循環(huán)流化床鍋爐床壓補(bǔ)償監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

一、 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)概述
　　河南新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司本期擴(kuò)建工程裝設(shè)兩臺(tái)440t/h循環(huán)流化床鍋爐，是國(guó)內(nèi)首臺(tái)135MW，一次中間再熱的循環(huán)流化床鍋爐。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
過熱器流量 440t/h
過熱蒸汽出口壓力 13.7MPa
過熱蒸汽溫度 540℃
給水溫度 249.3℃
再熱蒸汽流量 360 t/h
再熱蒸汽進(jìn)/出口壓力 2.621/2.493 Mpa
再熱蒸汽進(jìn)/出口溫度 316/540℃
　　與其他鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐增加了高溫物料循環(huán)回路部分即分離器、回料閥；還增加了底渣冷卻裝置-冷渣器。分離器的作用在于實(shí)現(xiàn)氣固兩相分離，將煙氣中夾帶的絕大多數(shù)固體顆粒分離下來，回料閥的作用：一是將分離器分離下來的固體顆粒返送回爐膛，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒及石灰石的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)；二是通過循環(huán)物料在回料閥進(jìn)料管內(nèi)形成一定的料位，實(shí)現(xiàn)料封，防止?fàn)t內(nèi)的正壓煙氣反竄進(jìn)入負(fù)壓的分離器內(nèi)造成煙氣短路，破壞分離器內(nèi)的正常氣固兩相流動(dòng)及爐內(nèi)正常的燃燒和傳熱。
二、 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)的壓力特性
　　循環(huán)流化床鍋爐的不同部位處于不同的氣固兩相流動(dòng)形式，爐內(nèi)處于快速床的工作狀態(tài)，具有顆粒間存在強(qiáng)烈擾動(dòng)和返混等性質(zhì)；回料閥進(jìn)料管內(nèi)處于負(fù)差壓移動(dòng)填充床狀態(tài)，返料管處于鼓泡床流動(dòng)狀態(tài)；風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器進(jìn)渣倉(cāng)室處于移動(dòng)填充床狀態(tài)，另外的倉(cāng)室處于鼓泡床流動(dòng)狀態(tài)；尾部煙道處于氣力輸送狀態(tài)。鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，壓力平衡點(diǎn)位于爐膛出口，所以運(yùn)行時(shí)燃燒室處于正壓工況，為了防止泄漏，確保燃燒室的密封性，所有門、孔以及管束穿墻處都進(jìn)行了密封。鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，爐內(nèi)及煙道各部壓力如表1所示。

三、 壓力補(bǔ)償、防堵測(cè)量裝置的工作原理
　　在循環(huán)流化床鍋爐中，爐內(nèi)床壓為正壓。在測(cè)壓時(shí)，由于反吹氣體在測(cè)量管線內(nèi)流動(dòng)而產(chǎn)生的管內(nèi)壓差，會(huì)造成測(cè)壓的嚴(yán)重失真。另外由于進(jìn)行固體燃料的循環(huán)燃燒，其流化狀態(tài)的固體燃料具有一般流體的性質(zhì)，流動(dòng)的物料極容易堵塞測(cè)壓點(diǎn)和測(cè)壓管線，故采用常規(guī)的測(cè)量裝置不能進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的連續(xù)測(cè)量。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐床壓的特點(diǎn)，為確保壓力測(cè)量的真實(shí)準(zhǔn)確和可靠的連續(xù)測(cè)量，采取壓力補(bǔ)償防堵的方式進(jìn)行測(cè)壓，從而提高壓力測(cè)量的精度是必要的。壓力補(bǔ)償、防堵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖所示：

原理說明：在系統(tǒng)原理示意圖中，壓力變送器入口A點(diǎn)的壓力與取樣器入口B點(diǎn)的爐內(nèi)壓力之間，由于反吹氣體流動(dòng)而產(chǎn)生的管內(nèi)壓差為*P，設(shè)：A點(diǎn)測(cè)量壓力為PA ，B點(diǎn)爐內(nèi)壓力為PB，則PA=PB+*P。設(shè)流動(dòng)氣體的重度為γ，該段空氣流速為V，空氣阻力參數(shù)為ξ，根據(jù)流體力學(xué)的原理，則：*P=γ·ξ·V2/2g（見"壓差測(cè)試曲線圖"中的*P曲線），可以看出，氣體因流量變化會(huì)引起氣體壓差*P的改變。為保證測(cè)量精度，在常規(guī)的反吹方法中只能選用較小的流量（一般為0.5M3/H），因而容易引起取源部件堵塞和燒毀。如加大流量，*P也隨之增加，這時(shí)只得采取變送器和顯示儀表調(diào)零的方法，因而引起顯示系統(tǒng)混亂。在運(yùn)行中出現(xiàn)問題也較難校正。
　　為克服以上弊病，提高測(cè)量的精度，故在系統(tǒng)中加入了壓力補(bǔ)償裝置，設(shè)補(bǔ)償壓力為Pb，使Pb≈-γ·ξ·V2/2g（見曲線圖中Pb曲線），補(bǔ)償后測(cè)量管路內(nèi)的壓差為Pc，則Pc= Pb+*P（見曲線圖中Pc曲線），此時(shí)測(cè)量壓力PA=PB+Pc。由于Pc在圖中F直線左側(cè)近似為零，即補(bǔ)償氣體的流量小于2M3/H時(shí)， Pb = -*P，Pc≈0；使測(cè)量管內(nèi)的壓差得到補(bǔ)償，從而確保爐內(nèi)壓力PB與測(cè)量壓力PA相等；另外，在補(bǔ)償流量小于2M3/H的范圍內(nèi)，由于Pb隨流量變化的過程中， Pb與*P的變化幅度一致，使PA不受氣源壓力和反吹氣體流量變化的影響，保證了測(cè)量值的準(zhǔn)確性。
　　在壓力測(cè)試曲線圖中，D直線右側(cè)為不堵塞區(qū)（流速大于7米/秒）；E直線右側(cè)為不燒毀堵塞區(qū)（流速大于9.5米/秒）；F直線左側(cè)為補(bǔ)償線性區(qū)（流量小于2M3/H）。一般應(yīng)在E直線與F直線之間，或D直線與F直線之間選取流量，進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)試。

四、壓力補(bǔ)償防堵裝置在安裝、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)過程中的技術(shù)措施
根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)環(huán)境壓力的特性及測(cè)壓補(bǔ)償防堵裝置的原理，為確保壓力測(cè)量的真實(shí)準(zhǔn)確和可靠的連續(xù)測(cè)量，在安裝、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)過程中應(yīng)采取以下幾方面的技術(shù)措施：
1、安裝過程中的技術(shù)要求
（1）測(cè)壓補(bǔ)償防堵裝置控制箱應(yīng)安裝在無(wú)劇烈震動(dòng)、環(huán)境溫度低于45℃、無(wú)嚴(yán)重潮濕的區(qū)域，且控制箱應(yīng)于水平面垂直，傾斜度不大于1°；
（2）Y型測(cè)壓取樣管安裝時(shí)，應(yīng)于水平方向傾斜30°角，爐外管部應(yīng)高于爐內(nèi)管部，測(cè)壓管前端由爐墻內(nèi)表面縮回30~40毫米。以防取樣管口燒損、堵塞而影響測(cè)量的精度；
（3）安裝配管時(shí)，嚴(yán)禁焊接管接頭，以防箱內(nèi)軟管受損；
（4）當(dāng)控制箱與爐體非剛性連接時(shí)，控制箱與Y型測(cè)壓取樣管間應(yīng)采用金屬軟管連接，以作為膨脹補(bǔ)償；
（5）施工后，應(yīng)對(duì)管路進(jìn)行嚴(yán)密實(shí)驗(yàn)，調(diào)壓閥前的實(shí)驗(yàn)壓力為1.2Mpa，調(diào)壓閥后的實(shí)驗(yàn)壓力為0.4Mpa；
（6）使用前，應(yīng)先對(duì)管路進(jìn)行吹掃。
2、靜態(tài)調(diào)試（爐內(nèi)燃燒室壓力為0時(shí)）
（1）根據(jù)測(cè)壓補(bǔ)償防堵裝置的安裝位置決定補(bǔ)償氣體的壓力和流量，一般補(bǔ)償壓力取0.1~0.2Mpa，密壓區(qū)的流量取1.5~2M3/H，負(fù)壓區(qū)的流量取1~1.5M3/H；
（2）在取壓檢測(cè)孔C1或C2處接入U(xiǎn)形管差壓計(jì)，當(dāng)U形管差壓計(jì)顯示為正時(shí)，順時(shí)針調(diào)整"調(diào)整閥"尾部的調(diào)整螺栓，使差壓為零。當(dāng)U形管差壓計(jì)顯示為負(fù)時(shí)，逆時(shí)針調(diào)整"調(diào)整閥"尾部的調(diào)整螺栓，使差壓為零。然后鎖緊防松螺帽。如果補(bǔ)償調(diào)不到零，應(yīng)更換調(diào)整閥，再進(jìn)行調(diào)整；
（3）調(diào)整后，可將流量減小至0.5 M3/H，以核實(shí)"補(bǔ)償量"調(diào)整是否準(zhǔn)確。如補(bǔ)償準(zhǔn)確，則補(bǔ)償流量變化時(shí)U形管差壓計(jì)顯示的差壓變化很微小。調(diào)整結(jié)束后，取下U形管差壓計(jì)的導(dǎo)管，封閉檢測(cè)孔便可投入使用。
3、動(dòng)態(tài)調(diào)試（當(dāng)爐內(nèi)處于工作狀態(tài)時(shí)）
（1）在檢測(cè)孔C1或C2處接入U(xiǎn)形管差壓計(jì)，調(diào)整減壓閥的壓力，使流量計(jì)調(diào)到0位，記下U形管差壓計(jì)的顯示值a1;
（2）將流量計(jì)調(diào)整到2M3/H，記下U形管差壓計(jì)的顯示值b1;
（3）當(dāng)b1< a1時(shí)，逆時(shí)針調(diào)整"調(diào)整閥"尾部的調(diào)整螺栓，使b1= a1；當(dāng)b1> a1時(shí)，順時(shí)針調(diào)整"調(diào)整閥"尾部的調(diào)整螺栓，使b1= a1；
（4）將流量降至0.5 M3/H，記下U形管差壓計(jì)的顯示值a2，如果a2= a1，則表明調(diào)整準(zhǔn)確，調(diào)整結(jié)束；
（5）若a2≠a1，則應(yīng)將流量升至2M3/H，記下U形管差壓計(jì)的顯示值b2，調(diào)整"調(diào)整閥"尾部的調(diào)整螺栓，使b1= b2，如此反復(fù)調(diào)整幾次，即可投入使用。
（6）動(dòng)態(tài)調(diào)試后接入U(xiǎn)形管差壓計(jì)時(shí)，一定要使測(cè)壓管處于反吹狀態(tài)，否則由于爐內(nèi)正壓作用，爐內(nèi)灰塵從測(cè)壓管吹入，造成系統(tǒng)堵塞。
（7）流化床鍋爐爐停止運(yùn)行時(shí)，其下部爐床測(cè)壓管可能埋入沉降的床料中，為避免堵塞和燒損，最好不關(guān)閉反吹空氣。
4、故障分析及措施
由于各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高誤差以及各測(cè)點(diǎn)距布風(fēng)板的距離與設(shè)計(jì)位置可能存在的偏差，會(huì)造成鍋爐運(yùn)行時(shí)各點(diǎn)測(cè)壓值相差較大。故在鍋爐投運(yùn)之前，須核對(duì)測(cè)孔標(biāo)高以及距布風(fēng)板的距離，同時(shí)對(duì)床壓測(cè)點(diǎn)逐一檢查，是否有堵塞現(xiàn)象。我們對(duì)測(cè)壓補(bǔ)償防堵裝置在調(diào)試和運(yùn)行中出現(xiàn)的故障、原因和解決措施進(jìn)行了總結(jié)匯集，詳見下表。

　　床壓測(cè)量有別于常規(guī)的壓力測(cè)量，因?yàn)榱鲃?dòng)的床料極易堵塞測(cè)壓點(diǎn)和測(cè)壓管線，所以床壓測(cè)量裝置中布置了外部吹掃和內(nèi)部吹掃。為清除壓力測(cè)孔部位堆積的床料，外部吹掃空氣需12小時(shí)吹掃一次。內(nèi)部吹掃空氣為連續(xù)供氣，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了壓力補(bǔ)償裝置，內(nèi)部吹掃空氣對(duì)床壓測(cè)量產(chǎn)生的影響由壓力補(bǔ)償裝置自動(dòng)補(bǔ)償。
五、 結(jié) 束 語(yǔ)
　　在對(duì)新鄉(xiāng)火電廠技改工程#1循環(huán)流化床鍋爐的安裝、調(diào)試和試運(yùn)過程中積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們?cè)?2爐的安裝、調(diào)試和試運(yùn)過程中采取了以上技術(shù)措施，提高了壓力測(cè)量的精度，根除了在多粉塵和高溫狀態(tài)下測(cè)壓管路堵塞和氧化燒毀現(xiàn)象，可靠地保證了設(shè)備和控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。