30萬CFB鍋爐調試問題研究

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)流化床鍋爐技術的基礎上，借鑒ALSTOM公司的先進技術，結合國內循環(huán)流化床鍋爐設計、制造、運行的經驗，亞臨界參數國產自主研發(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、汽冷式旋風分離器、平衡通風、露天布置、燃煤、固態(tài)排渣。受熱面采用全懸吊方式，鋼架為雙排柱鋼結構。

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鍋爐從單機分部調試、試運轉到整組啟動調試、帶負荷調試、168h試運結束，在此期間出現了諸多問題，最終都得以解決，現總結如下：

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，它對于鍋爐正常運行有著重要的指導意義。差壓低，爐內物料循環(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，旋風分離器有三臺，#1爐布風板阻力大約在12kPa左右，由于布風板阻力大適應煤的種類窄，在鍋爐啟動初期，如果床料顆粒度大，就會造成爐膛差壓低，爐內物料流化不好，三個旋風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廠家進行協商，對爐膛做了改造設計，在原來風帽2334個基礎上，又在爐子布風板的四周加裝了一百多個風帽，由原來大鐘罩式風冒該為小鐘罩式風帽從而減小了布風板的阻力，由原來設計阻力12kPa減小到7kPa，增強了煤種的適應性，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個旋風分離器能夠及時建立物料循環(huán)。爐膛差壓高、低還會導致如下問題：

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。因為爐內的物料在一次風的作用下，在爐膛內進行強烈的流化，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）稀相區(qū)的物料位置就會下移，造成密相區(qū)床壓升高，水冷風室壓力增大，甚至造成塌床。我廠在調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，為了保證爐內物料正常流化，必須保證一次風機出力大于最小流化風量。在不同負荷下，爐內煙氣流速不同(也就是一次風的壓頭不同)，煙氣流速是影響爐內壁磨損最主要的原因。研究表明，鍋爐內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沖擊到爐內壁的灰粒量，同時較高的顆粒濃度也會對分離器內的防磨材料造成很大的沖擊。

對此，在調試運行中應在以下方面加以重視：

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

（2）在燃料源頭上加以控制，盡可能的保證顆粒粒度在設計范圍內；

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

（4）在調節(jié)方面，不能盲目的利用加大一次風量來控制床壓的方法。雖然加大一次風，會使爐內循環(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。因為一次風并沒有將細灰吹走，只是將其高度抬高，加大了旋風分離器的出力，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，使爐內物料濃度進一步提高。正確的方法是發(fā)現爐膛差壓上升后：①加大排渣，床壓下降后，適當降低一次風風量，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)定值就立即對旋風分離器進行事故放灰；③聯系改變煤質，適當加大上二次風，保證二次風的壓頭。

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、屏再超溫現象

從#1鍋爐整體調試以來，屏過、屏再管壁超溫頻繁，尤其是機組啟動及升負荷、變負荷率設置較大時，在運行中，屏再總有幾根管壁總是領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，屏再超溫是常見現象，低負荷時，屏過、屏再在爐內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，也就是在爐膛內輻射熱量變化不大，而低負荷時屏再、屏過管內流量相對較小，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。但在鍋爐調試中，即使?jié)M負荷情況下，一級噴水減溫流量仍高于設計流量，屏再煙氣擋板關到最低30%，但管壁溫度依然超溫。在調試過程中，調試單位、我廠有關技術人員及建設單位、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)化設計，嚴格按照設計施工。

現從調整方面減緩屏再、屏過管壁超溫一些經驗總結如下：

1）在啟動過程中，應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，并根據爐內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、旋風分離器下聯想、過熱器疏水來增大鍋爐受熱面內的蒸汽流量，當機組并上網時在鍋爐受熱面允許范圍內盡快帶負荷、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，易造成爐內吊掛管壁超溫；2）啟動過程中或低負荷時要使上二次風擋板不要開的太大，減少爐膛上部燃燒份額；3）在調試階段，如有條件可以在鍋爐本體竣工同時安裝上煤泥系統，我廠由于調試中煤泥系統沒有跟著鍋爐主體而完工，所以在調試中沒有投入煤泥系統，經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）如果鍋爐沒有設計煤泥系統，可以與設計單位協商通過理論計算把原來設計光滑的吊掛管受熱面部分，改裝為外面帶銷釘的吊掛管，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機組技術交流服務協作網組編寫.循環(huán)流化床鍋爐技術600問.