30萬CFB鍋爐調(diào)試問題研究

陳東陽，陳英峰

1.江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221006

2.國電豫源發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 濟源 454650

0 引言

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司兩臺DG-1065/17.5-541/541-II19型鍋爐是東方鍋爐（集團）有限公司鍋爐在引進、吸收法國ALSTOM公司循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，借鑒ALSTOM公司的先進技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計、制造、運行的經(jīng)驗，亞臨界參數(shù)國產(chǎn)自主研發(fā)型循環(huán)流化床單汽包爐、自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、汽冷式旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、露天布置、燃煤、固態(tài)排渣。受熱面采用全懸吊方式，鋼架為雙排柱鋼結(jié)構(gòu)。

該公司#1機組于2009年10月29日19：00順利通過168試運進入商業(yè)運行，#2機組于2010年2月5日9：00順利通過168試運進入商業(yè)運行。#1鍋爐從單機分部調(diào)試、試運轉(zhuǎn)到整組啟動調(diào)試、帶負荷調(diào)試、168h試運結(jié)束，在此期間出現(xiàn)了諸多問題，最終都得以解決，現(xiàn)總結(jié)如下：

1 爐膛壓差波動大，造成返料器間歇震動

對于循環(huán)流化床鍋爐而言，爐膛差壓是反映鍋爐稀相區(qū)顆粒濃度的重要參數(shù)，它對于鍋爐正常運行有著重要的指導(dǎo)意義。差壓低，爐內(nèi)物料循環(huán)難以建立，造成床溫高而負荷帶不上，對于東方鍋爐廠自主研發(fā)的我國300mW的大型循環(huán)流化床鍋爐而言，旋風(fēng)分離器有三臺，#1爐布風(fēng)板阻力大約在12kPa左右，由于布風(fēng)板阻力大適應(yīng)煤的種類窄，在鍋爐啟動初期，如果床料顆粒度大，就會造成爐膛差壓低，爐內(nèi)物料流化不好，三個旋風(fēng)分離器難以同時建立物料循環(huán)，造成鍋爐返料不均勻，床溫分布不均勻。為此我廠與鍋爐生產(chǎn)廠家進行協(xié)商，對爐膛做了改造設(shè)計，在原來風(fēng)帽2334個基礎(chǔ)上，又在爐子布風(fēng)板的四周加裝了一百多個風(fēng)帽，由原來大鐘罩式風(fēng)冒該為小鐘罩式風(fēng)帽從而減小了布風(fēng)板的阻力，由原來設(shè)計阻力12kPa減小到7kPa，增強了煤種的適應(yīng)性，也使爐膛差壓得到了合理的控制。此外，針對啟動初期旋風(fēng)分離器難以建立循環(huán)物料，在鍋爐啟動前加裝床料時，細顆粒所占比例要多一些。因為大型循環(huán)流化床有3個旋風(fēng)分離器，容積較大，需要細物料相對較多，物料細顆粒比例大以便啟動時3個旋風(fēng)分離器能夠及時建立物料循環(huán)。爐膛差壓高、低還會導(dǎo)致如下問題：

1）爐膛差壓高即爐膛上部顆粒濃度高，不僅會使屏再、屏過受熱面增強，造成屏再、屏過管壁超溫。

在機組帶負荷調(diào)試中，爐膛差壓過大，引起了返料不均，床壓波動大，甚至造成反料器間歇性強烈震動。因為爐內(nèi)的物料在一次風(fēng)的作用下，在爐膛內(nèi)進行強烈的流化，未燃燒的細顆粒及燃盡的細顆粒逸出爐膛進入旋風(fēng)分離器，粗的顆粒落回密相區(qū)，一些物料顆粒雖然很細，但不足以溢出爐膛，在爐膛稀相區(qū)進行內(nèi)循環(huán)，當稀相區(qū)物料濃度達到一定程度時或受到外界的干擾（如斷煤，為了保住床溫，減小一次風(fēng)）稀相區(qū)的物料位置就會下移，造成密相區(qū)床壓升高，水冷風(fēng)室壓力增大，甚至造成塌床。我廠在調(diào)試中鍋爐帶額定負荷時，給煤量大，煤倉原煤含水量比較大，造成了4條煤線斷煤，引起了塌床，造成2臺一次風(fēng)機跳閘，引起MFT動作；

2）鍋爐受熱面管壁磨損嚴重，為了保證爐內(nèi)物料正常流化，必須保證一次風(fēng)機出力大于最小流化風(fēng)量。在不同負荷下，爐內(nèi)煙氣流速不同(也就是一次風(fēng)的壓頭不同)，煙氣流速是影響爐內(nèi)壁磨損最主要的原因。研究表明，鍋爐內(nèi)部磨損量與煙氣流速的3次方成正比。煙氣流速的大小直接影響到流動飛灰的運動動能和單位時間內(nèi)沖擊到爐內(nèi)壁的灰粒量，同時較高的顆粒濃度也會對分離器內(nèi)的防磨材料造成很大的沖擊。

對此，在調(diào)試運行中應(yīng)在以下方面加以重視：

（1）試驗在不同負荷下，爐膛差壓的調(diào)整范圍。盡快完成返料腿放灰管的施工，如差壓超出范圍，應(yīng)進行返料腿放灰，維持爐膛差壓在正常范圍內(nèi)；

（2）在燃料源頭上加以控制，盡可能的保證顆粒粒度在設(shè)計范圍內(nèi)；

（3）如以上措施無法實施，可以采取向爐內(nèi)加入篩分過的砂、床料。加大排渣的方法降低爐膛差壓；

（4）在調(diào)節(jié)方面，不能盲目的利用加大一次風(fēng)量來控制床壓的方法。雖然加大一次風(fēng)，會使爐內(nèi)循環(huán)倍率加大了，床壓看起來下降了，但實際上并非如此，反而會使床壓波動進一步加劇。因為一次風(fēng)并沒有將細灰吹走，只是將其高度抬高，加大了旋風(fēng)分離器的出力，使稀相區(qū)的物料密度相對增加。即使一部分吹出爐膛，但通過分離器大部分細物料還是返回爐膛。此時，虛假的床壓迷惑運行人員進一步減少排渣，使爐內(nèi)物料濃度進一步提高。正確的方法是發(fā)現(xiàn)爐膛差壓上升后：①加大排渣，床壓下降后，適當降低一次風(fēng)風(fēng)量，將鍋爐出力、降低低負荷；②在返料腿返料閥放放灰，在四川白馬300mW循環(huán)流化床鍋爐運行中對爐膛差壓進行嚴密監(jiān)視，若有超過規(guī)定值就立即對旋風(fēng)分離器進行事故放灰；③聯(lián)系改變煤質(zhì)，適當加大上二次風(fēng)，保證二次風(fēng)的壓頭。

在鍋爐168過后要及時停爐進行消缺，對鍋爐受熱面進行測厚，做好鍋爐受熱面檔案。

2 屏過、屏再超溫現(xiàn)象

從#1鍋爐整體調(diào)試以來，屏過、屏再管壁超溫頻繁，尤其是機組啟動及升負荷、變負荷率設(shè)置較大時，在運行中，屏再總有幾根管壁總是領(lǐng)先于其他管壁幾十度。達到穩(wěn)定負荷運行時，管壁溫度始終偏高，低負荷更嚴重。

從理論上，低負荷時，屏再超溫是常見現(xiàn)象，低負荷時，屏過、屏再在爐內(nèi)主要承受的是輻射傳熱，由于循環(huán)流化床鍋爐在低負荷、高負荷時，床溫變化不大，也就是在爐膛內(nèi)輻射熱量變化不大，而低負荷時屏再、屏過管內(nèi)流量相對較小，帶走的熱量較少，所以管壁超溫是正常的。隨著負荷的升高，屏過、屏再管內(nèi)蒸汽流速流量的加快，帶走熱量的增多，管壁溫度會慢慢下降下來。但在鍋爐調(diào)試中，即使?jié)M負荷情況下，一級噴水減溫流量仍高于設(shè)計流量，屏再煙氣擋板關(guān)到最低30%，但管壁溫度依然超溫。在調(diào)試過程中，調(diào)試單位、我廠有關(guān)技術(shù)人員及建設(shè)單位、監(jiān)理單位，都做了深刻的分析，排除了因測點不準的原因。一直認為是鍋爐設(shè)計存在的問題，由于300萬循環(huán)流化床鍋爐我國自主研制的都存在此問題，對于已安裝的鍋爐，僅能從運行調(diào)整來減輕管壁超溫，要想最終消除屏過、屏再超溫只能優(yōu)化設(shè)計，嚴格按照設(shè)計施工。

現(xiàn)從調(diào)整方面減緩屏再、屏過管壁超溫一些經(jīng)驗總結(jié)如下：

1）在啟動過程中，應(yīng)該在保證較高的床溫下進行投煤，采用脈動投煤法，多點進行，并且煤量不能太大，保證床溫上升率在5℃左右，并根據(jù)爐內(nèi)燃燒情況要盡早的投入過熱一級減溫水，以便保證屏過的壁溫不超。此外，也可以利用汽機高、低旁路調(diào)節(jié)主再熱蒸汽流量，在初始階段，也可以考慮利用過熱器對空排氣、旋風(fēng)分離器下聯(lián)想、過熱器疏水來增大鍋爐受熱面內(nèi)的蒸汽流量，當機組并上網(wǎng)時在鍋爐受熱面允許范圍內(nèi)盡快帶負荷、升溫升壓，負荷100mW左右時考慮退出高低旁路，在升溫升壓升負荷中，壓力不要設(shè)定的太高，以免在相同負荷下，壓力高，蒸汽流量低，蒸汽流量低帶走熱量低，易造成爐內(nèi)吊掛管壁超溫；2）啟動過程中或低負荷時要使上二次風(fēng)擋板不要開的太大，減少爐膛上部燃燒份額；3）在調(diào)試階段，如有條件可以在鍋爐本體竣工同時安裝上煤泥系統(tǒng)，我廠由于調(diào)試中煤泥系統(tǒng)沒有跟著鍋爐主體而完工，所以在調(diào)試中沒有投入煤泥系統(tǒng)，經(jīng)理論分析和動力場模擬試驗可以利用爐膛頂部噴煤泥來降低稀相區(qū)的過熱、再熱器管壁溫度；4）如果鍋爐沒有設(shè)計煤泥系統(tǒng)，可以與設(shè)計單位協(xié)商通過理論計算把原來設(shè)計光滑的吊掛管受熱面部分，改裝為外面帶銷釘?shù)牡鯍旃?，并在外面附上適當厚度的澆注料，從而減少了管壁的吸熱，避免了高低負荷下管壁超溫的現(xiàn)象。

[1]300mW循環(huán)流化床鍋爐說明書.東方鍋爐（集團）股份有限公司.江蘇徐礦發(fā)電廠運行規(guī)程.

[2]全國電力行業(yè)CFB機組技術(shù)交流服務(wù)協(xié)作網(wǎng)組編寫.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)600問.