某300MW CFB鍋爐加裝床料系統的改造設計

山西平朔煤矸石發電有限責任公司 武建芳

循環流化床（CFB）鍋爐因其燃料適應性好、燃燒效率高、負荷調節范圍寬以及NOx、SO2污染物排放量低等優點[1-3]而得到迅速的發展和廣泛應用。截止2019年底山西省已有70臺CFB 發電機組。循環流化床鍋爐爐內呈流化態燃燒，燃燒所需一二次風分別從爐膛底部和側墻送入，爐內物料顆粒所受重力與氣體對其作用力平衡，粗、細顆粒分別在燃燒室下部和上部燃燒，被吹出燃燒室的細顆粒經分離器收集，極細的顆粒被煙氣攜帶經尾部煙道被收集，相對較粗的顆粒送回爐內燃燒[4-5]。CFB 鍋爐運行過程中爐內物料不斷循環，一般情況下爐內物料主要由床料、給煤、給煤中的灰、未反應的石灰石、石灰石脫硫反應產物等構成，且總物料量保持恒定。但在鍋爐第一次啟動前、停爐檢修排掉床料時應向爐膛、外置床內床料以滿足CFB 鍋爐流化態燃燒和物料循環[6]。

CFB 鍋爐加裝床料的方式主要有人工、機械輸送和氣力輸送等，其中人工加裝床料方法簡單易行，但人工勞動強度大、費時；機械輸送的方法根據爐型的不同工藝也有差別，系統比較簡單，但要求啟動料倉必須布置在鍋爐附近；氣力輸送方法投資高，系統復雜，還存在床料浪費等缺點[4]。本文針對朔州某300MW CFB 鍋爐加裝床料存在的問題進行改造，以提高床料加裝效率，縮短時間，保障機組及時啟動并網。

1 鍋爐床料加裝系統改造前情況

山西朔州某公司單臺300MW發電機組采用1臺亞臨界、一次中間再熱CFB 鍋爐，型號為SG-1060/17.4，由上海鍋爐廠生產。鍋爐爐膛底部為雙布風板，采用單爐膛，同時配以4臺旋風分離器和4臺外置式換熱器、4臺返料器、1臺省煤器，采用2臺風水冷渣器和2臺滾筒式冷渣器聯合排渣。

在公司B 級及以上檢修時，爐膛內部床料和外置床的床料必須放出，一般爐膛內部床料通過輸渣系統進入渣倉內；外置床內的床料則堆在鍋爐廠房零米地面，放置冷卻后將床料裝袋儲存，床料會占用大量的空間，給現場檢修工作造成不便。待檢修結束后，將儲存的床料人工裝袋吊運并輔以卷揚機搬運至爐膛人孔處和外置床平臺，通過人孔進行加床料工作，在此過程中難免產生揚塵，不利于環保。且因空間狹窄影響效率，導致上床料時間長。一般情況下單臺鍋爐需500t 床料，采用此種方式需3～4天才能完成床料的加裝，勢必影響機組啟動并網時間。在加裝床料過程中人工與機械交叉作業，存在一定的安全隱患，亟待改造解決。

2 床料加裝系統的改造設計

2.1 鍋爐爐膛床料加裝系統的改造設計

鍋爐爐膛床料加裝系統改造方案的設計思路在于充分利用鍋爐現有輸渣和給煤系統，通過新增沖倉、螺旋給料機和斗提機等設備，新增截止閥和管道以實現爐內加裝床料的目的，如圖1所示。具體過程為：在機組停機檢修時，爐膛內部的床料通過輸渣系統排至渣倉內暫存；機組檢修完畢，鍋爐準備啟動時，打開截止閥1、截止閥2和截止閥3，使渣倉內暫存的床料依次通過管道、緩沖倉進入到螺旋給料機，其后經斗提機提升至原有給煤機，通過原有給煤系統將床料自動加裝到爐膛內部。

圖1 爐膛床料加裝系統

在鍋爐穩定運行期間，若爐內總物料量小于煙氣攜帶走的細灰量時，鍋爐的床壓就會降低，此時需補充床料以維持鍋爐床壓[6]。采用本改造設計，可在CFB 鍋爐爐內床壓低或床溫高時，通過打開截止閥1、截止閥2和截止閥3使渣倉內的床料依次通過管道、緩沖倉、螺旋給料機后經斗提機提升至原有給煤機，通過原有給煤系統將床料自動加裝到爐膛內部；當床壓或床溫正常時，停止螺旋給煤機、關閉截止閥1、截止閥2和截止閥3即可停止本系統的運行。

因此，本改造方案既可實現鍋爐啟動前的床料自動加裝，也可以在運行過程中通過自動加裝床料調整床壓和床溫，同時不影響鍋爐原有系統的運轉。

2.2 鍋爐外置床床料加裝系統的改造設計

鍋爐外置床床料加裝系統改造方案的設計思路，在于充分利用鍋爐現有輸渣系統對外置床進行改造，增加外置床輸渣管路、倉泵系統等以實現外置床床料自動加裝的目的，如圖2所示。

圖2 外置床加裝床料系統

具體過程為：在外置床底部增設輸渣管道，并將其與輸渣機相連通，在機組停機檢修時，外置床內部的床料通過輸渣管道進入鍋爐原有輸渣系統中，并排至渣倉內暫存；機組檢修完畢、鍋爐準備啟動時，啟動倉泵，將渣倉中暫存的床料通過氣力輸送的方式輸送至外置床上部，進而實現床料的自動加裝，減少人工的勞動強度，同時減少了人工加床料引起的環境污染，消除了安全隱患。

3 結語

通過對爐膛爐內、外置床床料加裝系統的改造，既可以實現鍋爐啟動前的床料自動化加裝，還可實現在運行過程中通過自動加裝床料調整床壓和床溫。本設計對機組原有系統的改造內容較少，新增設施也較少，便于實施，并且投運后故障率低、操作簡單、使用方便、運行穩定、安全可靠，可有效提高床料加裝速度，節約時間，減少人工成本，同時充分利用原有床料，減少浪費，避免揚塵的產生，有利于環境保護。