大型循环流化床锅炉有关调试运行要点

转载自:山东华源锅炉有限公司(www.iiboiler.com)大型循环流化床锅炉的调试运行要点黄宣,李士军,郝志海(河北省电力试验研究所，河北石家庄050021)   摘 要：针对循环流化床锅炉的特点，对启动调试阶段的冷态试验、烘炉、运行控制等调试运行要点做了探讨和总结，并从实际经验和设计原理出发提出了解决方法和建议。   关键词：循环流化床；锅炉；试验研究；调试 近年来，河北省南部电网所属电厂陆续投运了几台国产大型循环流化床（CFB）锅炉，其中450t/h锅炉是目前国内投入商业运行的最大容量的在役CFB锅炉。通过参加几台CFB锅炉的启动调试，笔者将调试运行的重要之处做了总结。1锅炉概述 河北热电技改工程＃21～＃24炉是由东方锅炉有限责任公司制造的DG410/9.81－9型CFB锅炉。该锅炉为高压参数、单汽包、自然循环蒸汽锅炉，半露天布置。锅炉由1个膜式水冷壁炉膛、2台汽冷式旋风分离器和1个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)3部分组成。 锅炉共设4台给煤机和4个石灰石给料口，给煤装置和石灰石口全部置于炉前，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，通过膨胀节与风道点火器相连。风道点火器共2台，各布置1个高能点火油燃烧器；炉膛密相区水冷壁前后墙上还分别设置了2支床上点火油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。炉膛两侧分别设置2台多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器和1个飞灰再循环燃烧接口。 炉膛与尾部竖井之间，布置2台汽冷式旋风分离器，其下部各布置1台“J”阀回料器。在尾部竖井中，从上到下依次布置高温过热器、低温过热器、螺旋肋片管省煤器和空气预热器。过热器系统中设有2级喷水减温器。   锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。2冷态试验 相对于煤粉锅炉，CFB锅炉的冷态试验具有更为重要的意义，冷态试验为将来的锅炉启动、主要运行参数调整控制、事故判断分析提供可靠的依据，可以说冷态试验结果的准确性是保证CFB锅炉安全、稳定运行的基础。2.1风量测量装置标定试验  大型CFB锅炉运行中涉及到一次风(流化风)、二次风（分级燃烧）、返料风、拨煤风、点火增压风、排渣用风、冷却风、密封风等诸多风量的调整控制，标定试验的目的在于求出风量测量装置修正系数，保证风量调整控制的准确性。不同于煤粉炉的是，CFB锅炉各烟风管道布置紧凑，弯头、变径多，风量测量装置所在管道可供测量用的直管段较少。这就要求试验前合理选择临时测孔安装的位置和数量，对于实在不具备测量条件的风管，可在准确测量其源头母管（或下游支管）和其它并列分管风量后计算推导出其风量，从而求出修正系数。需要强调的是，不能因为CFB锅炉风量测量装置较多，而在标定试验前就简化对传输差压信号的热工表管的泄漏检查工作，这对于标定试验的准确性是十分重要的。2.2炉膛布风板空板阻力试验 锅炉炉膛布风装置由水冷风箱和具导向“Γ”型风帽的水冷布风板构成，布风板阻力的测定在布风板上未铺设任何床料的情况下进行，将所有炉门关闭，并将所有排渣管、放灰管堵住。   布风板空板启动前未做空板阻力试验，未能进行比较，并且未清理堵塞风帽，造成启动投料后部分区域未流化，引起床面结焦的事例很多，应引起调试和运行人员的高度重视。2.3料层阻力及临界流化风量试验 布风板空板阻力试验结束后，可进行料层阻力试验。试验前按厂家推荐颗粒细度在布风板上添加一定厚度的底渣，尽量沿炉膛床面铺放均匀，以免造成不同床压测点测量值偏差很大，影响试验的准确性。具体试验方法与空板相似。若条件允许，在调试阶段应尽量多改变几次料层厚度进行试验，便于今后CFB锅炉运行中根据床压对床料厚度进行准确判断。 临界流化风量（速）试验是要找出使床料完全流化的最小风量(速)。该试验可随料层阻力试验一并进行。其原理基于床料在完全流化后，阻力将趋于平稳甚至略有下降，从床层阻力与流化风量的对应曲线上找到该拐点，即可得出相应床层厚度的最小流化风量。根据相关资料和经验，在床料的筛分粒径较宽的工业应用试验中，从料层阻以保证锅炉的安全运行。2.4布风装置的布风均匀性和床料流化特性试验 试验时，在布风板上铺一定厚度的床料，启动风机，逐渐增大一次风量，使床料完全流化。观察炉膛的流化情况，然后突停风机，观察整个料层的平整程度，确定布风板的均匀性。 停风机后，床面应平整如镜。否则，应检查床料粗细粒径分布是否均匀，是否有超出范围的过粗或过细床料。若问题仍存在，则检查风帽是否堵塞。 应注意，床料平整不一定代表流化良好。在逐渐增加流化风量时，应打开炉膛人孔门，仔细观察床料表面是否均匀地冒小汽泡，是否同时逐渐流化，有无松动较晚和不动的区域。若有，则一定要分析原因并加以处理，否则将来运行中这些地方容易结焦。3耐火耐磨材料的固化养护 CFB锅炉的耐火耐磨材料通常需要现场敷设，敷设完成后要进行固化养护（烘炉），其目的不仅在于析出水份，更重要的是通过严格的升温控制，使材料中的钢化纤维相互渗透，形成致密结构，达到设计强度要求，从而起到耐火耐磨的作用。所以材料固化是CFB锅炉调试阶段特有的一道重要工序。 目前CFB锅炉生产厂商没有在设备制造阶段为烘炉提供一定条件，因而烘炉还没有较为通用、成熟的方式。以往采用不同加热方式时发现，采用特制的压缩空气雾化、出力可做较大范围调整的小油枪效果良好，并具有布置灵活、系统简单、可控制性强的优点。  因点火风道内部空间较大，在布置临时排烟口时，一定要充分考虑油枪的位置和烟气流程，尽量减少高温烟气流动的死区，保证固化养护效果。冷渣器内部空间相对狭小，要防止油枪火焰直接冲刷耐火耐磨材料，造成超温破坏。所以特别在冷渣器内部迎火侧墙壁上加装了防护钢板。对于炉膛、回料阀、水平烟道等，可用正式油枪进行烘烤，并结合吹管等工作同时进行。 烘炉前，应在冷渣器和点火风道的外表面多开一些布置广泛、均匀的滴水孔，保证烘炉过程中耐火耐磨材料析出的水蒸汽能够及时、充分排出。 耐火耐磨材料固化养护时对温度控制的要求很严格，温度控制情况直接影响到养护质量。而CFB锅炉自身的温度测点通常不能完全满足烘炉的控制要求，因此，在烘炉前合理布置一些临时温度测点，这些测点必须能准确反映耐火耐磨材料的真实温度，便于控制。4床温与床压控制 CFB锅炉与煤粉炉相比，汽水侧控制基本相同，但是床温、床压的控制则是其特有的，也是CFB锅炉运行中需要调节控制的重要运行参数。4.1床温控制 所谓床温主要是指燃烧密相区内流化物料的料层温度。床温值是由锅炉结构、灰熔点、排放物指标等综合因素决定的，通常控制在850～920℃左右。床温过高或过低将造成锅炉结焦灭火。影响床温的因素主要有煤种、给煤量、一/二次风量、返料量及冷灰循环。在循环倍率一定时，主要与煤量和风量有关，其中一次风量起主要作用。 因为大型CFB锅炉的热惯性相应增大，建议运行人员除监视床层温度外，更应密切监视床温变化率，根据床温变化率的幅度迅速做出床温变化原因的准确判断，进而采取相应的调整。根据目前经验，通过密切监视床温变化率进行一定提前量调节是大型CFB锅炉维持床温稳定的有效手段。当锅炉负荷和给煤量较稳定时，床温可用流化风量的增减控制；流化风量调整不力，则应迅速增减相应煤量。 在CFB锅炉的调试和运行中，投运给煤机故障或跳闸是造成床温大幅变化的主要原因，需很久才能恢复到正常值，所以很有必要做好事故预想：当床温发生异常变化时，迅速到现场检查给煤机实际运行及出力情况，与主控室运行状态及参数核对。若给煤机跳闸，应立即强启一次，强启失败则马上稳定增加其余给煤机煤量；若主控室煤量指示出现偏差，迅速以给煤机就地实际煤量进行相应调整。当给煤机在锅炉低负荷运行时跳闸，因炉内混合较差，会出现床温不均和较快下降趋势，若不能迅速恢复给煤机运行，应降低一、二次风量，投入油燃烧器稳燃，尽快恢复跳闸给煤机。4.2床压控制 床压是料层高度的反映。启动前应按设计要求在布风板上加一定厚度的床料。运行中通常通过调整排渣量的多少控制床压的高低。床料多、床压高，对于稳定燃烧、减小短时间断煤波动的影响、减少排渣可燃物含量有利；但同时床压高会增大一次风压头，电耗增加，同时也大大增加了启动点火阶段加热床料的时间，降低运行经济性。床料薄、床压低，易造成布风不均匀，引起结焦。对于DG410/9.81－9型CFB锅炉，启动前一般控制床压在3.5kPa左右，料层高约400mm；正常投煤运行后床压维持在5.0～6.0kPa，床层厚度500mm左右。   床压的控制主要通过排渣量进行调整，所以调试阶段要特别注意摸索冷渣器的排渣工作特性，防止结焦、堵渣，从而保持床压稳定。5冷渣器运行  该型锅炉在炉膛左右两侧墙共布置4台多仓式流化床风水冷选择性冷渣器。每台冷渣器分为4仓，沿渣的走向分别是第1级的选择仓和之后的3级冷却仓，仓与仓之间用分隔墙隔开，隔墙下端角落设有通渣口，渣绕墙流动。每个小仓均有独立的布风装置。每台冷渣器设有1个进渣管、1个排渣管、2个出气口。调试中主要存在以下2个问题。5.1输渣管不落渣 锅炉正常运行工况下投运冷渣器，时常出现输渣管不落渣的情况：开启落渣管松动风后输渣管不过渣，出渣口温度、选择室床温、床压不发生变化。大幅度调整松动风风门挡板开度基本不起作用，有时甚至投入起吹堵作用的压缩空气也无效。分析原因有：输渣管松动、风门漏风，冷渣器投运前输渣管内已经结焦，造成投运后无法过渣；内部不畅通，如测温热电偶插入输渣管过长；炉膛出渣口处流化异常，炉膛不向输渣管落焦。对此，采取如下措施后，情况明显好转。 a.沿输渣管长度布置的每个松动风支管上加装一道手动截止阀，投运冷渣器时开启，停运时关闭，防止漏风引起结渣；加装手动阀后还能实现通过松动风支管对落渣管逐根吹扫。 b.利用停炉机会检查输渣管内部情况，将从输渣管下部向上插入的测温热偶长度调至最短，防止影响过渣。 c.利用停炉机会检查炉膛出渣口处流化情况，发现指向出渣口的定向风帽有结焦堵塞现象，造成渣不能很好地向输渣管流动，应将其清理。 d.从运行调整上注意控制床温不要过高，尽量保持冷渣器连续稳定运行，减少间断性排渣。5.2选择室堵渣 在冷渣器运行中，选择室易堵渣，表现为选择室床压经常偏高，即使运行人员发现床压有升高趋势后迅速采取停止进渣、加大流化风量等措施，床压仍长时间居高不下，因无法排渣而被迫停炉。可能的原因是：目前进渣调节系统还不能对进渣速度进行较好地控制，所以运行人员不易控制进渣量，进渣量大造成选择室堵渣；炉膛内有结焦现象，排渣时将焦块带入冷渣器，造成选择室堵渣；冷渣器末端排渣管上未设计旋转给料阀，炉渣直接通过排渣管落下排走，排渣速度无法有效控制，造成冷渣器不能建立正常床压，炉渣在冷渣器内停留时间缩短，渣温较高易造成结焦；各仓间的隔墙下部通渣口可能偏小，焦块容易在此积存堵塞,造成选择室堵渣。 采取的相应对策如下：严格控制床温，防止超温结焦；控制选择室进渣速度，运行人员加强监视，防止选择室内高温炉渣结焦；在设备改进方面，准备扩大各仓间的隔墙下部通渣口，并提升第3冷却室排渣管伸入床面的高度，从而提高各室床压。参考文献［1］岑可法,倪明江,骆仲泱,等.循环流化床锅炉理论设计与运行［M］，北京:中国电力出版社，1997.［2］刘德昌,阎维平.流化床燃烧技术［M］.北京:水利电力出版社，1995.山东华源锅炉有限公司(www.iiboiler.com)始建于1968年，持有国家A级锅炉和一、二类压力容器设计制造许可证，销售经理孔俊皓(18769998880)恭迎全国各界人士来我公司选购各种炉型:余热锅炉，高效煤粉锅炉，水煤浆锅炉，垃圾焚烧锅炉，循环流化床锅炉，生物质锅炉，导热油锅炉，蒸汽锅炉，热水锅炉等.