YG-75／5.29-M5型循环流化床锅炉 冷态试验分析

	华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 1999年　第3期　　No.3　1999

YG-75／5.29-M5型循环流化床锅炉 冷态试验分析 亢利民 文　摘　详细介绍了潞安矿务局五阳电厂循环流化床锅炉冷态试验的情况，检查了风机的容量及漏风量、布风板阻力及布风均匀性，绘制了料层阻力特性曲线，确定了各料层厚度下的冷态临界流化风量。通过返料阀最小返料风压试验和给煤机转速试验，为循环流化床锅炉的调试及运行提供了依据。 关键词　循环流化床锅炉　冷态试验　料层阻力特性　临界流化风量　布风均匀性 Analysis on Cold Test of YG-7.5／5.29-M5 Circulating Fluidized-bed Boiler 　　山西潞安矿务局五阳热电厂安装了4台YG-75／5.29-M5型床下点火次高压循环流化床锅炉，山西省电力科学研究院承担了全部调试工作。 　　循环流化床锅炉不同于煤粉炉，在燃烧方面有其特殊性，首次点火投料之前须做冷态试验，为热态运行时提供数据。 1　设备概况 1.1　锅炉规范 　　额定蒸发量： 75 t／h； 　　额定蒸汽压力： 5.29 MPa； 　　额定蒸气温度： 450 ℃； 　　给水温度： 150 ℃； 　　一次风热风温度： 150 ℃； 　　二次风热风温度： 150 ℃； 　　排烟温度： 150 ℃； 　　热效率： 85.09%。 1.2　设计燃料特性 　　设计燃料颗粒度要求不大于13 mm，燃料的元素分析见表1。 表1　元素分析

煤种	Cy ／%	Hy ／%	Oy ／%	Ny ／%	Sy ／%	Wy ／%	Ay ／%	Vr ／%	Qydw ／kJ.kg－1
烟煤	31.10	2.81	6.6	0.81	3.07	7.81	47.80	31.70	12 669

1.3　锅炉布置特点及燃烧系统 　　该锅炉是一种自然循环汽包锅炉，由2只外置式高温旋风分离器和流动密封返料阀(V型阀)组成循环燃烧系统。炉膛为膜式水冷壁结构，炉膛下部V型布风板，水冷风室床下点火。过热器分高、低二级，中间设喷水减温器。尾部烟道设三级省煤器和一、二次风预热器。炉前布置3台给煤机，炉后风室布置2台油枪预燃室，如图1所示。

图1　YG-75／5.29-M5循环流化床锅炉示意图 　　布风板置于水冷密闭风室上部，为V型布风板，前后部高，中间低。每台炉布置风帽560个，每个风帽开水平孔24个，孔径6 mm，如图2所示。

图2　布风板及风室图 　　小流化床为流动密封阀结构， 如图3所示。

图3　小流化床一次风预热器 　　每台炉有2只小流化床，每个床布置风帽56个，每个风帽开水平孔12个，前半床与后半床开孔率不同，前半床孔径3 mm，后半床孔径2.5 mm。 1.4　锅炉主要辅机特性 　　该锅炉配一次风机、二次风机、引风机各一台。 　　一次风机 　　　　型号： AGX75-1No.17D； 　　　　流量： 68 678 m3／h； 　　　　全压： 17 070 Pa。 　　二次风机 　　　　型号： AGX75-2No.14D； 　　　　流量： 53 013 m3／h； 　　　　全压： 12 023 Pa。 　　引风机 　　　　型号： 4YX75-1 No.22D。 2　冷态试验 2.1　风机漏风检查及容量校验 　　风系统漏风太大，会影响运行中的压火操作，使压火时发生结焦。尤其是一次风机入口挡板若漏风大于点火控制风量，将严重影响点火启动。 　　试验前检查风机入口调节挡板发现，一次风机和二次风机入口挡板叶片在全关时间隙较大，达10 mm以上，引风机入口挡板严密。 　　检查一次风机漏风量及最大风量的方法：启动引风机和一次风机后，控制一次风机入口挡板开度为 0，5%，10%，15%，25%，35%，50%，60%，70%，80%，90%，100% 12个档次，维持炉膛负压-30 Pa左右。试验结果表明，一次风机入口挡板关至最小时漏风量达 11 000 m3／h，最大风量满足铭牌要求，可达 69 250 m3／h。 　　用同样方法测得二次风机最低漏风量为8 100 m3／h，风量满足设计要求。引风机挡板基本不漏风，风量满足铭牌值。 2.2　布风板阻力测定 　　布风板阻力特性的测定结合一次风机漏风检查和最大风量试验同时进行，其微机显示料层差压即为布风板阻力，与一次风量对应关系曲线如图4所示。

图 4　布风板阻力特性曲线 　　该曲线是一条抛物线，可用函数关系表达： ΔP＝K.Q2 式中　ΔP—— 布风板阻力，kPa； 　　K——常数； 　　Q——一次风量，m3／h。 2.3　料层阻力特性试验 　　该试验可确定冷态临界流化风量，点火启动时所需微沸腾工况下风量和热态运行最小风量。 　　试验分三个料层厚度进行，分别为 290 mm、400 mm和 500 mm。所铺底料为沸腾炉渣。由于布风板为V型结构，铺平底料后，料层前、后部略薄，中间略厚，料层厚度是指其平均厚度。底料粒度为 0～8 mm。 　　试验方法：堵住 2 个返料器下料口，防止风从回料系统短路反窜。启动引风机和一次风机，找出各挡板开度下一次风量与料层差压的对应关系。该料层差压在微机显示为布风板阻力与物料阻力之和。 　　控制一次风机挡板开度为0，5%，10%，15%，20%……100%，每开大5%为一档，以引风机开度维持炉膛负压-30 Pa左右。现以400 mm料层厚度为例描述从炉门观察到的现象。 　　一次风机挡板开度为 0 时，床面无气泡；开度为5%时，前、后床面出现小气泡，中间无气泡；开度为10%时，前、后床面出现大气泡，中间仍无气泡；开度为15%时，前、后床微沸腾，中间床面出现小气泡；开度为20%时，前、后床面剧烈沸腾，中间出现大气泡；开度为25%时，前、后床沸腾高度近500 mm，中间微沸腾，此时一次风量29 880 m3／h，；开度为30%时，整个床面沸腾均匀，沸腾高度500 mm，此时风量36 600 m3／h，由此可见，点火启动时一次风量在32 000～36 600 m3／h为宜。开度为35%时，整床沸腾高度600～700 mm，开度为40%时，沸腾高度1 000 mm，用耙子试探，还有部分死料；一次风机挡板开度为50%时，沸腾高度1.2 m，已没有死料，此时一次风量55 900 m3／h，由绘制的曲线图上可以看出，从此点开始，风量增大，差压增长变缓，此风量即为冷态临界流化风量。正常运行时的良好流化风量要与冷态临界流化风量大致相等或略低。运行中最小风量约为冷态临界流化风量的一半。 　　三种料层厚度(500mm、400mm、290mm)差压特性试验曲线如图5所示。

图5　料层差压特性曲线 2.4　布风均匀性试验 　　布风均匀性试验是为了检验风帽安装质量，保证运行中流化的均匀性。冷态试验前检查风帽小孔，发现十几个孔堵塞，已全部疏通。在各料层厚度差压试验结束后，迅速关闭引风机及一次风机入口挡板，观察床面发现，料层在布风板上的分布平整，无明显凹陷和凸出，可认为布风均匀。 2.5　料层厚度变化与差压的关系 　　料层差压是运行中一个重要指标，通过它可以反映料层静止厚度。若料层太薄，则不能良好流化，锅炉就会结焦；若料层太厚，则会增加风机负担，甚至使风机负荷不足。 　　以运行中良好流化风量55 000 m3／h和点火启动一次风量36 600 m3／h为例，整理料层差压特性试验数据，绘制的料层差压与料层厚度的关系曲线如图6所示。

图6　料层厚度与料层差压关系曲线 　　试验结果表明，对应一定运行风量，料层差压与料层厚度变化关系为线性。由此可从料层差压得知运行中料层厚度的变化，以指导放灰。 2.6　返料器风室最小风压试验 　　该炉返料风管道由一次风预热器第一级送入小流化床风室，以保证足够高的压头(见图3)。 　　在锅炉试运行之前，需做返料器的冷态试验，具体步骤：在炉膛内流化床上铺有大于点火时料层厚度的炉料，光启动引风机、一次风机，使炉膛处于流化状态，此时炉膛出口负压保持较高值。通过观察孔观察返料料眼处堆积到观察孔处的下落细灰，调整一次风、引风，维持炉膛负压-30 Pa左右，缓慢开启返料器风量控制阀，通过观察孔观察细灰的下落，如果细灰下落，则表明此时返料器开始返料，如果细灰还在继续堆积，则表明小风室风压不够，此时应继续加大一次风量及小风室风压，直到通过观察孔观察细灰不堆积为止，此时记下返料器开始返料的风压最低值，正常运行中返料风压应不低于此值。该炉在铺 500 mm厚底料时，最小返料器风室风压为 6.0 kPa，一次风量42 000 m3／h。 2.7　给煤机转速与给煤量关系 　　该炉配3台螺旋给煤机，配调速电机及减速机，置于炉前，表盘与就地给煤机转速比为43∶1。 　　试验采用称重法，试验时选择给煤机几个速度档：50 r／min、100 r／min、200 r／min和300r／min。在炉膛内将给煤收集，计算给煤速度，可得转速与给煤量的对应关系，该关系是一条直线，如图7所示。通过图7并根据运行时给煤机转速可计算出燃煤量。

图7　给煤机出力特性 3　结束语 　　冷态试验是循环流化床锅炉调试的一个重要环节。通过冷态试验可在点火之前发现燃烧系统存在的问题，予以及时消除，并可得出冷态临界流化风量、点火风量等重要运行参数，防止运行结焦等故障发生。另外需特别指出的是，即使是同类型循环流化床锅炉，每台炉在点火投料前也应做冷态试验，因每台炉的数据不完全相同。 作者单位：山西省电力科学研究院 (太原 030001)　　 (收稿日期：1998-12-06)