白马300MWCFB锅炉运行中“翻床”现象浅析

白马300MWCFB锅炉运行中“翻床”现象浅析

张文清 朱玉文

（四川内江白马循环流化床示范电站有限责任公司）

【摘 要】 本文简要介绍四川白马300MW CFB锅炉在机组试运期间曾出现的多次 “翻床”的现象及处理方

法，供国内同型机组借鉴。

【关键词】 300MW CFB锅炉 翻床 分析 处理

1.工程概况

四川白马循环流化床示范工程是引进法国ALSTOM设计供货的1025t/h循环流化床锅炉，配套国产300MW汽轮发电机组。工程于2003年5月15日开工，2005年12月30日首次并网，同年4月17日通过168小时满负荷试运行并投入商业运行。

2．锅炉主要概况

四川白马300MW CFB锅炉是目前世界上容量最大的亚临界燃煤CFB锅炉，为ALSTOM公司设计制造的首台300MW级 CFB 锅炉。炉膛采用双支腿（又称裤衩腿）结构型式，即在炉膛下部一分为二，中间由两片膜式水冷壁隔开，炉膛下部为独立的双炉膛结构，由左右两个支腿组成，构成一个“人”字型结构。两个支腿呈左右对称布置，连接在各支腿上的一次风、二次风及物料等接口也对称布置。一次风从支腿底部的流化风箱送入，通过均匀分布在炉底布风板的流化风嘴将一次风均匀送入各支腿内，高速的流化一次风能很好的流化炉内床料，实现可燃料与空气的强烈混合。同时，在各支腿的不同高度上，分别在其四周布置有上、下二次风口，以二次风补充燃烧空气。锅炉循环物料料腿分别从前后墙的支腿上返回入炉膛内，石灰石和煤均直接送入旋风分离器下的各料腿中与循环灰混合后返回炉膛，各外置床内物料也从各支腿返回。可见，该循环流化床锅炉的双支腿是组织良好炉内燃烧的场所，对循环流化床锅炉的燃烧和NOx的排放均至关重要，是循环流化床锅炉的最为关键的部件之一。

采用双支腿设计的循环流化床锅炉优点在于实现了空气与床料的良好混合，采用同样的二次风压，由于双支腿的截面长和宽均大大减小，二次风能够很好穿透炉内物料，加强了炉内床料的扰动，有利于锅炉容量的大型化，有利于锅炉一、二次风机的选型。缺点在于运行中可能出现床料翻床现象，一旦发生床料翻床现象，则有可能造成锅炉停炉，影响机组安全、经济运行，而单炉膛就没有翻床现象。

通过法国普罗旺斯电厂和美国红山电厂（均为250MWCFB锅炉）多年的运行经验和四川白马300MWCFB锅炉的运行实践证明，对于该种炉膛的循环流化床锅炉在运行过程中可能发生床料翻床现象，如果处理不及时可能造成锅炉强迫停运。但是，如果能及时采取有效措施，床料翻床现象是可以避免的，能够确保锅炉长期稳定运行。

3．双支腿结构CFB锅炉的“翻床”现象

所谓“翻床”bed flop，是指双支腿炉膛结构的循环流化床锅炉在运行过程中，由于两支腿之间出现较大的床压差，使炉内床料在短时间内集聚在某一个支腿内，出现塌床，而另一个支腿几乎没有床料，出现吹空现象。

对已投运的法国普罗旺斯电厂和美国红山电厂的CFB锅炉，在调试过程中均出现过床料翻床现

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象。四川白马的300MWCFB锅炉2005年12月30日锅炉投煤以来，在锅炉调试期间也出现过翻床现象并造成停炉。当发生床料翻床时，最明显的现象是炉膛两支腿的床压波动频繁且波动幅度加大，在1～3kpa范围内波动尚可维持机组运行；同时相应的流化一次风压力也大幅度的明显波动，床压高的一侧炉膛，一次风量大幅减小，床温升高，反之，床压低的一侧炉膛，一次风量大幅增加，床温急剧下降；二次风压力也不正常波动；同时引起汽温汽压大幅波动，水位难于控制；一次风道，下二次风道也会产生强烈振动。最后，一侧炉膛的床压显示达到满量程并且不再变化，而另一侧床压显示只有几个KPa。如果双侧床运行失去平衡，两支腿床压差增大到不能恢复的地步，其中某一侧床将出现吹空，而另一侧出现塌床，整个过程将在２～３分钟完成，造成停炉事故。

4．翻床的原因分析及有效对策

造成循环流化床锅炉床料翻床的主要原因在于其特有的炉膛结构。由于锅炉下部采用的是双支腿结构形势，难以保证两支腿的阻力特性（含流化风嘴）完全相同，所以造成两侧支腿密相区的物料量不同。在锅炉运行中，对于双支腿炉膛结构，由于多种原因均可能造成翻床现象。主要情况如下：

①当两侧支腿风量有偏差增大而调整不及时，超过一定时间，就会发生物料翻床；

②当两侧床层总差压和超过极限时，未能及时调整流化一次风量和锅炉底灰排灰量，也可能发生物料翻床，导致锅炉停运；

③对白马300MWCFB锅炉的翻床，其中有一个重要的原因就是底灰冷却器运行不正常，造成锅炉在运行过程中床压不断上升而超过了一次风机的调节能力。同时一次风机的设计余量不足也是一个原因。

④在锅炉运行中，当两侧床压差值超过极限，也会发生物料翻床，导致锅炉停运； ⑤锅炉上、下二次风配比不恰当；

⑥一次热风门不能及时跟踪，调节风压。而一次热风门则是因门杆有卡涩造成调节跟踪不上。 当发生物料翻床后，应及时采取措施，进行相应调节和处理，根据已取得的成功经验，合理采取以下措施，可以有效防止双支腿CFB锅炉发生床料翻床事件。

①在启动初期加床料时，尽量使两侧支腿床料数量及物理特性相同； ②一次风机的出力要考虑适当的余度。

③对两侧支腿一次流化风调节门响应时间做相应修改，用锅炉床压作为前馈信号，提前让一次热风门响应，优化控制系统，缩短调节时间；

④运行中，合理配比上、下二次风量；控制炉膛两侧的上、下二次风量平衡。

⑤严格控制两侧床压差值在1-3KPA，出现异常及时调整，必要时切换调节器到手动加以干预。 ⑥针对不同的负荷，选择不同的床压控制点；高负荷时采用相对的低床压，低负荷时采用相对的高床压。有资料的理论数据表明：CFB锅炉90%负荷的扰动强度是40%负荷时的7倍以上，甚至十几倍。因此，过高的床压和高强度的炉内扰动在两支腿之间导致两侧的床料相互之间的对流在单位时间内大大增加，如果控制不好，在较短的时间内引起一次风量大幅度波动，甚至超过一次风流量调门的最佳调节能力，导致翻床，因此在运行中特别是高负荷时尽量控制床压在合理范围，是防止床料翻滚的有效方法之一。我们的经验是：70%以下负荷时控制床压在20~23Kpa,70%以上负荷控制床压在19~21Kpa能有效控制“翻床”现象的发生。

⑦锅炉运行中，协调控制好两侧的入炉煤量，控制好相应的外置床和底灰冷却器的运行工况正常，保证两侧床压基本一致；

⑧正常运行中应尽量将床压控制投入自动状态；

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⑨当两侧床压差值过大时，及时手动调节流化风量，使其尽快恢复到正常范围。

⑩运行中煤质特别是煤粒径的控制。由于底灰排放系统都是征对一定的煤质及煤粒径设计的。煤质太差、煤粒径太大都将造成一、二次风的配比发生改变，同时引起排灰困难，床压升高，导致炉内翻床的可能性增加。因此要控制煤一、二级破碎机的运行情况正常，满足入炉煤粒径的要求。

5．翻床后的处理

当锅炉出现严重翻床时，只有先停炉。然后再启动各风机对床压高的一侧炉膛通风吹通，此时可以只开启此侧炉膛的一次流化风门和二次风门，将床料慢慢吹到另一侧去。在看到此侧床压在减少而且一次流化风量在增加，并且另一侧床压在增加时，开始逐渐调节两侧一次流化风门的开度，最终使两侧一次流化风量和床压平衡，然后开始重新点火启动机组。

6．结束语

四川白马300MWCFB锅炉在调试期间取得了处理“翻床”的成功经验。实践证明，双支腿循环流化床锅炉可能发生床料翻床现象，但通过精心调整，是可以完全避免的，双支腿炉膛技术是成熟可靠的。从四川白马300MWCFB锅炉完成168h满负荷运行以来，尚未发生因为翻床而造成锅炉停运事件。相信国内300MWCFB锅炉后续机组将很大程度上减少或避免发生翻床问题，缩短机组调试工期，保证机组正常运行。

附：论文作者张文清简介：张文清，高级工程师，生产技术部副主任，任职于四川白马循环流化床示范电站有限责任公司，单位地址：四川内江，邮编：641005，

Email : zwq@bmcfb.cn,联系电话：0832-6862030，13989109540。

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