（山西京玉发电有限责任公司 山西朔州 037200）
摘要：旋风分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件，分离器运行效率偏离设计值影响锅炉经济性甚至威胁锅炉安全运行，京玉电厂锅炉的旋风分离器磨损严重且返料器振动较大，给机组安全运行带来极大隐患，目前新建机组仍时有发生因分离器效率设计不当，影响锅炉安全运行的事件发生。本文通过对返料器堰台改造、分离器入口烟道扩宽改造，寻找分析解决返料器振动的方式方法。
关键词： 旋风分离器；返料器堰台；脉动返料
Abstract：Cyclone Separators is key component of the circulating fluidized bed boiler，Separator operating efficiency boiler deviates from the design value affects the economy and even threaten the safe operation of the boiler，Boiler in Jingyu Cyclone Separators serious wear and back feeding coal system vibration greater，unsafe operation，these problems still occur in new construction projects。By back feeding coal system transformation, Cyclone Separators transformation, back feeding coal system vibration solution.
0引言
旋风分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件，作用是将锅炉出口大量物料进行分离，粒径较大的物料将被分离下来返回炉膛循环燃烧。旋风分离器是借助离心力的作用，烟气携带物料由分离器一侧进入，在分离器内部产生强烈的旋转，在离心力的作用下，质量较重的大颗粒物料将会被甩到分离器壁面，在重力作用下下落返回炉膛继续燃烧，质量较轻的小颗粒则不会被捕捉，从而跟随烟气飞出分离器。
图1 分离器结构示意图
1山西京玉电厂锅炉简介
锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的循环流化床锅炉，采用单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、水冷式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、滚筒冷渣器排渣形式；后烟井内布置对流受热面，过热器采用两级喷水调节蒸汽温度，再热器采用以烟气挡板调节蒸汽温度为主、喷水装置调温为辅的调温方式。锅炉型号为SG-1178/18.64-M4504。
2返料器振动原因分析
锅炉基建调试期出现返料系统振动大的现象，机组低负荷运行期间，返料系统运行比较稳定，但随着机组负荷的升高返料系统振动跟随加剧，体现在运行参数上则是分离器回料压力随机组负荷升高而升高，并且伴有剧烈波动的情况（见图2），返料器的工作原理是保持返料床面物料流化，凭借落料管与回料管物料高度重力差来实现连续返料，分离器回料压力出现如此剧烈的波动，说明返料器中返料工作已经出现异常，不能连续稳定返料，而是变为间断脉动返料，由此造成了返料系统的振动，而产生返料系统振动的真正原因则是分离器运行效率太高，锅炉外循环回料量太大，返料系统无法输送如此大量的物料，物料在返料器内反复积压返料，产生脉动返料及系统振动现象。分离器在TMCR工况设计阻力是1.9kpa，实际运行时阻力4.2kpa，分离器入口烟气物料流速设计值25m/s，经锅炉厂核算实际运行值35m/s，以上数据均证实了分离器运行效率远超出设计值，虽然此后采取了分离器加固等措施，但返料器振动大的问题未能得到根本解决，特别是负荷在280MW以上时振动剧烈，对安全运行影响极大。
图2 分离器回料压力与机组负荷关系图
3返料器振动解决办法
经上述分析，影响返料系统振动的根本原因为间断脉动返料，主要影响因素为分离器效率过高，造成锅炉外循环物料量太大，使返料系统超负荷运行，造成其返料不畅通。解决返料系统振动问题可以从两方面入手，一是降低返料阻力，使返料更加顺畅，二是降低分离器效率，减少进入返料系统的循环灰量。
3.1降低返料系统阻力
降低返料器堰台高度，可以降低返料系统运行阻力，提高返料顺畅程度。如图3，将返料器堰台降低（圈中部位），减小返料翻墙阻力，使得返料更加顺畅。
锅炉返料器堰台改造前、后参数分析：根据改造前后200MW～300MW分三个工况参数对比，200MW和240MW负荷两个工况对比，返料器堰台改造前后返料器各项参数基本一致，但改造后运行工况燃煤量比改造前多约40吨，锅炉外循环灰量增大不少，所以返料器返料的顺畅程度有所提高；返料器改造前后300MW负荷工况对比，燃煤量同为195吨左右，改造后返料器返料压力均有比较明显的下降，就地观察返料器振动情况也明显减轻。经过返料器堰台降低改造后，返料器振动有所减轻，但仍存在振动现象，如进一步将返料器堰台高度降低，可能出现返料系统密封不住，受到炉内返料口阻力影响反而引起返料停滞状况，因此返料器堰台降低改造有其降低高度的限制，对提高返料顺畅程度的作用有限。
3.2降低分离器效率
降低分离器效率，可以减少锅炉返料量，从而降低返料系统运行负荷，返料系统振动问题也能得到解决。根据分离器运行原理，结合我厂分离器实际运行参数对比，分离器入口烟气物料流速过高，是造成分离器效率过高的主要原因，通过改造手段降低分离器入口烟气物料流速，能够降低物料进入分离器的切向速度，使物料更难贴近分离器壁面从而不能下落进入返料器，因此分离器效率得以降低，锅炉外循环物料量的降低主动降低了返料系统的运行负荷，从而解决返料系统脉动返料及振动问题。
通过对分离器入口烟道的扩宽改造，分离器入口烟气物料流速降低至设计值，通过分离器扩宽改造前后运行数据对比可见（表2），机组满负荷运行分离器阻力相比改造前降低1.8Kpa；分离器入口烟道扩宽改造后返料器立管返料高压与返料器返料高压均降低30Kpa以上，且运行中返料压力稳定，再无出现压力波动现象，就地检查返料器振动现象消失；分离器入口烟道扩宽改造后，返料器立管返料低压在各负荷下均为0Kpa，此参数也表征返料系统运行通畅及稳定。通过进行分离器入口烟道扩宽改造，分离器运行效率明显降低，返料量的减少使得返料系统能够稳定运行，返料系统振动问题得到根本解决。
4结论
影响循环流化床锅炉分离器运行效率的因素很多，分离器入口烟气物料速度、运行燃料粒径、运行风量配比等，均会对分离器运行效率产生影响，此时如返料系统设计裕量不足，则将引起返料器内物料堆积，脉动返料引起系统振动，近些年新投产机组也时有出现返料系统振动问题，除需要锅炉厂在设计上尽可能精确计算锅炉外循环物料量，并设计返料系统有充足裕量外，如运行中仍出现返料系统振动问题，则可通过运行调整降低一次风量的办法降低锅炉外循环物料量，但运行调整对减少锅炉外循环量的作用有限，如想根本解决返料器振动问题，可进行返料器堰台高度降低改造及分离器入口烟道扩宽改造，一方面降低返料阻力，失返料更加通畅，另一方面降低分离器效率，减少锅炉外循环物料量，减轻返料系统运行负荷，消除返料系统振动问题。
参考文献：
[1] 卢啸风．大型循环流化床锅炉设备与运行[M]．北京：中国电力出版社，2006．2
[2] 蒋敏华，肖平．大型循环流化床锅炉技术[M]．北京：中国电力出版社，2009.7
[3] 杨伟．循环流化床锅炉外循环不稳定的解决方案[M]．同煤科技，2010.6
论文作者:穆楠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：料器论文; 分离器论文; 锅炉论文; 物料论文; 系统论文; 流化床论文; 效率论文; 《电力设备》2017年第11期论文;