DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐烘爐技術(shù)優(yōu)化

文增瑜

（云南省特種設(shè)備安全檢測研究院，云南 昆明 650228）

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐是近二十多年來迅速發(fā)展起來的高效、清潔煤燃燒技術(shù)鍋爐。它具有廣泛的燃料適應(yīng)性，特別是對劣質(zhì)燃料的適應(yīng)性[1]。循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高可利用率、優(yōu)異的環(huán)保特性以及高效脫硫、氮氧化物的低排放等諸多優(yōu)勢，廣泛運用于工業(yè)生產(chǎn)中[2]。

循環(huán)流化床鍋爐運行時，因其結(jié)構(gòu)原因持續(xù)受到高濃度、高速、湍流的飛灰粒子的強烈碰撞、沖刷、磨損以及高溫?zé)釕?yīng)力和化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，嚴重影響鍋爐使用壽命，因此采用高強度、耐磨、耐化學(xué)侵蝕、高熱震穩(wěn)定性的耐火筑爐材料。筑爐材料優(yōu)異性能的發(fā)揮，除了與材料本身的特性和施工質(zhì)量有關(guān)外，很大程度上受到耐磨耐火材料養(yǎng)護、烘爐質(zhì)量的影響。

烘爐的目的主要是烘烤出耐磨耐火材料、保溫澆注料等筑爐材料中的游離水及化學(xué)結(jié)晶水，使其達到一定的干燥程度，發(fā)揮其性能，增加其使用壽命。對于DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐，烘爐的好壞直接決定了筑爐材料發(fā)揮效能，筑爐材料的性能直接關(guān)系著鍋爐的安全及連續(xù)穩(wěn)定運行，因此烘爐環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

1 鍋爐及筑爐狀況

DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐為“Π”型布置，框架支吊結(jié)構(gòu)。由鍋筒、膜式水冷壁爐膛、豎井對流受熱面組成。蛇形管過熱器懸吊在豎井煙道上方，尾部設(shè)三組蛇形管省煤器和一、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器。燃燒系統(tǒng)由爐膛、旋風(fēng)分離器，U型返料器，床下點火等系統(tǒng)組成。燃料和空氣在爐膛密相區(qū)內(nèi)混合，煤粒在流態(tài)化狀況下燃燒并釋放出熱量，高溫物料、煙氣與水冷壁受熱面進行熱交換。煙氣攜帶大量的物料自下而上從爐膛上部的后墻出口煙道切向進入旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器中煙氣和固體顆粒分離，煙氣由分離器中心筒出來后依次流過尾部煙道中的過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，排出鍋爐。被分離器捕集下來的固體顆粒則通過立管，由返料器送回到爐膛，實現(xiàn)循環(huán)燃燒。因此固體物料）灰、未燃燼碳）在整個循環(huán)回路內(nèi)反復(fù)循環(huán)燃燒[3]。

該鍋爐的點火器、水冷風(fēng)室、燃燒室、分離器、立管、回料器、過熱器、省煤器等部件內(nèi)敷設(shè)有大量耐磨、耐火、耐蝕材料，在爐外金屬密封盒內(nèi)也一次性澆注成型了高強內(nèi)襯。因該鍋爐的爐膛溫度在800～1000℃范圍內(nèi)，還特別采用了能夠在此溫度下燒結(jié)形成陶瓷晶相的特殊耐磨耐火澆筑料。

2 傳統(tǒng)火焰烘爐的局限性

傳統(tǒng)木材烘爐或者投主油槍烘爐首先耗時、耗能、耗費大量的人力物力；其次明火對向火耐磨耐火材料及鍋爐受壓元件的損害較大。該鍋爐水冷壁讓彎處、給煤口、返料器返回爐膛斜口處等部位膜式水冷壁材料的膨脹系數(shù)與其周圍的耐磨耐火材料的膨脹系數(shù)相差較大，明火損傷會使耐磨耐火材料在膜式水冷壁周圍形成裂隙，高溫?zé)煔饩蜁ㄟ^此裂隙形成的煙氣走廊對硅藻土保溫混凝土產(chǎn)生沖刷，久而久之就會將爐外金屬密封盒內(nèi)的輕質(zhì)保溫料燒失、逐漸掏空。密封盒被高溫?zé)煔鉄t、變形，沿焊縫開裂，最終漏煙、漏灰甚至出現(xiàn)竄火現(xiàn)象。同時高溫塵粒不斷地沿著膜式水冷壁周圍的裂隙走廊方向進入密封盒，還會沖刷水冷壁周邊保護的耐磨材料，周而復(fù)始，縫隙不斷擴大，煙氣直接沖刷到水冷壁管，導(dǎo)致管壁磨損減薄，最終爆管，造成鍋爐安全事故；再次，傳統(tǒng)火焰烘爐在熱源布置上也存在著困難，很多部位難以烘到，砌筑體各處受熱極不均勻，嚴重時還會形成烘爐的“死角”區(qū)域。造成砌體中的水分排不出，爐墻局部爆裂；最后，該鍋爐采用的高性能筑爐材料極低的氣孔率以及爐膛下部密相區(qū)物料湍流、沖刷最嚴重處的加厚澆筑，也給烘爐時水分的排出造成極大的不便，傳統(tǒng)火焰烘爐無法滿足特殊筑爐材料及爐墻不同部位的烘烤時間和溫度要求，造成砌筑體膨脹不均勻而產(chǎn)生凸凹不平，加劇磨損。

為達到DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐烘爐的最佳效果，優(yōu)化采用無焰式烘爐機進行熱煙氣烘爐，保障筑爐材料發(fā)揮性能和鍋爐的安全運行。

3 無焰式烘爐機熱煙氣烘爐

3.1 烘爐機布置及溫度測點設(shè)置

（1）為避免烘爐“死角”，根據(jù)DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐本體及爐膛的設(shè)計，共布置7臺熱煙氣烘爐機，具體如下：A、爐膛布置2臺烘爐機，熱煙氣連接管分別從爐膛兩側(cè)人孔引入，引入爐墻表面 500mm；B、回料器及立腿處各布置1臺烘爐機，熱煙氣連接管同樣從爐膛兩側(cè)人孔引入，伸至回料口底部并安裝牢固；C、水冷風(fēng)室布置1臺烘爐機，從風(fēng)管底部的人孔引入，熱煙氣連接管引入爐內(nèi)300mm；D、爐膛出口（旋風(fēng)筒進口）布置2臺烘爐機，熱煙氣連接管從人孔進入[4]；（2）每臺烘爐機自重1.2噸，起吊至以上位置后安裝；（3）熱煙氣連接管為Φ273*10mm、20#無縫鋼管，根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置，熱煙氣連接管應(yīng)保溫，保溫層的厚度為40mm，管道與門孔連接處采用硅酸鋁纖維氈密封；（4）烘爐機采用的燃料為0#柴油，機前燃油壓力為0.5～0.6MPa。臨時供油母管公稱直徑為DN50，單臺烘爐機供油管為Φ14的無縫鋼管，應(yīng)根據(jù)烘爐機位置預(yù)留出接頭，距烘爐機右側(cè)0.5～1米；（5）配風(fēng)器采用壓縮空氣進行霧化，油槍前的壓縮空氣壓力應(yīng)不小于0.6MPa，壓縮空氣母管公稱直徑為DN50，單臺烘爐機供氣管為Φ14的無縫鋼管，應(yīng)根據(jù)烘爐機位置預(yù)留出接頭，距烘爐機左側(cè)0.5～1米；（6）每臺烘爐機風(fēng)機電源為380伏，電功率為20KW，故應(yīng)具備210KW的電力供應(yīng)，主電源接至鍋爐零米層或八米層平臺所指定的控制箱；（7）烘爐機出口煙氣溫度的監(jiān)控由烘爐機自帶，鍋爐系統(tǒng)各處的煙氣溫度沿用鍋爐DCS控制系統(tǒng)監(jiān)控。

3.2 烘爐前應(yīng)具備的條件及準備工作

（1）鍋爐本體的水壓試驗已合格，鍋爐耐磨耐火襯里澆筑完畢，按照GB 50211-2014《工業(yè)爐砌筑工程施工與驗收規(guī)范》[5]的要求，自然養(yǎng)護7天以上；（2）鍋爐內(nèi)臨時設(shè)施已拆除，布風(fēng)板已清理干凈；（3）鍋爐水處理系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、過熱器減溫系統(tǒng)、疏水及排污系統(tǒng)、輸煤及除灰渣系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、除塵及照明系統(tǒng)已調(diào)試合格，具備投運條件；（4）各承壓部件、水汽管道及其支吊裝置上的膨脹指示器調(diào)整到零位；（5）在尾部煙道門孔處增設(shè)若干臨時煙囪，煙囪配置調(diào)節(jié)擋板；（6）除烘爐機熱煙氣連接管用孔外，其余門孔進行有效封堵，防止熱煙氣逸出和熱量散失。措施包括：爐膛和煙風(fēng)道的人孔、檢查孔、吹灰孔關(guān)閉；爐膛、分離器的開放部分隔斷；爐膛內(nèi)的二次風(fēng)口、落煤口等孔洞封堵；所有接到爐膛的空氣管道封堵；熱煙氣連接管與孔洞之間密封完好；熱煙氣連接管道保溫完成；（7）臨時隔墻及排濕孔已按照以下要求設(shè)置：①在爐膛煙氣出口至分離器入口膨脹節(jié)的交界處砌筑臨時耐火磚層隔墻，并在隔墻上留二個200mm×500mm的長方孔，在空氣預(yù)熱器進口處設(shè)置臨時保溫層隔墻；②旋風(fēng)分離器的錐體及進口煙道、返料箱體、入爐斜管、回料直管等處的外部筒體或箱體上應(yīng)設(shè)置足夠數(shù)量的排濕孔，排濕孔采用以下兩種開孔形式：A、每隔0.3米開一個φ10mm的圓孔；B、每平方米切割3～4條5mm×150mm的長條形孔；（8）引風(fēng)機的進口導(dǎo)片開度為全開；（9）進風(fēng)擋板開閉靈活，各葉板的開啟角度應(yīng)一致，關(guān)閉時各葉板均應(yīng)關(guān)嚴，不得有開啟或半開啟的。操作手柄的開關(guān)刻度與實際相符，并能在任意位置上固定；（10）鍋爐熱工儀表、電氣儀表均安裝完善并調(diào)試合格，溫度測量儀表經(jīng)校準或檢定合格，鍋爐DCS控制系統(tǒng)已調(diào)試合格；（11）按照鍋爐操作規(guī)程向鍋內(nèi)注入符合GB/T12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求的給水至正常水位[6]；（12）若有鄰爐已投運，可引鄰爐蒸汽將本鍋爐的水加熱到110℃。

3.3 對筑爐的特殊要求

（1）為確保返料器返回爐膛斜口處、爐膛落煤口處及二次風(fēng)口處等部位的整體密封效果，烘爐前金屬密封盒四周的鋼板只點焊，上口開孔灌料飽滿密實澆注，待烘爐完畢后再滿焊密封盒四周的鋼板；（2）所有門孔處耐火澆注料可以預(yù)制后裝配，也可在砌墻時就地澆注。為確保門孔有效密封，澆注時門框要安裝到位。用鋼板作護板時，可先割一塊與其高寬相同的鋼板與門框一起和地角螺栓點焊，用螺母緊固門框。因烘爐時有大量水份排出，門孔外護板在烘爐前只允許點焊，烘爐結(jié)束后方可滿焊。（3）筑爐厚度超過100mm時，每隔2m預(yù)留一條貫通膨脹縫；工作溫度在600℃以下的部位，每隔3m預(yù)留一條貫通膨脹縫，膨脹縫寬5mm。

3.4 烘爐規(guī)程

（1）根據(jù)烘爐過程中加熱速率的控制、烘爐部位爐襯的組成、筑爐材料的性質(zhì)制訂出烘爐溫升曲線圖（圖1），溫升上限和溫升下限之間為溫升允許范圍，烘爐溫度的允許偏差為土20℃；（2）依次啟動水冷風(fēng)室烘爐機、爐膛烘爐機、回料器及立腿處烘爐機、爐膛出口（旋風(fēng)筒進口）處烘爐機，先以小氣量低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大油量，按烘爐溫升曲線圖進行升溫及保溫；（3）熱煙氣應(yīng)由弱逐漸加大，煙氣溫度應(yīng)均勻上升，不得忽冷忽熱，避免熱煙氣直接沖刷爐墻和試塊；（4）新砌筑的耐火材料具有一定的水份，在烘爐初期，宜采用大量的熱煙氣烘爐，溫升速率按照烘爐曲線圖控制；隨著煙氣溫度的上升，干燥速率下降，在烘爐后期，應(yīng)保持較高的溫度直至烘爐結(jié)束；（5）用各測溫點所檢測的煙氣平均溫度、溫升速率與預(yù)定的烘爐溫升曲線圖相比對，通過調(diào)節(jié)各處烘爐機的燃油量和配風(fēng)量，適時調(diào)整燃燒，使各部位的熱煙氣溫度盡量符合預(yù)定的烘爐溫升曲線圖要求；（6）烘爐過程中，每小時記錄一次煙氣溫度，特別應(yīng)監(jiān)測尾部煙道煙氣溫度的變化，所有的管壁溫度應(yīng)在允許值以下；（7）筑爐材料的表面溫度隨著煙氣溫度的升高而升高，且滯后于煙氣溫度的變化。監(jiān)測煙氣溫度，控制煙氣溫度，就能預(yù)知筑爐材料的表面溫度變化，避免因筑爐材料的熱慣性造成材料表面溫度控制滯后；（8）烘爐期間，按照《鍋爐操作規(guī)程》操作汽水系統(tǒng)。連續(xù)觀察鍋筒水位，每隔8小時沖洗水位表一次，以免出現(xiàn)假水位。維持鍋筒正常水位，及時補充給水，避免發(fā)生缺水事故。給水時先關(guān)閉省煤器再循環(huán)管閥門，給水結(jié)束后，開啟省煤器再循環(huán)管閥門。烘爐第三天后，鍋水才能加熱到輕度沸騰。根據(jù)烘爐溫升需要來調(diào)節(jié)鍋筒的蒸汽壓力，定期開啟放空閥排汽；（9）烘爐期間應(yīng)巡回檢查鍋爐和煙道的膨脹情況并作記錄，每2小時記錄一次膨脹指示值；（10）烘爐過程中，排濕孔周圍應(yīng)留足夠的水、汽排放空間；（11）烘爐期間，若爐墻出現(xiàn)裂紋或者變形、耐火材料大面積脫落等異常情況，應(yīng)減慢升溫速度，查明原因迅速整改。若情況繼續(xù)惡化，則應(yīng)立即切斷熱源，終止烘爐，緩慢降溫；（12）烘爐過程中，連續(xù)對預(yù)設(shè)在低溫過熱器后轉(zhuǎn)彎煙道處爐墻的灰漿取樣點取樣分析，對分離器進、出口煙道中部開孔部位的保溫材料取樣分析。每點取樣50g，注意樣品的密封，防止水分的蒸發(fā)散失。當樣品含水率小于5%時，烘爐可結(jié)束；（13）烘爐降溫階段，所有敞開的檢修孔、通風(fēng)孔都要關(guān)閉，要讓鍋爐自然冷卻至環(huán)境溫度，并將所有的永久性裝置和系統(tǒng)恢復(fù)到原設(shè)計狀態(tài)。最后，仔細檢查砌筑體，修整后按要求清理；（14）烘爐結(jié)束后，堵塞所有排氣孔，根據(jù)烘爐過程中的記錄，做出實際烘爐溫升曲線圖；（15）鍋爐的烘爐周期為≥10天。

圖1 烘爐溫升曲線圖

3.5 烘爐合格標準

（1）采用與各部位相同材料和厚度的40mm*40mm預(yù)制試塊，放在烘爐相應(yīng)部位，在烘爐結(jié)束后檢查其含水率，殘余含水率不大于2.5%[7]；（2）爐墻應(yīng)密實平整，無裂紋、空鼓、垮塌、脫落等缺陷，各部位膨脹應(yīng)伸縮正常。

3.6 烘爐后的修補

烘爐結(jié)束后，應(yīng)對鍋爐耐磨耐火澆注、砌筑內(nèi)襯進行全面檢查并針對性修補，修補一般采用耐磨耐火可塑料。

（1）修補面積小于130mm2的可見孔，應(yīng)先擴孔，孔應(yīng)里大外小，保證孔以5%的斜度傾斜。修補面積大于200mm2的可見孔，應(yīng)根據(jù)具體情況添加適量抓釘，再進行修補。面積大的修補部位，可以支模澆注耐磨耐火材料；

（2）有抓釘?shù)哪湍^(qū)域，應(yīng)剔除干凈原來的耐磨材料，露出抓釘，再用耐磨耐火可塑料搗實；（3）修補寬度大于9.5mm的可見縫隙時,可先沿縫隙中心線開一個25～51mm的狹條，再進行修補；（4）小面積用耐磨耐火可塑料的修補，可不進行熱養(yǎng)護直接投入使用，大面積及用耐磨耐火澆注料的修補需按規(guī)范進行熱養(yǎng)護。

4 結(jié)語

在對門孔有效封堵、合理設(shè)置排濕孔、按規(guī)程投運鍋爐系統(tǒng)的條件下，在對前期筑爐的特殊要求下，合理布置烘爐機，隨時監(jiān)測水、汽、煙溫度，按照所設(shè)計的烘爐溫升曲線圖平穩(wěn)升溫，精確控制熱煙氣溫度的規(guī)程，對DHF75-3.82/450-M型循環(huán)流化床鍋爐進行無焰式烘爐機熱煙氣烘爐。烘爐周期短，能夠?qū)植繙蚀_溫控，更易控制烘爐過程，更易達到設(shè)計烘爐要求，更易實現(xiàn)烘爐合格標準。烘爐結(jié)束后適當修補，能確保筑爐材料最終達到耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的性能要求，保障鍋爐安全運行。