循环流化床锅炉石灰石给料系统堵管原因分析及处理

(神华亿利能源有限责任公司 内蒙古 014300)

摘要：根据我国已投产生物质发电项目的建设和运行经验，炉前给料系统能否安全稳定的运行是决定生物质发电项目成败的关键。由于生物质燃料品种多、物理性状差异大、自然堆积密度低以及破碎粒度不均匀等特性，无论采用螺旋输送形式还是刮板输送形式的给料系统都易出现缠绕、卡涩输送装置，料仓内搭桥、蓬料等现象，造成给料系统给料不畅，给料量无法实现连续可调，经常需要人工敲打，增加了发电机组运行成本，而且对敲打人员存在着较大的安全隐患。由于炉前给料系统存在的问题，造成生物质发电机组频繁非计划停运，给生物质发电企业带来了严重的经济损失。

关键词：循环流化床锅炉；石灰石给料系统；堵管原因；处理

1设备概况

某厂4×200 MW机组，电厂690T/H循环流化床锅炉型号SG-690/13.7-M451，是由上海锅炉厂有限公司与中国科学院工程热物理研究所联合开发的超高压中间再热、单汽包自然循环、岛式紧身封闭布置、全钢构架支吊结合的循环流化床锅炉，其主要组成部分有锅筒、悬吊全膜式水冷壁炉膛、绝热式旋风分离器、U型返料回路及后烟井对流受热面等。电厂CFB锅炉采用的是炉内喷石灰石脱硫技术，石灰石通过气力输送方式进入炉膛，由于我厂石灰石输送系统在基建设计中只考虑了系统出力而无备用设备，在当前系统仅有1套设备运行故障后，就直接导致石灰石输送系统的停运，使SO2排放满足不了环保要求。

2石灰石粉输送系统

在锅炉正常运行过程中，石灰石粉库的石灰石粉进入注料泵系统，注料泵系统用来将石灰石粉库中的物料通过管线输送至锅炉附近，然后再分为3路/4路分别从炉后回料阀和前墙上二次风口进入炉膛内部。

单台锅炉设2套气力石灰石粉输送系统，单套系统出力为15t/h，互为备用，用于输送石灰石粉至锅炉喷钙口，每套输送设备均能满足一台炉的锅炉喷钙要求。

石灰石粉输送系统为正压稀相输送系统采用压缩空气为输送气源。在每套输送系统中，设有两个容器（称上、下容器），在两个容器的进口各设一个圆顶阀，上容器装有高料位计，下容器装有低料位计，下容器出口接旋转给料阀，旋转给料阀出口接混合器。在上容器与石灰石粉库之间装有气动平衡阀，以平衡压差。其运行流程为：系统运行前首先检测所有阀门是否处于关闭状态。当所有条件满足时，打开上容器进口的圆顶阀，开始进料。当到达高料位时，关闭圆顶阀，给密封圈充气密封。给密封圈充气密封。这时开启输送气源，再开启旋转给料阀，然后打开下容器进口的圆顶阀，石灰石粉进入下容器，再关闭圆顶阀，石灰石粉通过旋转给料阀进入混合器，与输送气混合后，通过输送管道被吹入炉膛。

在输送的任何瞬时，只要下容器中的石灰石粉到达低料位时，就打开下容器进口的圆顶阀，让石灰石粉落入下容器，等下容器进口的圆顶阀关闭后，打开上容器进口的圆顶阀，让石灰石粉从石灰石粉库落入上容器，当到达高料位时，关闭圆顶阀，给密封圈充气密封。

考虑到锅炉入口处有附加热位移，在管道与锅炉连接处设置吊架且采用膨胀节。

输送系统运行时采用”一对三/四”运行方式,即一条管道对应三个或四个石灰石粉进口。

石灰石粉给料量根据锅炉燃料量和锅炉尾部SO₂分析，通过自动调节旋转给料阀的转速来控制。旋转给料阀采用变频调节。旋转给料阀的开、关状态，转速信号和堵管信号接入DCS系统。

输送管道上设置压力开关，当发生堵管时，管内压力上升到设定值，压力开关给出信号，打开吹堵阀进行吹堵。

3给料泵进料步序

1）当给料泵的低料位被触发时，收料泵的压力均衡阀将通过电磁阀得电打开，收料泵的压力将开始上升。

2）当收料泵中的压力大于等于给料泵中的压力时（30kPa），收料泵的压力均衡阀将通过电磁阀失电而关闭，给料泵的平衡阀将通过电磁阀得电而打开。

3）给料泵的平衡阀被打开后，给料泵的进口圆顶阀和收料泵的压力均衡阀将分别通过进口圆顶电磁阀和压力均衡电磁阀得电而打开，给料泵填料定时器（50秒）将开始，物料将由收料泵落入给料泵中。

4）当给料泵填料定时器已完成，收料泵压力均衡阀，给料泵进口圆顶阀和平衡阀将分别通过压力均衡电磁阀，进口圆顶电磁阀和平衡电磁阀得电而关闭。

4收料泵进料步序

1）当收料泵压力均衡阀，给料泵进口圆顶阀和平衡阀关闭后，排气阀将通过电磁阀带电打开，同时，排气定时器（10秒），收料泵中的压力将开始下降。

2）当收料泵的压力下降到低于20kPa或排气定时时间到后，收料泵的进口圆顶阀将通过电磁阀带电打开，短期的填料定时器（10秒）将开始，物料将由石灰石粉库落入收料泵中。

3）当收料泵的料位开关被覆盖，或当短期填料定时器已完成，收料泵的进口圆顶阀和排气圆顶阀通过电磁阀失电分别关闭。

注意：如果填料循环过程中，任何一个标记为“*”的启动联锁条件变为非真值，则装料循环过程立即停止，阀门回复到初始状态。

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如果填料循环过程中，未标记为“*”的联锁条件变为非真值或者此时输入“结束”命令，则本次循环将允许继续进行直到结束，然后阀门回复到初始状态。

在填料循环过程中，当发生一个故障，将允许循环执行到下一步骤，然后循环进程将被挂起，直到联锁条件恢复为真值后，循环将继续执行下一步。下一步骤循环进程的循环信息将被锁定，因此在联锁条件变为非真值时，循环不会停止或者倒退。闭锁在循环末的循环复位定时器运行过程中解除。

5给料过程

5.1给料器启动

当启动给料过程时，控制系统将检查下列循环启动联锁条件是否完全满足：

紧急停止按钮未按下

其它外部联锁条件正确

收料泵入口圆顶阀关闭且密封

给料泵入口圆顶阀关闭且密封

排气圆顶阀关闭且密封

平衡圆顶阀关闭且密封

输送压力未超高报警

输送压力传感器未异常报警

变频电机工作正常，未过载。

给料泵落料故障报警未出现。

以上条件满足，给料过程可以正常工作。

如果给料起始条件满足，而且主控台给料“开始”按钮按下，给料器将通过启动/停止接触器（在变频器处）得电而被启动。

给料器旋转工作过程中，石灰石会被拨动而落入输送空气气流，一起输送进入锅炉。

如果给料器运行过程中，以上联锁条件中有不满足或者在主控制台按下“停止”按钮，给料器通过相应的变频电机失电而停止工作。

注意：当给料器因为以上某个条件不满足而停止工作后，即使条件再次全部满足，给料器仍然不会开始工作，直到重新按下主控制台上 “开始”按钮。

系统出力的控制

当给料系统运行过程中，系统出力可以就地或者远程控制调整。逻辑利用系统出力设置值（M）来计算所需给料器速度（N），由此，控制系统按照以下方式计算出电机频率（HZ）：

（1）给料器旋转速度计算（转数/每分钟，范围为0RPM~18RPM）

N = (1000/60) x M x (1/F)

式中：M为设定系统出力 （t/h）

F为给料过程校正因子 （Kg/每转）

注意：M 的值在控制系统中显示（FX17）

F 的数值在系统试运行过程中可以调整设定，缺省值为5.6（Kg /每转）。

（2）给料器转子转动频率计算 （HZ，变动范围为0HZ~50HZ）

HZ = (Nx102.71 x 1/30)+（SCF）

式中： N为给料器转速（参见（1）项）

SCF 电机滑差补偿系数

结论

该电厂采取以上处理措施后，基本消除了石灰石给料系统输送管道堵塞问题，提高了石灰石给料系统运行的可靠性，二氧化硫排放达到了环保要求，可为同类循环流化床锅炉解决类似问题提供借鉴。

参考文献：

[1]中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司.JP1015石灰石气力输送操作说明书[Z].北京：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，2014：186-187.

[2]于水清，江建忠，黄瑾娉，等.影响CFB锅炉脱硫系统稳定运行的主要因素及应对措施[J].热力发电，2009，38（5）：45-47.

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[4]段守保.300MW煤矸石发电机组SO2排放超标原因分析及处理措施[J].内蒙古电力技术，2013，31（1）：109-112.

原标题：循环流化床锅炉石灰石给料系统堵管原因分析及处理