循环流化床锅炉回料阀堵塞

 0 引言

分离回料系统是循环流化床锅炉的主要部件和特征，整个回料系统包括分离器、立管、回 料阀及回料斜腿。回料阀是回料系统的核心部 件，是输送循环物料的中间环节，其工作状态决 定了循环物料能否稳定输送、能否防止烟气反窜等。回料系统常见的故障是回料阀堵塞，若 回料阀堵塞，外循环不畅或终止，循环物料无法 输送回炉膛，炉内床温不断升高，布风板上物料 存在结焦的风险; 同时，回料阀内部循环灰不断堆积，回料阀内部出现循环灰板结或结焦，严重 危害锅炉运行安全。因此，回料阀发生堵塞时， 必需停炉清堵( 情况较轻时可通过调整短期运行) 。基于循环流化床锅炉回料系统及回料阀的设计运行原理，本文分析总结了回料阀堵塞的主要原因并提出预防措施。

1 分离回料系统的运行原理

回料系统中的各个部件发挥着不同的作用， 各部件连接协同将循环物料从低压区域( 炉膛出口) 回送至高压区域( 炉膛密相区) 。分离器是利用离心力作用将循环物料的轻重颗粒分离，轻颗 粒偏向于燃尽程度较高，进入尾部烟道，最终被环 保设备收集处理，重颗粒偏向于燃尽程度较低，被 分离器收集下来，进入立管。进入立管的循环物 料以移动床方式运动进入回料阀，进入回料阀内 的循环物料处于流态化状态，在立管内循环物料 重力差的作用下建立稳定的循环物料输送，实现 回料阀进入物料量和流出物料量的平衡。

回料阀具有自平衡性，良好设计的回料阀能够适应设计负荷范围内的循环物料量变化，当循环物料增多时，进入立管的循环物料增多，而回料阀仍按照原物料输送速率回送，立管内积存物料逐渐增多，循环物料的流动动力增大，使得回料阀输送速率和循环物料量相匹配，建立新的平衡状态; 相反，当循环物料量减少时，循环物料流动动力减弱，降低后的回料阀输送速率与减少后的循环物料量相匹配，建立新平衡。从回料阀流出的循环物料，沿返料斜腿进入炉膛。

2 回料阀堵塞现象及原因分析

循环流化床锅炉的回料阀堵塞是一个渐变过 程，逐渐形成过程中，一般会出现回料阀风量与风 压反向变化，炉膛床压不断下降、炉膛床温逐渐升 高，炉膛出口烟温与立管温度均不断升高等现象。回料阀堵塞的本质是循环物料流动不畅，流入回料 阀的物料量多于流出回料阀的物料量，逐渐形成回 料阀堵塞。回料阀堵塞的主要原因，如下所述。

2.1分离回料系统的结焦现象

结焦是循环流化床锅炉运行过程中常见的一种事故工况，主要发生在炉膛布风板、分离器内 部、回料阀内部。结焦的本质是循环物料温度过 高，超过了灰渣的变形温度，灰渣软化具有粘性， 粘结循环物料，温度降低后板结成焦块。分离回 料系统生成的焦块，汇集到回料阀内，焦块区域流 化不良，形成“死区”，循环物料逐渐积聚于此区 域，“死区”面积不断扩大，最终堵塞回料阀。导 致分离回料系统出现结焦的主要原因如下:

1)炉膛燃烧室超温。炉膛燃烧室温度控制不当，床温偏高，进入分离器的烟气温度接近或超 过循环物料的灰变形温度时，部分循环物料发生 软化，软化灰粘结循环物料，遇冷后板结，逐步成 块，形成结焦。焦块在重力作用下，进入回料阀， 逐步造成回料阀堵塞。一般而言，要求分离器入 口烟温不高于 1000℃ 。

2)回料系统漏风。燃料进入炉膛后，达到流态化状态并燃烧，沿炉膛高度方向运动过程中燃 烧逐渐停止，未燃尽的碳随循环物料进入分离器。分离器内的烟气氧含量较低，循环物料停留时间 较短，因此循环物料中的未燃碳不会复燃。若分 离器入口烟道或分离器存在漏风情况，两处都处 于负压状态，空气易进入分离器，为未燃碳提供了 氧，且在高温低氧环境下，未燃碳的燃烧温度降 低，分离器易发生未燃碳复燃现象，使得分离器内 温度达到甚至超过燃烧室温度，容易出现超温结 焦状况。

3)循环物料未燃碳含量高。在运行过程中，入炉煤粒径分布与运行风量匹配不佳，或燃用可燃性较差的煤质，如矸石、无烟煤等，入炉煤在炉膛燃烧室的燃尽程度较差，大量未燃尽碳进入分离器，循环物料含碳量增加，在高温环境下，增大了局部结焦的可能性。

2.2循环物料量异常

循环物料量的异常增多，对于自平衡性的分离回料系统是较大的扰动。当过量的循环物料进入分离器，会显著提升立管的料位高度，过量的循环物料进入回料阀，回料阀的自平衡性无法适应迅速增多的循环物料量，回料阀呈现循环物料流入大于流出的现象，回料阀内部循环物料不断积聚，容易形成回料阀堵塞工况。循环物料异常增多的原因主要有分离器间循环物料量偏差，进入某一分离器的循环物料量远超过设计量; 更换燃用煤质，煤质变化较大，循环灰量增多; 运行调整不当，风量增幅过大，大量物料进入分离回料系统。

循环物料量偏少时，分离回料系统容易出现返料少或不返料的状况，由于立管供风的托浮作 用，少量的循环物料无法形成稳定的移动床输送 物料，循环物料需在立管内堆积一定的料位高度， 但是立管内循环物料的堆积，容易出现“坍塌”现 象，即立管内积聚的大量循环物料突然进入回料 阀，铺压在回料阀布风板上，阻碍了物料输送进 程，这种情况常发生于锅炉启动阶段。

2.3分离回料系统的异物

分离回料系统常见的异物堵塞是浇注料脱落进入回料阀，逐渐形成结焦导致回料阀堵塞。浇注料脱落主要原因是浇注料施工工艺不合格，或浇注料的干燥过程异常，导致浇注料粘附程度、成形度较差，容易脱落。锅炉运行过程中，燃烧工况出现频繁波动，分离回料系统的烟温波动较大，浇注料受大幅度交变热应力，出现脱落。另外，检修期间，遗落在回料阀内部的材料，启动前未进行清理，也会导致回料阀的异物堵塞。

除此之外，锅炉排渣不畅，导致炉膛床压过 高，一方面，回料阀与炉膛返料口位置差压减小， 降低回料阀的输送速率，甚至炉膛烟气会反窜进 入返料腿; 另一方面，炉膛床压过高，炉膛物料偏多，进入分离回料系统的循环物料偏多，两方面共 同作用，出现回料阀堵塞。

3 处理措施

针对上述原因分析，在锅炉运行、检修等方面可采取以下措施:

1)锅炉运行方面，加强炉膛的床温、床压控制，避免出现床温超温、床压偏高的工况。锅炉运行调整采用“小幅度、多次”的原则，避免炉膛燃烧工况的大幅波动。采取均衡给煤方式，使炉膛燃烧和物料分布均匀，避免各分离器的循环物料量出现较大偏差。

2)锅炉检修期间，检查分离回料系统的漏风情况和浇注料状态，修补分离回料系统的漏点和破损的浇注料。检查回料阀布风板和风帽，疏通堵塞的风帽。检修结束之前，清理回料阀内部，避免遗留异物。

4 结束语

回料阀堵塞是一种严重的事故工况，应予以避免。回料阀堵塞的主要原因是分离回料系统的超温结焦、循环物料量异常以及异物堵塞。根据 回料阀堵塞的原因分析，可从检修和运行操作两 方面采取措施: 在检修方面，应着重检查浇注料的状态、分离回料系统的漏风以及回料阀的风帽堵 塞情况; 在运行方面，应保证升降负荷及运行调整时参数过渡的平顺性。同时，在日常运行过程中， 时刻关注分离回料系统关键参数的变化趋势，发 现异常状况及时处理。