬扯地将穿墙管局部管件撕裂。为消除磨损、释放应力，就将该处的水冷壁和屏式受热面局部穿墙管处敷设了耐火料小面积平台和光滑边角过渡，使得局部漩涡消除，减少了物料磨损的可能；另外，又在炉内外穿墙管局部300mm长度内改造成大半径弯管，并适度做了扩孔处理，彻底消除了局部应力和金属管件的相互摩擦；考虑到密封问题，对其中空隙处用软质高温氧化铝耐火填料进行了填充，不仅消除了漏风，也解决了膨胀补偿问题。很多用户采用这一方法后，再也没有出现过类似问题，最早的至今已运行六年多而毫发无损。

     屏式过热器和再热器的变形和由此引起的磨损甚至爆管是很常见的问题，其中尤以屏式再热器变形最为严重。这其中的关键原因在于管内工质冷却效果差异、干烧时间较长、启停过程太快、燃烧室内烟温分布不均、同一管屏的管间热偏差膨胀不均和穿墙管引出端膨胀受迫几方面因素。为了缓解其中的问题，需要在启停过程和变负荷调整时，尽量做到床温的均匀、较缓慢的升温速率和相对较低的炉膛温度水平。目前，不少锅炉厂等研究人员，已经注意到了屏式受热面的严重变形和磨损爆管情况，采取了较小比例的屏式再热器、屏式过热器受热面面积，甚至将屏式受热面彻底取消，而将其转移到尾部竖井烟道或外置床中去，如果将来可以使用自由屏形式的屏式过热器、屏式再热器的话，只要解决好底部联箱疏水问题，应该是一个不错的方案，只是自由屏采用上下联箱加等距管平行结构、下联箱装设疏水引出管而已，做出的结构不是很复杂。

     对于那些已经运用了屏式蒸汽受热面的CFB锅炉，我们不妨从控制启动床温、金属壁温监控、降低低负荷燃烧变化率和受热面技改几个方面去做工作。对于低负荷、停炉过程和启动过程的处理略有不同，关键的区别在于启动初期一段时间内，锅炉的汽包还没有达到饱和温度，没有产生蒸汽的蒸发过程存在，此时即便是再热器通过旁路系统高低旁路，也需要一些时间来形成一定的冷却介质流量来实现保护。正常的启动温升率下，达到常压下饱和蒸发温度的过程至少也需要2小时，时间不能太短了，否则会造成锅炉膨胀系统膨胀不畅形成内应力和金属结构的永久变形，膨胀节和其他硬对接的连接部件也会因生拉硬扯而被破坏，同时也容易造成耐火浇注料的损伤而产生龟裂和脱落，影响到锅炉寿命。

     为此，我们建议启动过程中要十分注意温升速率和床温的平均温度控制。再热器干烧阶段的启动前期阶段，不应将床温控制到800℃以上，而应设法用油枪和保持正常的温升即可，建议至少在投油点火后2.5小时以后才能正式投煤点火，否则肯定会对屏式再热器以及屏式过热器造成很大的伤害，要知道，多数CFB锅炉实际使用的屏式受热面的管材金属失效蠕变温度都在725～740℃左右，如果床温超过800℃而管内冷却介质流量又不超过150kg/s.m2的话，太容易造成屏再和屏过的超温变形和金属蠕变失效了，请大家多加注意。正常的启动床温温升率应该是1.8～3.1℃/min，启动初期最大温升率也不应该超过4.0℃/min，决不能在两个小时内达到投煤点火的程度。

     发生变形的屏式再热器和过热器，要想事后进行矫治则是一件事倍功半的事情，几乎不可能完全进行恢复性矫直整形。幸运的是，多数情况下这种异常的变形并不会明显干扰炉内物料的流化循环过程，也不至于引起传热降低、炉温不均、更严重磨损、强度下降和不能容忍的振动等问题，除非它们已经达到了极其严重的程度。即便如此，也仅需进行基本矫直即可，没必要非得全部恢复。如果不想让屏式受热面变形很多，则最好在其鳍片释放应力和减少传热两方面去想问题为好，必要时，可考虑如同解决包墙过热器扭曲应力爆管那样，将之敷设更多阻热性能好、耐磨性佳的耐火浇注料，并将鳍片作划开处理即可。

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15、循环返料系统的运行调节原则

     循环返料系统的灰循环效率越高，CFB锅炉的燃烧效率就越高，分离器后逸出的灰粒就越细微，对减轻尾部烟道磨损和提高物料燃尽度有很明显的效果。分离器后的颗粒粒径如果小于70um的话，在多数情况下表示CFB物料循环系统分离器效率足够高；而当分离器出口可以很容易地捕捉到1mm以上的粗大颗粒时，则表示这台锅炉的物料循环分离效果太糟糕，此时燃料的燃尽率和锅炉效率就会非常低。

     在机组低负荷时，随着分离器入口烟速的降低和灰量的减少，分离器的分离效率会显著降低；而随着入炉燃料量、上部物料粒径、炉膛烟温、锅炉氧量、整体烟气量和入口来流切向冲刷角度的增加，分离器的效率显著升高。这方面的试验研究工作只是在早期非常小的CFB实验模型和小型鼓泡床上做过一些，很缺乏大中型机组试验数据。物料循环系统良好的性能，有助于CFB锅炉效率和燃烧整体性能的提高，建议积极对物料循环返料系统开展必要试验研究和学术探讨。现在的急功近利思潮，不利于很多艰苦而繁琐的锅炉试验的开展，人们普遍抵触没有直接名利效应的纯学术工作，金钱至上论盛行。

     返料器的鼓泡床物料高密度悬浮结构结合分离器立腿的物料下落栓塞特点，可以有效隔绝床层正压段和分离器上部空间负压段的烟气，形成良好的气栓作用，避免了烟气短路和返窜。而固相物料部分，则依靠回料立腿下移、松动风的托举、流化风的横向转移和炉前回料斜腿的落体作用，形成连续而稳定的回料过程。调试初期，应当非常重视对松动风和流化风的配比关系。多数情况下，对着回料立腿的松动风可以小一些；而对应着回料斜腿一侧的流化风则可以适当大一些。但这是一个对多数返料器结构相对适用的做法，有时会出现恰恰相反的情况，甚至要求我们将二者基本调平为好。为此，需要前期调试测量好高压流化风机出口各分配管的风量与阀门开度、母管风压和支管风压的关系，然后根据投煤点火成功以后的返料循环系统烟温、风压和压差与炉膛内部这些参数的响应速率和对应情况，确定最佳的松动风与流化风开度及其对应比例，同时确定运行过程各负荷下应当保持的返料风压、风量。

     高压流化风机多选用体积式罗茨风机和多级离心风机，太小的风量会降低风机效率，因此需要将多余的风量通过母管与一次风的短路管送到一次风母管去，同时也有利于调整好合理稳定的返料风压。从节约厂用电的方面来考虑，如果是多台同型CFB锅炉同时运行的话，可以让相同的机组共享一条返料风母管，串接公用相同的风源，比如说两台炉共用三台高压流化风机或四台炉共用五台高压流化风机，而不必每台炉都用两台高压流化风机，既解决了耗电又少了备用返料风机台数的问题，其省电效果明显，只要风量够用即可。

     在实际的运行过程中，一旦返料器的流化风和松动风的挡板开度经调试处于合理位置时，其开度关系不再变化。而有些CFB锅炉的分离器下方回料立腿上装了一些导向吹扫孔，建议不要尝试去使用，这样做既容易出现料腿再燃的结焦堵塞，又不利于返料器稳定平衡，其风量风压会不时干扰立腿栓塞高度和密度的稳定性，有时甚至产生返料脉动。但一些装在返料器上的定向风可以依据返料响应速度适当使用，一般也没有什么坏处。

     对于那些回料腿给煤的机组，给煤线的正压粉尘污染、炉内回料腿爬渣、返料脉动和回料口附近低温结焦等情况时有发生，需要针对给煤线落煤管进行气泵式密封风结构改造，必要时增加一个回料口吹扫密封喷嘴，这些问题必将会迎刃而解。而目前普遍使用的所谓密封盒加正压风密封的结构，其使用效果一般，这一点各个回料给煤CFB炉型的用户已深有感触，更何况有时下煤不畅还可能因高温烟气返窜而烧损给煤机。

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16、外置床运行调节原则与控制方法

     目前国内使用的外置床结构灰量调节原理有两种，分别是国外引进技术的锥形阀灰量调节原理和我国西安热工研究院等自主研发的流态化改变落灰流量的气力调节原理的两种外置床灰量调节原理；受热面布置形式又分为简单单一管径的卧式或立式管屏，以及白马电厂等阿尔斯通外置床技术的复杂多管径结构。其基本物料移动形式均为0.8～1.5m/s的鼓泡床物料移动型式，高温物料热量通过与受热面之间的颗粒密相直接冲刷接触形成强烈的传热，产生一部分再热器、过热器、水冷壁或者省煤器的介质温升，灰量的改变产生接触面颗粒交换频度和外置床物料温度的变化，进而改变受热面出口蒸汽温度、水温。

     随着低温燃烧原理的CFB锅炉大型化的进程，当机组单炉蒸发量超过一定数值后，炉内已没有足够的空间来布置相应的受热面，尤其是再热器和过热器受热面。人们只好通过外置床的高传热系数和相对布置灵活的特点，利用较小空间的外置床来解决这一问题，同时也可以使CFB床温的稳定性得到改善，不再因为负荷的增减而变化。尤其重要的是，在低负荷稳燃过程中，由于床温相对较高，使得飞灰可燃物含量明显低于那些没有外置床的CFB炉型，两者床温甚至相差100℃以上，其影响显而易见。有些炉型的大多数再热器甚至全部再热器，都会布置在外置床内。但从目前国外实践中来看，与炉膛紧密相贴的紧凑型Intex类型外置换热器，确实不是很理想，不是推荐的理想技术方向问题很多，读者可参考相关文献资料，不再赘述。

     对于外置床的使用，首先要明确其灰粒颗粒度极其细微且移动速度很低，不足以产生很明显的管件磨损，最重要的是维持其良好的灰量调节特性，避免汽温调节不能很好地满足运行参数要求。由于外置床在每次启停过程中多少会有一些差异，因此建议在启动时不妨提前按照8%左右的最小投入量冷启备用，随着点火过程使之滑参数逐渐加大灰量，实现连续投运过程，避免出现启动过程的四角汽温不均或瞬间脉动，有利于及早地在低负荷状态下就达到整体平衡，然后随着负荷增加逐步全部投入，实现外置床温度调节自动控制。

     各外置床在启动初期的预装灰料高度不宜超过2米，装填到0.8～1.6米左右高度即可。太多的预装灰量，反而会带来更多的烦心事儿，启动后会产生汽温调节困难，在料位最终达到充分热态平衡以前容易出现温度压力的脉动，有些使用高岭土一类的用户成本也大了些，劳动强度也很大，没有必要。这是因为随着风机启动，自然会有一部分床料中的细灰会漏入外置床内，尤其是预投外置床的情况下，很快就会达到自然平衡的一个良好高度，对这一点没有必要过分担心。在运行或启动过程中，也可以少量地对各角外置床进行瞬间事故排灰检查，如果排灰不畅或者灰料温度不太高，则表示内不可能有堵塞栓塞情况，也可能是灰调节阀失控而无法正常打开。

外置床的灰量调节要与所附带的受热面出入口温度、机组负荷以及最终的出口过热汽温和再热汽温定值形成闭环控制，达到温度调节自动。汽温高时可减少灰量，反之则增加灰量。由于CFB炉不可能随时都保证绝对的烟温左右前后一致，尤其是个别给煤线跳闸时，此时必须对燃烧偏差引起的受热面左右侧吸热量的偏差足够重视，确保外置床的灰量调节与这样的烟温不均形成负反馈，起到均衡受热面热偏差的调节作用，达到左右温度均衡。

     建议随时都投入外置床温度调节自动，避免人为调节时的延时情况，并关注外置床床压和风室压力变化，保持良好的各段分风室压差平衡，防止下灰不畅和排灰故障的出现。

     外置床尽管设计性能和原理优良，仍存在以下问题需要加紧彻底解决。

a 烟尘外漏问题

一些外置床的密封性很差，高温的灰和烟气肆意地外泄，造成环境粉尘弥漫。究其原因，大致在于穿墙管梳形板咬合不紧密或封堵不彻底、盖板或底板强度差而导致的变形弯曲和边角撕裂、穿墙管密封套管安装不规范或后期扭损开裂、密封盒耐火保温覆盖材料膨胀缝泄漏或失效。

b 受热面爆管

一些穿墙管处的密封盒内部支撑和金属迷宫元件损坏，导致穿墙管受机械结构应力剪切和疲劳扭曲而产生承压管束爆管破损。也有些管子应为管内异物和异常金属突起造成流量不足，产生长期过热或疲劳失效而产生爆管。

c  外置床流化失态

有些外置床内部，由于耐火层脱落、小风室漏灰、风帽堵塞或缺损、局部遗留块状物和温度不均等原因，破坏了颗粒的沸腾流化过程，造成底部排灰和锥形阀来灰的不畅，影响到整个外置床受热面吸热量，不能满足要求的温升量使汽温低下、床温脉动。

d 锥形阀问题

外置床的锥形阀十分昂贵，要求其金属球面接触部位曲面咬合完善、结构尺寸和机械工艺到位、金属材质耐高温性能优良、防磨耐磨且热处理工艺精细、目前国内还不能自行制造。尽管如此，锥形阀仍然有一些不能克服的难题或不足之处，要求锥形阀的调节执行机构要非常可靠，定位准确且动作准确灵活。在安装时，如果就位不够准确的话，也会带来阀芯和调节机构卡涩，有时会出现开关根本不到位的情形，直接带来灰量调节失控，影响汽温调节的精确性，有时甚至因汽温调节的困难而被迫降负荷运行甚至停机。

为了国产超临界大型CFB机组的长治久安，非常需要国内有关机构积极开展锥形阀研制方面的工作，别再让国外企业在某些方面卡我们的脖子，影响外置床的整体制造性能。也许，我们会提出更好的进灰控制解决方案，至少目前我们认为锥形阀并不是最佳选择。事实上，绝大多数的中国CFB用户已完全取消了原来的冷渣器前排渣锥形阀，而代之以简单直通管，近十年运行实践表明，其实际效果很好，没必要另外加装排渣锥形阀，也使单台300MWCFB机组冷渣设备降低数百万元以上成本。

e 结构复杂、检修困难

外置床最大的麻烦在于结构上的复杂，导致其检修维护十分困难，尤其是靠里面的管束破损或内部深处出现布风板、耐火层等无关承压件的问题时，也必须对承压管组整体拆除和回装，更无法进行在线维护处理，尤其是多管径结构的引进式外置床。从西安热工所等国内机构研制的等管径外置床的实际投运效果来看，完全可以达到满足床温汽温调控的目的，其最大的贡献是对结构的相对简化，证明了根本不需要多种管径就能实现外置床内热灰流与受热面管束工质的良好传热的基本理念。国外所做的外置床灰流分布试验实际上有很多的局限性，不能很好地揭示其中深刻的道理。今后的发展方向，应当以等管径、多区域分段流化、简单分仓和取消锥形阀的简明方案为主，尽量减少进口设备。

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17、石灰石系统优化调整与运行分析

     炉内加钙作为循环流化床锅炉的主要脱硫手段已经被广泛运用。其加钙量按照加钙量分子摩尔数与煤种的含硫量分子摩尔数之比称为钙硫比，用来控制CFB燃烧过程的炉内脱硫过程效率。加钙量越大则脱硫效率也就越高，煤种的硫分含量越高则需要的加钙量也就越大，但太多的石灰石添加量对增加脱硫效率的贡献是十分有限的，目前认为最大加钙量的钙硫比不宜超过2.5以上，运行中一般应控制钙硫比为1.8～2.3。

     燃煤灰分中间有相当多的碱性物质，将这些Ca+、K+、Mg+等活性好的金属氧化物按照分子量和在灰中的比例含量，折算出来灰中钙含量在该炉内的总摩尔分子数，然后乘以850±50℃下的碱性氧化物热态转化率，其乘积结果也认为是外来的加钙量的一部分。一般认为该温度下灰中的碱性氧化物转换率不低于70%，毕竟这些灰中的钙含量与燃料的硫分紧密融合成一体，伴随着进料和反应过程的效率也会较高。

     对于燃煤CFB锅炉来说，人为加入的石灰石量和灰中自然存在的活性碱性氧化物这两项的总和均作为计算脱硫化学反应的有效加钙量，只是在实际运行中根据人为机械加入的石灰石量来核算脱硫成本，并计入外在钙硫比当中，所以要很注意一些技术层面人士的概念造假，他们在宣传上故意忽略掉灰分所含碱性氧化物的事实，片面地进行不合实际的报道，并没有很客观地给出实际效果发生时有效的总钙硫比概念的有关数据。

     从多年来的实践来看，从输煤皮带上掺入1mm以上大颗粒石灰石或电石渣的办法所取得的脱硫效果不是很好，脱硫反应效率会大打折扣。而最普通的是伴随二次风口或者专门的高压空气石灰石喷嘴将石灰石粉末喷入炉内的做法，此时一般要求石灰石粉末平均直径为0.15～0.5mm，炉子越高大则相应的粉末越细一些为好；相反，分离器效率不高且炉子越矮小的CFB炉子其石灰石粉末可以粗大一些，这主要是为了保证大炉子的各点De-SOx反应效率，延长小炉子的石灰石逗留时间，此时可以考虑在床内留存一些1mm～3mm石灰石颗粒，以伴随床料翻腾过程达到大颗粒燃料和石灰石的同期释放效果。

     近年来，分离器本体、落灰垂直立管、回料腿和返料器本身，逐步也被人们认为是除了炉膛以外的外循环回路石灰石新注入点，有一些业绩的效果还不错，也申请了相应的各种专利，甚至提出可以用喷雾液态化方式注入石灰石浆和静电离子化喷粉等非常规手段。这些方法确实在实践中取得了一定的效果，为强化脱硫剂反应产生奇效。但笔者认为最关键在于注入点位置、数量以及石灰石分配比例为最关键因素，需要经验、理论和试验相结合，针对相应的煤种和具体的炉型提出相应的综合治理方案，才可达到目的。

     运行当中，建议控制入炉钙硫比为2.0～2.3，可以保证较好的脱硫效率。另外，也比较希望石灰石粉伴随足够多的氧化剂采用速度超过50m/s的射流喷入炉本体循环返料系统分离器出口以内的相应位置，炉膛和返料系统各占50%左右为好，有条件的甚至可以按照粗细粉分片注入的方法来逐级掺混，可实现理想的脱硫效果，但科学严谨的计算和合理的归类分析试验是必不可少的。

在喷钙脱硫过程中，注意长时间大量收集有关数据，分析最终排出的烟气SOx含量与相应运行工况之间的依存规律，找出适合的加钙量和加钙方法，不推荐输煤皮带加石灰石的粗糙脱硫方法，除非当地环保部门并不重视。

     石灰石风机的选型、石灰石粉末细度、加钙量、加钙位置、注入点数量、喷注形态和喷嘴结构设计，关系到整个炉子的脱硫效率。运行中应当十分关注是否存在风道不畅、送粉不均、堵灰、漏灰、粉末板结、喷嘴偏斜、异常配风、锁气器失效以及给粉机給粉量调节失灵等异常，另外也要注意到床温床压变化对脱硫效果的影响。同等条件下，太低的炉内颗粒群灰浓度不利于脱硫反应的高效率，石灰石粉末与燃料颗粒的传质过程能够带来的脱硫固相的频繁接触，能够产生非常有利的硫分化合作用；而过高的灰浓度也会对空气氧化剂穿透不利而降低脱硫效率，反应过程中需要及时给入氧化剂，否则固相的接触过程化合反应就失去了基础。因此，控制床压和炉膛上部压差是保证脱硫效果的一个关键，实践中不应使炉膛上部压差超过3kPa，同时要十分注重二次风的刚性和绝对速度，均衡上下二次风的均匀分配，运用“上小、下大”概念搭配好上下二次风风门的开度关系，并根据煤种做一些专业的燃烧调整工作和必要的数据定量分析，希望大家重视试验研究工作。

     锅炉停运时间较长的情况下，应注意对石灰石粉仓的定期反吹扫操作，防止板结。没有加装反吹扫系统的应加装相应的流化喷嘴和管道吹扫接头，甚至可以考虑温热风源引入，形成好的干燥气氛。条件允许的情况下，尽量在停炉期间空仓。运行中出现下粉不畅时应以振动和反吹扫手段加以处理，实在结块严重时可清空粉仓，查明原因后予以处理。北方电厂的石灰石粉管道可设置伴热管，注意管道和容器的良好保温处理；南方潮湿地区需要注意吸潮管的定期保养，各地都应定期反吹粉管和粉仓。

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18、煤泥、煤气、生物质和煤矸石掺烧问题与运行调整

     对于大多数燃煤锅炉来说，掺烧一定量的煤泥、煤气、生物质都是可以的，其中以流化床的掺烧最为有利。在对锅炉本体未作受热面和空间几何尺寸改造时，其他炉型缺少CFB的高蓄热能力、非常高的灰粒浓度和良好的传热传质特性，使其掺烧比例或者煤种偏差一般不能超过15%～25%，而具备良好稳燃能力的CFB则可高达35%～40%甚至更高。

     CFB炉型的炉膛内部传热主要以流态化的固相物料与受热面高频率接触的密相对流传热为主，其780～1000℃的低温燃烧方式决定了其辐射传热比例很低的特点，其颗粒的强扰动传热特点，使其在炉膛内部高浓度颗粒群暴露的受热面，具有非常高的传热能力，因此其炉内的循环灰浓度、流化速度和水冷壁面积决定着水冷壁蒸发量，也间接影响了汽温的对应关系。一般来说，即使考虑局部固相的不均匀性，煤粉炉的炉膛灰浓度也仅有1～5kg/m3；而CFB炉膛内部灰浓度可高达10～30 kg/m3，，稀相区的平均灰浓度约为10～17kg/m3。我们针对煤泥、煤气、生物质和煤矸石掺烧问题做以下简要的运行分析。

a 煤泥掺烧

煤泥的掺烧的主要分析对象是含水量高达25%以上的煤泥的注入工艺选择、对炉内过程的影响以及煤泥量占总燃料量的比例问题。

目前的煤泥注入方式主要采用了蒸汽和压缩空气两种雾化喷射注入原理，也有的厂子采取简单的机械挤压式注入方法。煤泥的注入前预处理、喷射位置和数量、煤泥掺烧比例和单只煤泥喷枪出力、煤泥系统稳定性和喷嘴雾化效果是保证喷嘴射流注入类型最关键的内容。一般来说，煤泥泥浆的前处理系统要求掺入约1%含量的对应乳化剂和防沉淀填料，煤泥给料系统多配有原料罐、原料厂前泵站、搅拌混合罐、储料池、炉前煤浆泵、煤泥输送管组、切换阀组、高压雾化介质引入管组、煤泥雾化喷嘴等等。这些都与水煤浆的前处理工艺很相近，也很忌讳流通系统内堵塞、泄露、冬季结冰和存储过程中的颗粒沉淀，雾化喷嘴的效果直接与着火和燃烧稳定性相关。泥浆泵的寿命和运转可靠性同样也制约着煤泥给料系统的安全经济性，作为容积泵其壳体过热和泵体曲轴磨损时不时地会给人们早些麻烦，因此泵的切换保护和定期检查维护十分重要。

系统中也配置了相应的温度、压力、流量测点和一些必要的控制装置，在控制室DCS系统中也都能引入远方控制系统和监控画面。

从目前的经验来看，炉膛高度小于25m的小容量CFB锅炉不推荐高位简单机械挤压給入和中间位喷嘴喷射方式，而宜采取低位密相区给料方式，这样做的好处是利用密相区高床压对极细的煤泥粉末进行空间限制，使其尽量减少在有限高度空间内做低功效的物料循环燃烧，遏制其100μm以下细粉末未经循环燃烧过程充分燃尽就直接从分离器出口逸出，同时也创造了一个煤泥在小高度上易于干燥和快速着火的基本条件。密相区蓄热能力很强，那些相对粗大的颗粒热载体在高密度的充分流化过程中容易将热量迅速传递给煤泥使其水分蒸发，及时引燃煤泥颗粒，对细颗粒的捕捉很有好处，大大减少了飞灰可燃物含量。除此之外，煤泥着火后也使密相区和炉膛中部燃烧份额增加，有利于制约分离器附近上部炉膛和循环返料系统的燃烧份额，实现烟温控制，避免了该区域发生严重结焦的可能，而该区域的结焦问题在早期的CFB炉型上出现过很多，尤其是掺烧了煤气、煤泥、褐煤的炉子，最容易产生这种情况。

被雾化的煤泥泥浆炉前喷嘴处压力应低于该处雾化蒸汽或压缩空气压力，一般两者相差应为80～120kPa以上，避免煤泥浆对压缩空气和蒸汽系统的污染，同时也有利于煤泥的充分雾化和喷射效果，我们推荐压缩空气压力不应低于0.7MPa，相应的煤泥压力为0.45MPa～0.6MPa；而采用蒸汽雾化时蒸汽压力不应低于0.9MPa，相应的煤泥压力为0.5MPa～0.75MPa。喷射速度以不低于15m/s为限，一般以15～65m/s为可适应的负荷调节范围。水分稍大的煤泥建议采用较高速度；较干燥的煤泥则可以考虑较低的流速，以杜绝局部沉降影响流态化效果的问题发生，使煤泥的干燥、着火、燃尽始终伴随着一个良好的物料流态化情况，尽量做到炉内的煤泥粉末均匀分布和炉膛烟温的一致性。

而对于炉膛高度超过25m的大中型锅炉，受限于床温床压的稳定性、整体燃烧份额分配的需求和返料腿给煤方式，往往不采用密相区底部给煤的煤泥注入方式，而采取中间高度给料方式。这种情况下，炉前返料斜腿、炉墙中下标高和炉顶煤泥给煤方式都是可采取的。一些工程甚至还尝试了给煤机直接在原煤中夹带煤泥入炉的做法，还有的CFB用户采用了炉顶以自由落体方式未经喷射雾化而直接注入煤泥的设计，实践证明这两种给料方式效果不好，容易造成飞灰含碳量剧增和给料不畅。事实证明，随着炉膛高度的增加，煤泥的注入点选择更加灵活可靠，完全可以根据各用户的实际炉型结构加以优化设计，并在实践中得以完善和改进，建议采用多点、分部位的立体布局方式为好。

b 煤矸石掺烧

煤矸石掺烧是我国循环流化床锅炉项目立项报批时经常会利用的一个说法。事实上，也确实有很多的CFB炉子确实在大量燃用劣质的煤矸石燃料，并已在这方面取得了非常丰富的经验。煤矸石的热值差异很大，其低位发热量最低仅为800～1200kCal/kg（折合3.3～5MJ/kg）,而某些高热值煤矸石低位发热量可高达2600～3500kCal/kg（折合10.9～14.6MJ/kg），这主要与煤的地质年代、碳化程度和原煤洗选工艺有关。

煤矸石的燃烧难度主要在于其块状物很坚硬，不易被破碎带来的颗粒度问题，其颗粒度很难达到8mm以下的常规物料颗粒度要求，对碎煤机和筛分装置的磨损非常严重。在掺烧煤矸石的CFB锅炉中，很容易找到颗粒度超过20mm甚至50mm以上的粗大颗粒，明显地影响到了物料的流态化效果、冷渣器排渣能力和底渣含碳量，而硬质粗大颗粒对风帽、炉膛燃烧室内受热面和耐火层的磨损作用也同时加剧，太多的煤矸石掺烧也会导致密相区燃烧份额异常加大，形成较高的CFB运行床温，促使二次风率下降从而弱化循环效果，使炉效有所下降。为此，建议燃用煤矸石的CFB炉子宜采用相对大的布风板和较低的炉膛流化风速，保障燃尽效果和合理的床温；为减轻水冷壁磨损，也应采用较高的燃烧室耐火浇注料高度并相应增加炉膛高度；为保证排渣的顺畅而避免采用风水联合的流化床冷渣器，尽量采用双筒或单筒大容量滚筒式冷渣器；为改善颗粒度，应增设并联式碎煤机和“两碎三筛”的旁路筛分输煤系统。

针对煤矸石对风帽的损伤问题，尽量采用厚壁耐磨材料的各种类似于大钟罩风帽的特殊风帽，宜采取侧边排渣与中央排渣相结合的布风板底渣排放结构设计，但这方面的实践太少，尤其是大容量CFB炉型随着电力快速发展，很少有专门部门和人员对此开展基本研究和试验总结，笔者以为这方面工作应加强。

c 煤气掺烧

早期的鼓泡床时代，早已为CFB锅炉的煤气掺烧提供了很好的经验和技术依据。煤气掺烧过程中，最忌讳煤气着火燃尽过程与固体燃料颗粒在炉膛内部局部争氧的问题，有时会产生局部温度过高形成侧壁挂焦和重度缺氧引起局部高温腐蚀从而加速磨损。还有一个问题值得注意，那就是煤气燃尽着火要比固体颗粒快得多，很容易产生沿炉膛断面烟温分布的不均匀性，对于带有屏式过热器和再热器的炉膛来说，产生温度应力变形和金属壁温高的问题就很显而易见了。

总体上来说，煤气掺烧对炉内的影响要比煤泥和煤矸石来说要轻一些，主要重点应反映在煤气系统的安全防护问题上。煤气、天然气作为气体燃料，爆炸性很强，必要的封堵、密封、过滤、排放、减压、快关和保护设施要齐全。每一只炉前的燃气喷嘴、大小管路盲段、置换管前后、总管分管操作阀前后都要独立地设置动作时间小于3秒钟的快速关断阀、排空高度超过锅炉房顶棚的自然放散管（残气排放管）、疏水与置换管以及一些必要的调节阀和检测装置。

对于热值和压力很不稳定的高炉煤气和高效焦炉低质煤气，尤其要注意其安全防护，压力的脉动保护是一个不可忽视的问题，一般要求炉前气压不得低于15～18kPa，为此，我们必须在燃气气源处设置稳压用的定压储压罐（箱）和调节稳定气压用的来气加压泵。气源处设置过滤器和缓冲箱很有必要，防止杂质过多卡涩阀门造成漏气故障，另外，也避免了气压不稳定产生燃烧波动的烟温变化对蒸汽温度调节产生的不利影响。

各燃气支路供气阀后均应设置防回火装置，并在逻辑中认真考虑联锁保护问题，对气压失控、回火、主辅机跳闸等其他异常做出合理的逻辑判断和快速准确的保护动作。运行中，应尽量采用小范围调整和增减火嘴的方式来实现负荷调节，不建议对煤气火嘴采用40%以下的调节量，应始终保持每个已投运火嘴最低处理不小于45%，这样做可以有效实现最低燃气喷口流速和基本刚度。实践认为，低于15kPa气压和15m/s的喷口流速对燃气燃烧器的安全着火非常不利，很容易产生脉动过程中的回火问题。因此，在设计中应充分考虑最少的燃气喷嘴数量，并考虑好每一个燃气管路都能够在启停和运行过程中，随时可靠地完成“充惰”（用惰性气体置换、顶冲管路燃气残余）、置换充压、快速关断封堵、对空放散、疏水、切换和有效调节。

作为流态化模型的颗粒群高密度燃烧，处处是远高于燃气着火温度的高温固体颗粒热载体，对于气体的炉内安全着火是很有利的，不会因为局部低温和配风不当引起意外的炉内熄火，仅从这一点来看就值得我们来关注CFB燃气掺烧的益处。此外，煤粉炉炉膛内的温度偏差要远大于CFB炉子，在掺烧煤气化后引起的并联管束温差要大不少，因而其掺烧比例不可能很高，而CFB锅炉的煤气掺烧比例可以很高，只要能够保持合适的炉内物料粉尘浓度和循环效果，就不至于因为传热的破坏影响到水冷壁蒸发量。

d 生物质掺烧

生物质掺烧的主要问题在于其很低的堆积密度和易燃特点，很容易发生固态物的扬析损失和燃烧份额下移，生物质在CFB锅炉的有效燃尽过程依赖于其基本留存时间和宏观切割尺码。纯烧生物质的CFB锅炉非常罕见且容量极小，需要定期补加固体物料如矿质氧化铝颗粒等。我们接触的绝大多数生物质CFB锅炉均采用原煤+生物质的混烧方式，尤其是垃圾焚烧CFB炉都需要相当多的燃煤掺入。

事实上，多数大比例掺烧生物质的CFB锅炉，多采用鼓泡床CFB炉型，也就是上世纪九十年代前所说的“沸腾炉”炉型。此时，一般不建议布风板上方空间流速超过3.5m/s，且尽量采用多迂回的渐扩型炉膛结构，使用较大的布风板和分段二次风送风是一个很基本的选型设计理念。生物质在进入炉膛前应充分破碎、去除阻燃杂质和水分，保持良好的入炉生物质燃料特征，但其颗粒度要比燃煤大一些，防止轻质燃料未经充分燃烧就四处飞扬。

生物质掺烧过程中，对一、二次风调节的优化更加敏感，需要在设计之初就精打细算，合理优化论证其CFB炉型二次风、三次风布置的几何位置和数量，避免出现传热和燃烧分层问题。不推荐很高流速的二次风设计，期望值不应超过40～50m/s。有些设计可以采用较高的布风板一次风流速，如3～4m/s,但空间物料流化速度可以降低到2.3～3.0m/s。另外，可以将二次风口高度适当提高，增大与布风板的距离。另一个方面，可以采用35%以下的小比例一次风率，以提高生物质的掺烧能力，获得良好的燃烧效果。

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19、汽轮机真空对锅炉运行带来的影响与运行调节手段

     汽轮机的真空会直接影响到机组的汽耗。当真空比较低时，需要的锅炉蒸发量就会增大。在相同的压力和机组发电负荷下，会导致蒸汽温度的下降，有可能产生低汽温问题，而由于蒸发量的需求过大也可能出现机组限负荷运行情况。对于山西、内蒙等采用间接或直接空冷的CFB机组中，这种汽轮机低真空的情形会经常出现，尤其是夏季或者冬季防冻情况下，往往汽轮机排汽压力高于35～40kPa，产生运行调节的汽温低或蒸发量不足问题。在低汽温情况下，由于锅炉过热器减温水量极少甚至为零，则有可能在分离器或床料不平衡的情况下，引发燃烧不均的汽温偏差问题。

     在出现汽轮机低真空的情况下，锅炉运行调整和技改处理所能做的有以下几个方面：

a 设法在合理范围内适当增大颗粒粒径，使得较细的颗粒份额有所减少，尽量形成水冷壁的下部燃烧份额增加的趋势，使床温也有所提高，以增加水冷壁的蒸发吸热量。

b 如果长期不能解决低真空问题且锅炉排烟温度也不很低，则可以考虑水冷壁和省煤器适当增加受热面，一些炉子在制造之初已经考虑了预留水冷屏的接口和空间位置，当然技改要有试验数据作为依据。

c 调整上下层二次风的比例关系，同时在确保充分流化的基础上适当降低一次风率，充分形成下部炉内物料的充分搅拌和供氧条件，使燃烧的着火条件得以改善，也是一种提高下部燃烧份额减少后期燃尽份额的方法，在有经验的工程师们的努力下这种方法屡试不爽，很见效。

d 返料腿给煤的CFB机组，由于新鲜燃料可以被有效预热，着火适当提前，很适合促进料层内部的强烈着火与燃烧过程，对蒸发量的保证有一定好处。但其前提是一、二次风组织非常合理有效，且给煤点之间给煤量相对比较均衡对称，并采取了良好的防堵煤措施和预搅拌方法。

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20、双床CFB机组防止翻床的方法

     我国在本世纪之初建设了不少法国阿尔斯通引进技术的300MW等级的双床CFB机组，从大部分电厂反馈情况来看，翻床故障在其投产之初都不同程度地出现过。究其原因，大致有以下几个方面：

a 炉膛两个床之间的料层厚度的差异会反映在料层差压的差异上，一旦这种料层差压偏差过大、超过2～3kPa就会出现物料失衡，形成翻床故障的直接成因。

b 两床的平均床温偏差较大，料层燃烧强烈程度不一，造成流态化过程不对称，导致有效物料密度在同一高度上发生失衡。

c 由于调节与控制不当，使得两床的一次风进风量存在明显偏差，直接产生颗粒流化程度不均和密相区高度的差异。

d 风系统的风道漏风、风机湍振、积灰堵塞、风挡板内外调节位置不一致或者风挡板失控等因素都会造成两侧一、二次风进风偏差或者整炉的流态化异常情况，使翻床的几率大大增加。

e 热控自动平衡程序偏置量调节、灵敏度、执行机构动作或参数设置异常，也会产生双床平衡的控制障碍，事实证明热控专业的精益求精是确保杜绝翻床事故的最有效手段。

f 由于添加床料的筛选过程、给煤点的不平衡、耐火料的脱落、水冷壁单侧泄漏、排渣不畅或者返料异常，都能造成物料的颗粒度、床料高度、有效堆积密度和颗粒筛分特性的不平衡，也是造成翻床问题的一大原因。

     一旦出现翻床事故，两床的料层差压会出现波浪状往复震荡，且振幅有快速增大趋势，某一侧的床压和风室风压急剧下降而另一侧剧增。此时应首先降低机组运行负荷，迅速调整两侧风量及给煤量，使两侧温度及风量均衡，同时调整两侧排渣量，减少或者中断低床压一侧的排渣量，适当增大料层堆积一侧的排渣量。

     热控自动调节的数据设置应快速精确，尽量使用自动调节来实现平衡。而保持两侧风室风压和料层差压的一致性，则必须保证两个分开的流化风室一次风调节特性的灵敏度和均衡能力的协调。此时，需要对一次风门开度加以限制，通过风门节流使其一次风门前后能够形成3.0～5.0kPa的风门压差，否则很难做到双床的稳定与均衡。

     运行过程中随时检查是否存在两侧风室排渣的偏差、颗粒度或厚度的不一致性，判断是否存在风帽堵塞缺损、局部结焦、异物跌落、风室漏灰等现象。同时，要在运行参数中观察一次风门开度、风室压力或床压床温值是否准确，左右两床床温有无偏差，是否均匀一致。了解返料系统返料是否不够顺畅、对称，保持炉两侧给煤量均匀，观察并消除正压侧风道漏风。

     针对防止翻床所做的以上处理方法，都需要在运行中迅速逐一解决。此时，如果回料系统循环顺畅且回料稳定，各处风压和物料温度指示也很准确，上述手段经逐一采取后仍不能有效缓解两侧床压振幅增大趋势时，应立即按照紧急停炉来处理。

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21、滚筒式冷渣器与风水联合内冷式冷渣器的选择与运行调整

     目前我国循环流化床锅炉的冷渣器形式主要有滚筒冷渣器和风水联合内冷式冷渣器两种形式，其中以滚筒式冷渣器最为常见。而一些燃用褐煤的CFB机组和燃料颗粒很细碎的、满足低风速流化条件的机组则多选用风水联合内冷式流化床冷渣器。一些国内外循环流化床机组由于其燃用煤质并不过分强调劣质煤，煤质稳定且颗粒度控制很严格，因此其冷渣器采用了流化床方式的风水联合内冷式冷渣器技术，但相对于采用低功率的滚筒冷渣器，其冷渣风机会带来额外的厂用电消耗。

     有很多小型循环流化床锅炉，甚至只采用定期直排方式，不带任何冷渣系统，直接由床下排渣管人工定期排出床料，其排渣量的大小完全根据风室风压来定，因此，在运行过程中床料厚度是一个接近锯齿状的准恒定慢速变化状态，风室风压和床压，甚至床温也都遵从这样一个非直线稳定过程。

     两种冷渣器技术各有优缺点，完全要根据实际情况来合理选择。

a 滚筒冷渣机排渣颗粒与料层一致，无细灰回收过程

滚筒冷渣器将排渣管排出的床料不经分选就直接排除，没有实现对细床料的有效回收，不不利于形成炉膛内部较高的合理灰浓度场分布，可能会影响炉内物料循环的基本性能，降低循环倍率的直接后果可能会导致燃烧效率下降和低汽温趋势，也可能降低水冷壁的蒸发量。但对绝大多数用户来说，灰浓度的影响似乎很小甚至没有低浓度之忧，而是受高灰分的困扰更为严重。

b 风水联合内冷式冷渣器不适合于粗大颗粒的排渣需求

风水联合内冷式冷渣器技术对物料颗粒度要求极为苛刻，稍大的颗粒都会直接导致冷渣器内部物料不能在鼓泡床方式下充分流化，非常容易出现冷渣器内部灰渣的堵渣、结焦、栓塞和滞留。这样，对于大部分我国输、碎煤系统不完善的系统来说，就成为不敢选择这种冷渣器的理由，尤其是那些燃用煤矸石、洗中煤、油页岩的硬质劣煤或者灰分高且石块很多煤质的机组，更加重了除渣困难，问题很多。不少已经选择了风水冷渣器的机组被迫改用滚筒式冷渣器，以满足顺利排渣的要求。

c 两种冷渣设备都存在一定的密封问题，而滚筒冷渣机漏渣现象似乎更明显一些

从密封性来讲，滚筒冷渣器和风水联合内冷式冷渣器都存在一些相似的泄漏原因和泄漏点。这两种冷渣器在炉膛排渣口处至冷渣器入口段，都存在金属管段烧红和高温灼热问题，一些用户用水冷套远离很好地解决了这一问题，但其热膨胀的异常所导致的局部缝隙泄露却很难完全避免，需要一些特殊的工艺处理和烟气抽吸原理来很好地解决。而风水冷冷渣器的盖板密封尤其是穿墙管处的机械密封往往会带来不少麻烦，灰尘大量泄漏的情况并不少见。再者就是冷渣器最后到输渣设备的排渣段，也是需要仔细处理密封的一个环节，搞不好会形成烟雾腾腾粉尘飞扬的局面。

d 风水联合内冷式冷渣器机构复杂，检修困难

从检修来看，与滚筒式冷渣器相比，风水联合内冷式冷渣器要麻烦不少，其结构的相对复杂和高正压的内部流化环境使得对密封性、流道平整性、风帽（或喷嘴）完好性以及受热面规范性等方面的要求提高，一旦发生问题时清理工作就非常困难。

e 滚筒冷渣机的电耗很低，且无需配套专用冷渣风机

滚筒冷渣机本身的电耗要远远低于风水联合内冷式冷渣器电耗。这主要是因为鼓泡床流化方式本身要求提供相当高风压的空气介质来产生内部物料的移动，否则就根本无法实现流畅排渣，而过分的流化异常正是导致这种冷渣器除渣困难的根本原因。如果冷渣器的风源可以取自一次风机或二次风机，而不单独设置冷渣风机的话，这部分厂用电可以有所节省。

f 风水联合内冷式冷渣器在细颗粒条件下，可省去机械排渣系统而采用气力输送

燃料颗粒度好、细料居多的风水联合内冷式冷渣器，可以不采用问题很多的机械除渣设备，而是可直接采用气力输送方法，保证尾部的良好完整密封和系统的简洁性。对于细颗粒来说，风水内冷式冷渣器能够运行的很好，系统设计也相应合理一些。

g 滚筒冷渣机布置灵活方便

风水联合内冷式冷渣器所占用的锅炉房零米地面和空间区域较多，从布置方式上也不如滚筒冷渣器来的那么方便、灵活。从这一点上来看，也就很好理解那么多业主选择滚筒冷渣器的好处了。

h 滚筒冷渣机造价低廉，虽出身贫寒但投资效益明显

从设备本身的采购和安装造价、成本上来看，与风水联合内冷式冷渣器相比，滚筒冷渣器的优势是很明显的，两者相差数倍，这其中还不包括冷渣风机的资金投入。目前电厂建设很重视效益，而煤电价格的不协调又导致各个电厂收益急剧下降，不少电厂在近年来连续多年亏损，甚至亏空率高达设备总投资的一倍以上，过高的设备造价必然会降低用户的采购热情。

从上面的简单比对我们可以考虑，如果我们可以采用某种结合了两种冷渣器优势，可以采用锅炉主风机来风的风源或烟气，并很好地解决了整体密封和除渣系统简洁化处理的设备技术方案的话，一定会做到节能且除渣顺畅的效果，造价和体积也相应降低，这种结果必然会得到业主的充分认可。

运行调整方面，冷渣设备的瞬间出渣量与锅炉机组蒸发量、煤种灰分含量、飞灰大渣份额趋势、风室风压和床压、蒸汽参数以及给水温度变化相关联是非常重要的。其中，风室风压和床压可以直接采用自动控制来变化排渣量，而其他关联参数则作为前置量和反馈修正量处理，这样就可以实现理想的排渣控制策略，避免凭经验的人为调节随意性，实现理想的增减平衡关系。