300 MW循環(huán)流化床鍋爐探究

苗全芳

（晉能控股電力集團長治熱電有限公司，山西 長治 046011）

某發(fā)電廠300 MW循環(huán)流化床鍋爐是上海鍋爐廠引進法國ALSTOM公司技術生產(chǎn)的型號SG-1057/17.4-M803，采用島式全封閉布置。鍋爐以單鍋筒自燃循環(huán)為基礎，以平衡通風、循環(huán)硫化燃燒等為核心，實現(xiàn)正常運行。

1 鍋爐整體布置及安裝順序

1.1 鍋爐整體布置

該鍋爐的爐膛利用了分開式布局結構，在內部的受熱面上使用了水冷壁擴展結構。在爐膛的上側對稱布置著兩組分離器，分離器上側為圓柱狀，下側為漏斗狀。在鍋爐的分離器回料腿的下側設置了一個外置的換熱裝置和一個用于回料的回料閥。為了確保操作的便捷性，回料閥采用了自平衡結構，回料閥的一側是和爐膛相連接的，一側則是和換熱器相連接。

在工作的過程中，物料從分離器進行分離后，一些分離料直接進入回爐膛，另一些則進入到換熱器內，同時在換熱器的上游還設置有錐形閥，用于控制分離料進入到換熱器內的速。為了滿足鍋爐的工作需求，在爐膛的外側設置有4組換熱器，在接近爐前的兩個換熱器內布置有高溫再熱器和低溫過熱器，主要作用是對再熱蒸汽溫度進行調整，在爐膛后側的兩個換熱器主要布置有過熱器I和過熱器II，主要作用是用來對床溫進行調整。

該鍋爐的物料循環(huán)回路主要包括爐膛、回料裝置、換熱器以及分離器四個部分，在正常工作時，鍋爐內的煤和石灰石是在燃燒室內進行燃燒并不斷的反應，最終實現(xiàn)完全脫硫，在燃燒過程中形成的煙塵及細顆粒則通過煙道排出。

1.2 鍋爐整體安裝順序

水冷壁基本以散吊為主；后豎井以整體吊裝為主；爐后高再、低再和二級省煤器地面組合吊裝；一級省煤器采用散吊高空組合。

汽包吊裝采用制作7 m高的臨時支架，以支座方式位于大板梁頂部。

1）爐側水系統(tǒng)施工順序。水冷壁擴展屏上下聯(lián)箱預放及剛性梁預放—前后側及左右側上、中部水冷壁地面組合后吊裝—前后側上聯(lián)箱組合焊接—左右側下部安裝組合—四側擴展屏安裝—頂棚聯(lián)箱組合—左右側上部與頂棚組合焊接—前后側下部分吊裝—分叉部分內部吊裝—布風板安裝—下部風室安裝—下部集中降水管道（總體自上而下的順序安裝，下部設備從爐膛的底部采用坦克式搬運進入）。

2）后豎井安裝。左、右側及前側包墻吊裝—包墻頂棚組合焊接—高過、低再和二級省煤器地面組合后單片吊裝—后包墻吊裝—一級省煤器采用散吊高空組合—省煤器及低再、高過聯(lián)箱焊接。

3）外置床施工。外置床五側殼體組合—耐火澆注—低過、中過和高再入口聯(lián)箱就位—內部蛇行管吊裝—外置床頂蓋安裝—上部出口聯(lián)箱就位—蛇行管與聯(lián)箱對口焊接。

分離器支撐鋼架平臺安裝完—下部回料器安裝—回料腿預放—旋風分離器錐體吊裝—筒體吊裝—上部進口、水平煙道及出口煙道吊裝

2 循環(huán)流化床鍋爐安裝中需要重點控制的方面

1）關于土建工程影響安裝的問題。一、二次風機室框架基礎出零米后暫停，考慮大型機械的工作面以及鍋爐后部吊裝需要，待鍋爐大件吊裝結束后風機室零米以上框架再施工。

2）外置床殼體施工是關鍵工序，應在鋼架安裝期間就開始組合安裝。外置床設備必須與鍋爐第一層鋼架一起到場，地面組合后與第二層鋼架的吊裝一起進行，保證耐火施工、養(yǎng)護和后續(xù)的受熱面施工順利進行，為難度很大的受熱面焊接、檢驗提供富裕的時間。以免影響受熱面整體水壓進度。

3）旋風分離器、回料器、回料腿等設備應該與外置床一起到貨，由于大量的地面組合工作量和高空安裝困難大（直徑8 m），地面組合時應該進行預拼裝。其部分占鍋爐耐火施工量的60%，為爭取養(yǎng)護時間和保證烘爐效果，必須對此部分設備安裝和耐火施工予以足夠的重視。

4）由于一次風機的設計余量過大，造成冷一次風道的振動極大，再加上風道設計單薄，運行中多次發(fā)生撕裂。應該從風機本身的設計源頭去考慮，同時考慮風道的設計方案修改。施工中應特別重視風道的制作安裝質量。

5）外置床本體金屬結構的組合焊接必須嚴格控制，由于耐火材料高溫烘爐中膨脹急劇易產(chǎn)生裂縫，對于頂蓋和難以焊接的部位特別注意，不能以為用耐火材料可以彌補焊接的不足。運行中流化風53 kPa的高壓易造成循環(huán)物料的泄露。

6）由于循環(huán)流化床鍋爐是新產(chǎn)品，缺陷較多特別是支吊架，要求及時與鍋爐廠代溝通和詳細的圖紙會審。要求鍋爐廠家及時處理完善在其他項目中發(fā)現(xiàn)的設計和設備問題，避免重復出現(xiàn)。

7）由于滾筒冷渣器單重48 t以及尺寸較大（12 m長），因而鍋爐零米布置的冷渣器等基礎應該隨鍋爐基礎一起完成，同時冷渣器在鍋爐大件吊裝后及時就位或者提前預放。

8）由于ALSTOM流化床鍋爐的特點，可以分為多個相對獨立的施工區(qū)域，鍋爐施工人員應該配備合理、充足，同時展開多個作業(yè)面，為耐火施工爭取時間。

9）鍋爐爐墻耐火材料供應、施工、烘爐應該由一家總承包。選用參加過大型流化床澆注施工經(jīng)驗的隊伍，同時我們配備素質高的技術指導監(jiān)督人員進行全過程的質量控制。

鍋爐流化床鍋爐施工的關鍵是爐墻的施工，在施工的過程中涉及到各種耐火材料澆筑，總類別多達20種以上，澆筑的總重量超過了4 000 t，工作量極大。在施工過程中由于涉及的工序多、工藝質量要求高，因此需提前合理的規(guī)劃物料進出通達、施工工藝流程等，并對崗位進行劃分，明確關鍵崗位和重點崗位，制定周密的工序銜接計劃，確保施工的順利進行。在施工的過程中需要在保溫層和耐火層之間設置一個油紙層，從而有效避免澆注料水分的揮發(fā)。

10）由于風機壓頭較高，同時給煤機和冷渣器等易發(fā)生運行中進出不暢等問題，必須加強鍋爐附屬機械（一二次風機、引風機、流化風機、滾筒式冷渣器、給煤機、粗細碎機等）的安裝和調試質量。

11）注意膨脹節(jié)的保護特別是非金屬膨脹節(jié)，由于流化床鍋爐的特點，鍋爐的膨脹系統(tǒng)安裝尤其注意。特別是在分離器、回料器等灰道均布置有膨脹節(jié)，應注意膨脹節(jié)的安裝、焊接質量，同時注意耐火施工保證其膨脹和嚴密性能。避免運行中膨脹節(jié)撕裂等問題的出現(xiàn)。

12）回料器和料腿等部位由于僅靠進出口的膨脹節(jié)很難以消除整體膨脹量，因而組合焊接時必須注意，同時建議在結構焊縫的內側增加一道加強環(huán)以彌補焊縫受耐火材料膨脹的影響。

13）在施工中注意嚴格控制有膨脹節(jié)設備的支吊結構的安裝，避免由于膨脹中心位置差別而造成運行時的設備損壞。同時注意需要耐火施工的部位在整個結構施工完后檢查支撐結構完善后再交付耐火施工，以避免局部交付施工后因為耐火材料承重后的結構變形。

14）風帽的安裝應該仔細核對廠家圖紙，主要在風帽的安裝角度、固定方式及施工環(huán)境等方面高度注意，防止角度偏差造成床料流化不均勻或磨穿風帽，床壓達不到設計值從而影響鍋爐的出力。

3 循環(huán)流化床鍋爐運行中的控制重點

針對大型循環(huán)流化床的長周期安全運行，國內同行業(yè)還處于摸索階段。

3.1 床料翻滾

運行中爐膛兩個床之間床壓相差超過2.5 kPa并逐漸增大發(fā)生停爐。

1）要保證在運行過程中煤量的供給、物料的返料和對爐渣清理的及時性和協(xié)調性，從而確保在設備兩側床壓的平衡性。

2）在對煤量的供給進行調整時，需要合理的對煤量進行調整，保證煤量分配的均勻性，使其合理的分布在床面上。

3）在對爐膛外側的返料量進行調整時，需要保證其調整的均勻性，不得使床壓出現(xiàn)偏差。

爐膛兩側外置床返料量調整基本一致，避免因為返料量偏差而產(chǎn)生床溫床壓偏差。

4）為了保證爐膛兩邊的床溫和風量的平衡，需要不斷地對爐膛的給煤量和風量進行調節(jié)。

3.2 運行中結焦

運行中發(fā)生結焦，主要是指布風板上的物料因為流化不良、超溫結焦。

3.2.1 流化不良的預防方法

1）必需保證布風板風帽小孔的暢通，這就要求在加床料之前把風帽小孔及床面清理干凈；運行后一次風量必需大于臨界流化風量。

2）升溫升壓過程中，控制升溫速度，防止爐內耐磨耐火材料脫落堵塞風帽；原煤粒度控制在6～10 mm之間，避免因為原煤粒度過大流化不良。

3）控制燃煤中矸石及鐵塊的含量，定期將大顆粒物料排除，確保流化良好；在升負荷及調整過程中，加煤和調風不能猛增猛減。

3.2.2 超溫結焦的控制方法

1）床溫不能控制過高，運行時控制床溫在860~950℃之間；爐膛布風板床溫控制靠調整外置床返料量和密相區(qū)物料高度來實現(xiàn)；回料閥布風板、外置床布風板床溫靠調整高壓流化風量及床料量來實現(xiàn)。

2）控制合理的床壓，防止燃煤直接接觸風帽造成燃煤堆積爆燃超溫結焦。

3）點火啟動階段，控制合理油槍配風，保證燃油完全燃燒，避免未燃盡油霧沾附在煤粒上造成結焦。

5）投煤時間控制在床溫達到580℃左右，避免飛灰含碳量的增加引起旋風分離器及回料器的結焦。

3.3 外置床泄漏

外置床受熱面發(fā)生泄漏，造成其他管束泄漏，停爐進行封堵。

管夾焊接質量不好，管夾振動管子磨損泄露。改進設計加固裝置加強固定，防止出現(xiàn)振動大的現(xiàn)象。

外置床處的T91管子焊口（吊掛彎頭處）雖全部進行無損探傷，打壓合格，運行中仍出現(xiàn)開裂，分析原因認為：T91管材應力延時性不好，管子焊接時必須在自然狀態(tài)下進行。

3.4 回料腿損壞

回料腿非金屬膨脹節(jié)損壞，造成串灰和料腿燒紅現(xiàn)象。應注意膨脹節(jié)的安裝、焊接質量，同時注意耐火施工保證其膨脹和嚴密性能。

一二次風機、預熱器出口伸縮節(jié)損壞，主要承受拉力損壞。試運時要檢查吊掛、支承情況、限位情況，容易出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。

加強對旋風分離器、回料器、外置床、燃燒器以及相關的進出口煙道、灰道等部位在試運前重點檢查。

3.5 給煤系統(tǒng)故障

給煤系統(tǒng)爐膛左右兩側螺旋輸送機常發(fā)生堵煤跳閘。一方面應注意給煤系統(tǒng)雜物清除，同時螺旋輸送機的轉速必須與刮板給煤機的轉速以及給煤量相匹配。

3.6 汽溫超溫控制

1）運行中升降負荷時要緩慢進行，給煤采用少量多次的方式進行。給煤機斷煤時應立即減少一次風量，防止煤粒在分離器內燃燒，造成分離器出口煙溫升高，導致過熱器、再熱器汽溫超溫。

2）合理調整外置床流化風量，防止外置床流化不良結焦，造成過熱器、再熱器汽溫超溫。合理調整外置床進料量，控制外置床內各級過熱器、再熱器進出口汽溫在設計范圍內。

3）調整一次風量大小，以使爐膛濃相區(qū)和稀相區(qū)熱量分配合理，控制爐膛出口煙溫，保證尾部煙道過熱器、再熱器管換熱系數(shù)合理，避免因換熱系數(shù)過大而超溫。

4）加強尾部受熱面吹灰，減少積灰及煙溫偏差形成的汽溫超溫。

5）高加停用及低負荷運行時注意調整減溫水量和入爐一、二次風量的大小。

6）運行中可適當增大床壓，增大爐內灰濃度，保證合理的爐膛吸熱量。

3.7 耐磨耐火材料脫落控制

在流化床鍋爐內設置有大量的耐火材料，因此在使用過程中需要嚴格控制鍋爐的溫升，避免因溫升異常導致的耐火材料的大量脫落，影響設備的運行安全。為了提高耐火材料的使用可靠性，在施工時需要根據(jù)外界環(huán)境條件制定合理的施工工藝和烘烤工藝，保證耐火材料內的水分保持在2%以下，同時在點火啟動時也要注意保證爐膛內各部分的溫升要小于100℃/h。

3.8 其他方面

1）正常運行時2臺一次風機（金通靈風機廠）擋板開度小于20%，穩(wěn)定性差。風機設計余量過大，采取一運一備的方式，以節(jié)省廠用電（單臺3 600 kW）和減小風道的振動。

2）點火燃燒器易出現(xiàn)燒壞掛鉤件、煙道變形、火焰沖刷側壁等嚴重問題。注意在點火前要調整好火焰中心，并要設風冷觀火孔，盡量縮短投油時間。油槍在煙道中燃燒應是風包火，順煙道而行，否則出現(xiàn)局部過熱。

3）石灰石系統(tǒng)難以穩(wěn)定正常投入運行，需要設備廠家及時解決問題。

4）冷渣器的入口進渣錐形閥發(fā)生堵渣現(xiàn)象，此處是熱態(tài)排渣，在落渣管處改加疏通孔以備應急。

4 結論

針對300 MW循環(huán)流化床鍋爐的結構特性，重點對其施工流程和工藝進行了研究，有效的保證了設備的施工效率和使用安全性，具有極大的應用推廣價值。