循环流化床（CFB）锅炉中“翻床”现象原因分析及应对措施

宋 阳，曹福毅，张德天

（沈阳工程学院a.研究生部；b.科技处，辽宁 沈阳 110136）

循环流化床（CFB）锅炉独特的燃烧方式使其具有燃料适应性强、污染物排放量少、灰渣可以综合利用、具有较高的蒸汽参数等优点。目前，我国CFB锅炉的单机容量、装机规模、技术先进性均达到世界领先水平［1-2］。

虽然CFB锅炉是一种很有前途的煤燃烧技术，但是在实践运用过程中仍然有一些缺点，而“翻床”现象就是导致锅炉运行效率低，不利于可持续发展的关键因素之一。

1 循环流化床（CFB）锅炉的“翻床”现象

“翻床”现象发生在裤衩腿炉膛的两床之间，这种双床双燃烧室的新型锅炉与传统的CFB锅炉相对比，在炉型结构上有很大改善。当锅炉在正常运行时，两个支腿之间的床压处于相对平衡状态，但是由于床压、床温和给煤量等因素存在不同程度的偏差，导致这种平衡状态被打破，则床料会从压力较高的一侧流向压力较低的一侧。当没有调节作用的干预时，床料的移动必然持续进行，进而发生“翻床”现象。“翻床”现象发生时，主要表现如下：

1）一侧塌死，一侧吹空；塌死侧床温急剧下降，一侧风流量急剧下降甚至到0；吹空侧床温急剧上升，一次风流量急剧增大［3-4］；

2）一侧床压明显升高，另一侧明显降低，且呈正弦扩散状波动的趋势，振幅逐渐增大；

3）两侧平均床温的变化率存在明显偏差，床层压力较高时，一侧床层温度明显下降，另一侧床层温度迅速升高；

4）锅炉输入热量不变，但锅炉主蒸汽流量及负荷出现下降趋势；

5）二次风压力不正常波动；

6）外置换热器床压异常波动；

7）蒸汽温度、蒸汽压力大幅波动，水位难以控制。

2 “翻床”现象原因分析

2.1 两侧一次风流量存在偏差

当床身两侧的压力和风量失去自动平衡能力时，左侧床层受到抑制，相对阻力减小，风量逐渐增大，使床层材料被吹向右侧。这进一步增大了两侧床压差，进而使得左侧风量快速增大，右侧风量减小，两侧床压出现交叉波动［5-6］。

2.2 两侧煤质不均匀

根据循环流化床（CFB）锅炉的燃烧特点，要求入炉煤的颗粒粗细均有适当的范围，颗粒级配有合理的比例。由于进入煤场的煤不均匀，给煤破碎程度的变化，加上煤在循环流化床（CFB）锅炉内燃烧、爆裂、磨损情况的不同，导致煤粒在形状、密度、体积与尺寸等方面有较大差异，使其偏离设计值［7］，对锅炉的流化工况、燃烧工况、床料的质量等造成很大影响。

2.3 两侧床温偏差过大

当温度不断升高时，气体的传热系数也随之不断增大，不仅造成颗粒的热阻力减小，而且促使辐射传热逐渐增大。同时，炉内气体的密度越来越小，膨胀程度越来越明显，导致两侧布风板床压不均匀，偏差明显失衡，增大了“翻床”程度。

2.4 两侧给煤量波动，出现严重不均衡

给煤量的不均匀也是导致“翻床”现象的重要因素之一。在实际运行过程中，给煤量减少时，燃烧室阻力也随之减小，导致锅炉内空隙率不断增大，颗粒体积浓度减小，进而导致燃烧室内通风量增大；气室内压差不稳定，振荡的频率不断增大。严重时造成两侧炉膛内物料流动不对称，两床间的不平衡燃烧逐渐导致床层两侧床压偏差的不平衡变化。当单侧床的压力流动阻力达到一定程度时，会引起侧翻。

2.5 炉膛两侧配风不当

一、二次风配比的总原则是一次风控制床温，二次风调节氧量。通过一次风的调节，实现对床温的良好控制，满足循环流化床（CFB）锅炉料层温度的要求。同时，二次风良好的穿透能力保证了给炉膛横断面各处颗粒充分供应氧气，减少高浓度物料颗粒的贫氧区域。在锅炉的实际运行过程中，当一、二次风量配比不合理时，造成炉内烟气流速不断增大，致使灰循环异常［8］。当炉内循环灰量大量积聚时，如遇扰动则在很短时间内迅速落入炉膛，造成单侧大床“压死”，引发“翻床”。

3 循环流化床（CFB）锅炉“翻床”现象的预防

3.1 避免分离器和返料器的堵塞现象或循环不畅

由于循环流化床（CFB）锅炉在实际的运行过程中燃用的原煤含灰量较大，因而导致排灰量增大，影响锅炉的运行效率。而细灰循环量倍率的波动在很大程度上影响锅炉的运行效率，造成锅炉“翻床”现象发生。当回料器工作不正常时（例如回料器内物料温度超过灰渣熔点或者吹灰系统布置不合理），回料器内结渣将难以避免。当结渣到一定程度时，如遇到某种异常因素的干扰，则会造成回料器内的积灰大部分塌落，从而造成大量的积灰落入分离器立管及回料阀中，不断地造成回料阀压力波动，诱发床压失稳、翻床。因此，要严格监控循环流化床（CFB）锅炉在实际操作过程中的各项指标，检查灰循环回路的旋风分离器、返料器与外置换热器的运行状况，防止发生堵塞。如果出现堵塞，应及时疏通。

3.2 随时观察监控床压参数

在CFB锅炉运行期间，通过不断改变床压调节器的设定值，进而控制两侧炉膛总压差值的偏差。工作人员要注意加强对床压的监视，根据床压的变化情况，不断改变床压调节器的设定值，进而控制两侧炉膛总压差值的偏差。当床压过高时，应采取如下措施：

1）加强底渣排放，从而降低床压，保持物料的稳定循环，必要时降低负荷运行；

2）解除风道燃烧器入口的一次挡风板；

3）调整两侧一次风挡板开度，增加高床压一侧的一次风量或减小低床压一侧的一次风量。

3.3 随时观测检查一次风量偏差

循环流化床（CFB）锅炉中的床料流化必须确保两侧双支腿有足够的一次风量，因此锅炉两侧的一次风量必须确保均衡稳定，不能随意调整。也可以根据现场情况不同，适当调整双床两侧一次风流量偏差或者一次风机入口挡板偏差，同时检查双床两侧一次风流量调节阀开度以及自动动作情况，根据实际情况和需要及时调节一次风流量、一次风压等实际运行参数［9-10］。

3.4 随时观察监控床温参数

循环流化床（CFB）锅炉床温变化主要受由一次风量、给煤量、循环灰量等因素的影响。床温自动控制系统在设置时，应以一次风量为主，进行风量引入负荷调节系统的设计，合理配置风量与给煤量的比例。循环灰量可以通过中温过热器外置床灰控制阀控制进入外置床的循环灰量。稳定运行时应将平均床温控制在设定值偏差范围内，当波动过快或者过大时，工作人员可以适当增加（或降低）一次风率或者调整外置换热器灰流量。如果效果不明显也可以减小（或增加）给煤量，使锅炉负荷发生变化。

4 “翻床”现象的处理措施

4.1 维持一次风量平衡

运行过程中不断调整两侧一次热风门，使双床两侧一次风量保持动态平衡，减少两侧风量存在的偏差，从而避免由于一次风配风不合理而导致的“翻床”现象。

当某侧一次风流量调节出现故障导致失灵、一次风量不准、特性不好或者阀门出现故障时，工作人员应该立即将该侧一次风流量调节阀切换成手动控制，再根据床压变化趋势调整该侧一次风流量调节阀，另一侧一次风流量采用自动跟踪，尽量不采用将两侧一次风流量调节阀同时切换为手动的方式［11-13］。

4.2 维持给煤量平衡

给煤量平衡是提高锅炉效率的关键因素之一，控制给煤量偏差对流化床锅炉尤为重要。在实际操作过程中，由于各运行参数不断调节，加上燃料粒度变化等因素的扰动，使循环流化床锅炉给煤量平衡是一个连续的动态过程而非稳态过程。当两侧床层温度偏差过大时，床层温度较高一侧的燃料进入炉膛后，反应速度会自动加速到相当大的数值并迅速着火，具有较长的时间来燃尽，从而导致该侧炉内空隙率增大；而床温较低一侧的煤粒着火慢，燃烧效率低，用时较长，从而导致给煤量出现偏差。

当给煤量偏差过大时，布风板因为两侧的床层压差逐渐增大而导致失衡，随后“翻床”现象发生。因此，工作人员应尽量保证循环流化床锅炉两侧的入炉煤在煤量、粒度、床温、煤质等方面保持基本一致，同时及时调整两侧的给煤量，确保两侧给煤量偏差不断缩小，使两侧给煤量达到均衡。

4.3 维持两侧床压平衡

工作人员对锅炉床压的监视应该以炉膛左右侧平均总压差为准，该压差反映了布风板阻力、炉内总床料量及流化的变化情况。在锅炉正常运行时，应将炉膛两侧床压控制在规定的范围之内，并确保两侧床压的偏差值最小。

运行时，床压过高或者过低都会影响流化质量。当锅炉两侧的床压出现较大偏差时，应立即查看冷渣器排放量、回料量和一次风量是否正常。当锅炉的冷渣器为滚筒式冷渣器时，可根据床压给定值的大小自动改变冷渣器的转速，从而改变排渣速率［14］。

5 结论

我国能源结构以煤炭为主，但是随着煤炭资源的过度开采，已经产生制约经济发展和破坏生态环境的问题。因此，迫切地需求一种能高效燃用各种低发热量、具有低污染及良好的调峰能力的新型高效燃煤技术。在这种市场需要的推动下，循环流化床（CFB）锅炉技术得到了大力发展，但是“翻床”问题影响了机组运行的稳定性。因而，通过调整一、二次风量偏差、调整床压、及时调整给煤量等措施预防和解决“翻床”问题，减少由“翻床”带来的损失。当经过多方调节无效时，说明锅炉出现严重结焦，此时应该按锅炉结焦现象处理［15］。