超臨界循環流化床鍋爐CFB施工技術及質量控制要點探討

蓋克勤 薛俊淑

華電朔熱一期2×300MW級熱電機組工程鍋爐為超臨界參數變壓運行直流爐，循環流化床燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風、全鋼構架結構;鍋爐采用緊身封閉;過熱器采用兩級噴水調節蒸汽溫度、再熱器采用以煙氣擋板調節蒸汽溫度為主，同時設置微量噴水和事故噴水調溫為輔的調溫方式;是上海鍋爐廠有限公司首次開發的國內首批350MW超臨界CFB鍋爐，結合了350MW、600MW等級超臨界煤粉爐的超臨界水動力技術和經驗，該產品在研發過程中采取了產、學、研和使用單位組成共同體的開發模式，目前國內尚無同類型機組運行經驗，為推動我國循環流化床鍋爐技術的發展具有劃時代的意義。

現將350MW超臨界循環硫化床（CFB）鍋爐安裝技術和質量控制要點分析探討如下：

一、加強澆筑料規范設計

1、設計人員應當結合所選用的耐火澆注料、可塑料的基本特性，充分考慮CFB鍋爐結構特點進行規范設計。設計的耐火澆注料、可塑料各區域的厚度、顆粒要適當，避免造成溫度與傳熱的不一致性，產生膨脹偏差，防止由于不正常的擠壓、拉伸應力產生脫皮、坼裂和擴口。

2、銷釘的數量和分布方式要合理（釘設計過密反而會破壞爐墻，使可塑料產生分層，破壞了澆注料的穩定），實現耐火澆注料與剛性材質之間牽制和依托關系，在受到應力集中影響時，能夠保證良好的基體材料結構強度。

3、耐火澆注料區域跨距之間的鋼制拉筋、板條、抱箍、限位塊、支吊等的支撐與固定方式的選擇，應充分考慮材料的膨脹、變形、位移等有可能產生的支吊、固定失穩因素。局部過渡部分必須做到有應力疏導、保證足夠的強度、膨脹補償，不得簡單挪用連接件設計工藝。

4、煙風道高灰濃度內部區域裸露的金屬部件（包括水冷壁管屏），應當盡可能做到光滑、平整、無暇疵，以減輕磨損，增加金屬結構的穩定性，提高流場的穩定性和均勻性。

5、各段受熱面和耐火區域的耐火防磨材料施工工藝、材料種類選擇、結構都要有所區別。要對特定的耐火澆注料、防磨料區域結構和拼接方式進行優化，以保障膨脹、變形和伸縮所帶來的交變應力。

二、嚴格選擇防磨材料

1、把好銷釘、鋼筋等重要材料選材關

很多鍋爐廠家以工程成本考慮，將旋風筒內的銷釘、鋼筋等不銹鋼材質設計為Cr18Ni9Ti，這種鋼材雖有一定的耐熱性和抗腐蝕性，但在循環流化床鍋爐點火、停爐及負荷變化歷程中，鋼筋時常受拉受壓，易在澆筑料的膨脹縫和澆筑料運轉時產生的縫隙中斷裂，以而引起澆筑料脫落。而1Cr20Ni14Si2，具有較高的高溫強度及抗氧化性，抗拉強度在590MPa以上，顯著大于前者，適用于制作承受應力的各種爐用構件。

2、各種耐火材料的技術質量要求和檢驗項目，應符合《火力發電廠鍋爐耐火材料技術條件》DL/T777-2012標準。所用耐火材料的物理、化學性能必須由國家、電力行業指定的檢測機構出具檢測報告原件和出廠合格證。

3、爐膛密相區、點火區溫度高、物料濃度高，流速快，襯里磨損大。材料要選用較高的抗磨損性，較小的線變化，較好的抗冷熱急變性、抗熱震的耐磨澆注料，各開孔區周邊的澆注料中添加2%耐熱不銹鋼纖維。給煤口等易磨損部位采用超高強度耐磨耐火澆注料完成。

4、返料裝置是第一級分離的循環通路。返料閥部位有可能形成二次燃燒，溫度較高，熱震頻繁，灰濃度高。材料選用較高的整體強度、較小的耐磨損性及良好的熱震穩定性能的澆注材料。

三、采取防磨措施

1、采取金屬表面噴涂技術防磨

金屬表面噴涂能防止磨損和腐蝕有兩個方面的理由：第一、涂層的硬度可能較基體的硬度更大;第二、涂層在高溫下會產生致密的堅硬和化學穩定性更好的氧化層，且氧化層與其基體的結合更牢。

2、爐膛布風板澆注150mm左右的高強度耐磨澆注料，爐膛錐段區域四周的水冷壁管子上焊有銷釘，并敷設80mm厚（距管子中心線）的高溫耐火耐磨層。在錐段和垂直段交接的區域，水冷壁管子彎向爐外突出，保證爐膛內下落物料垂直落在耐磨層上。

3、爐膛上部的水冷屏、屏式過熱器及屏式再熱器，在其下部表面及穿墻部分，管子上焊有銷釘，并敷設100 mm厚（距管子中心線）的高溫耐火防磨層，防止上升煙氣磨損管子。

4、爐膛上部后墻煙氣出口的四周水冷壁管表面，敷設80mm厚的環形高溫耐火防磨層，防止煙氣流向改變時磨損該區域管子。

5、旋風分離器進口煙道、旋風分離器及旋風分離器出口煙道內壁采用防磨可塑料，設置高密度銷釘加以固定，保證耐磨材料牢固可靠。敷設400mm厚的高溫耐磨層，在施工過程中要求耐磨層表面平整，光滑過渡。分離器中心筒采用高溫高強度耐磨的奧氏體不銹鋼材料。

6、在U型回料器及回料腿內，凡是與高溫高濃度灰粒接觸的煙道內表面，均敷設一層高溫耐磨澆注料和一層耐火保溫澆注料，用“Y”型銷釘固定。

四、嚴把質量控制關

1、澆注材料進場以后，應嚴格審查每一個獨立包裝件的材料合格證、成分明細表，核對實際供貨材料是否與合同規定內容相符合。必要時，應當抽樣檢查并進行一定的試驗，委托第三方或由業主實地進行有關性能檢查試驗，以保證材料各項性能指標。

在整個儲運、存放等過程中，必須保證很好的存放場地和防水、防損措施，避免漏水等因素產生材料的顆粒板結，造成性能下降。

2、鍋爐膜式壁垂直度對磨損程度至關重要，其四角縫由于物料濃度相對較高，任何傾斜和壁面凸起物都將帶來嚴重的磨損，因此安裝時不可忽視四角縫的檢查和驗收。

3、安裝時，中心筒的中心線與返料器中心線應重合，否則，中心的偏移將影響分離效果，導致煙塵排出濃度增加，加大尾部受熱面的磨損。另外，為防止中心筒吊掛的上邊緣變形（因重力、溫度而向內收縮甚至斷裂），在安裝時應適當增加連接中心筒和八卦梁圓環的不銹鋼帶鐵（材質：1Cr25Ni20Si2）;中心筒內上部增加一道十字不銹鋼支撐。在焊接不銹鋼時，要注意不要錯用焊條，應使用耐900-1100℃高溫的A402焊條，焊后應保溫退火。對埋在澆注料內的不銹鋼網格，澆注前應涂刷δ=2mm的瀝青，防止膨脹導致澆注層脫落。

4、嚴格控制旋風分離器簡體組合尺寸和焊接變形;在耐火保溫內襯施工之前，要檢查簡體內壁弧度，對凸凹部分做好記錄，在筒體施工時進行調整。對向火面材料的施工，要保證嚴密度、嚴整度、垂直度以及內壁弧度和表面質量等，以減少受熱面的磨損。

5、澆筑料施工時要重點檢查銷釘焊接的質量，嚴格控制金屬錨固件的焊接定位、澆注料拌合、澆注振搗、澆注模裝設、脫模以及膨脹縫等施工工藝步驟，不可隨意簡化修改。必須把握一個重點、一個難點、一個關鍵。重點部位是爐膛密相區;難點部位是返料閥;關鍵部位是分離器部位。

6、加強澆注料施工過程管理、控制水分、加強通風、自然烘干為烘爐成功奠定基礎。鍋爐烘爐要應采用先進的熱煙烘爐法，具有節油省時、溫度易控、溫度場均勻、便于操作、烘爐效果好的優點，要嚴加重視排濕孔開法，烘爐要嚴格控制以下要點：

①嚴格按照各部位烘爐曲線控制烘爐時間和溫度;

②每小時記錄烘爐各部位溫度，嚴格控制升溫速率和恒溫時間，烘爐偏差在規定范圍;

③自然冷卻期間不能鼓入冷風，整個襯里烘干期間應作好記錄，襯里自然養護后，如不具備條件點火，為防止晶格轉化，應使溫度保5—35℃。

CFB鍋爐的砌筑需從材料、施工、烘爐及運行啟動密切結合起來，才能保證耐磨耐火材料的使用壽命，保證鍋爐長期穩定運行。

五、增加播煤風和吹掃風，改善給煤特性。

循環流化床密相區屬微正壓運行狀態，落煤管壓力分布呈下高上低之勢，易落煤不暢甚至堵管。本工程在落煤管上部和下部分別加入播煤風管和吹掃風管，使得落煤順暢，改善了給煤特性。

二O一四年十一月十日