FW-420T／H型循环流化床锅炉安装特点及常见问题处理

2010-04-13王建军中国石化集团第五建设公司甘肃兰州730060

石油化工建设 2010年5期

■ 王建军中国石化集团第五建设公司甘肃兰州 730060

■ 王建军中国石化集团第五建设公司甘肃兰州 730060

结合天津石化100万t/a乙烯工程3x420 t／h的循环流化床锅炉现场安装经验，对循环流化床锅炉的施工组织及施工方法进行了分析。针对流化床锅炉特有的膨胀节、风帽、锚固件、砌筑炉墙等部件的安装过程进行了详细探讨，同时也对试运过程中常见缺陷的处理进行了介绍。

锅炉循环流化床安装过程

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。在循环流化床锅炉炉内存在着大量的床料(物料)，这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，并实现炉膛内的内循环和炉外的外循环，从而实现锅炉不断地往复循环燃烧。循环流化床锅炉是环保节能型锅炉，符合今后石化企业热电厂的发展方向，目前在国际上已进入大型化、商品化生产阶段，国内热电厂也陆续开始采用。但它必竟是一种新的应用技术，其锅炉结构特殊，燃烧方式与煤粉炉有本质区别，国内已有的经验还相对较少。为此，从安装的角度对几个突出问题加以论述。

1 循环流化床锅炉基本结构

天津石化100万t/a乙烯工程3×420 t/h循环流化床锅炉是福斯特惠勒（FW）公司制造的FW-420T／H-12.5M型锅炉，为单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置换热器控制床温及再热汽温。

本锅炉由5跨组成，第1、2跨布景有主循环回路(炉膛、高温钢板旋风分离器、回料器以及外置式换热器)、冷渣器以及二次风系统等；第3、4跨布置尾部烟道(包括高温过热器、低温再热器以及省煤器)；第5跨为单独布置的回转式空气预热器，空气预热器采用四分仓回转式空气预热器。炉膛采用全膜式水冷壁结构，炉膛底部采用裤衩型将下炉膛一分为二。布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷风室。锅炉采用回料器给煤方式，4个给煤口布置在回料器上，石灰石采用气力输送，8个石灰石给料口布置回料腿上。在水冷风室之前的2个一次风道内分别布置1台风道点火器，另外在炉膛下部还设置有2×4只不带点火和火检的床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。4台流化床式冷渣器被分为2组布置在炉膛两侧，每台冷渣器有9个排渣口，分别将底渣排到机械除渣系统。4台高温旋风分离器布置在炉膛两侧的钢架副跨内，在旋风分离器下各布置1台回料器。由旋风分离器分离下来的物料一部分经回料器直接返回炉膛，另一部分则经过布置在炉膛两侧的外置换热器后再返回炉膛。外置式换热器内布置有受热面，靠后墙外置式换热器内设置有中温过热器(ITSl和ITS2)，可以通过控制其间的固体粒子流量来控制炉膛温度；靠前墙外置式换热器内设置有低温过热器(LTS)和高温再热器HTR)，可以通过控制其间的固体粒子流量来控制再热蒸汽温度。汽冷包墙包覆的尾部烟道内从上到下依次布置有高温过热器、低温再热器、省煤器。

2 循环流化床锅炉的安装特点

2.1 汽包安装

天津石化100万t/a乙烯工程锅炉汽包重90t，长17.5m，布置在锅炉前钢架KA前1.8m处，由轴承支撑在钢架上。汽包吊装采用液压顶升装置，由布置在汽包顶上的2台200t液压千斤顶，将汽包由锅炉0m倾斜15°角抬吊就位，然后安装汽包支撑梁及轴承，然后找正就位。由于是坐式汽包，设计位置在钢架主框架前的支撑梁上，因此安装前的汽包间支撑框架的加固方案经过了多方论证。

2.2 风帽安装

在循环流化床锅炉的安装过程中风帽的安装很重要。因为锅炉床上物料、回料器物料、外置床物料的流化完全依赖于一次风和流化风通过风帽进行流化，所以风帽的安装角度、水平度要求很严格。风帽的喷嘴根据风帽型号的不同有很大的区别。风帽安装根据型号和规格进行编号，在每一个风帽的安装位置编上相对应的号码后再进行安装。风帽点焊固定后校正风帽喷嘴的方向和水平度、垂直度，最后整体校正后最终固定焊接。

2.3 锚固件安装

锅炉的炉墙耐火耐磨材料的敷设位置全部设计有密布的锚固件。锚固件的安装质量直接影响到耐火耐磨材料的使用寿命。锚固件全部为不锈钢，炉墙壳体为碳钢，异种钢焊接难度大。锚固件布置间距小，本身形状复杂。为了保证锚固件的排列整齐和安装质量，锚固件安装前在安装位置按照设计要求间距用墨线进行放线，在线的接点处将锚固件焊接在设备的向火面。在焊接锚固件前，锚固件与炉墙壳体焊接处应当用磨光机清除干净铁锈和油漆，以保证锚固件根部焊接融合质量。锚固件的焊接必须由合格焊工施工，焊接完毕后清理干净焊缝药皮，否则影响耐火耐磨材料的安装质量。

2.4 整体砌筑

循环流化床锅炉耐火耐磨材料施工量大，环节多，质量工艺要求高，设备内部结构形状极不规则，尤其是水冷壁和旋风分离器及进出口烟道的施工难度很大。

2.4.1 锅炉水冷壁耐火耐磨料的施工

锅炉布风板上面密向区的耐火耐磨浇筑料设计了独特的工作缝和集中膨胀缝。在施工中只能采用分块浇筑，是由于上层和下层必须错缝，工作缝为Z字形缝，每条工作缝的向火面必须形成三角形沟槽。集中膨胀缝设计在四周墙体的角部各顶部。为了保证安装质量和进度，我们按照图纸的尺寸在电脑上演示分割浇筑区域，精确地保证了每一道设计的膨胀缝的施工。

2.4.2 旋风分离器及进出口烟道耐火耐磨料的施工

旋风分离器以砌砖为主。为了保证耐磨材料的使用寿命，现场技术人员按照厂家的技术图纸要求对耐火砖进行了认真检查，确保耐火材料的质量。因旋风分离器内在运行过程中由于高速烟气对分离器内壁形成强烈冲刷，因此磨损非常严重，在施工质量上要求非常严格。其中耐火砖的灰缝饱满度必须大于90%以上，灰缝控制在1～3mm，相邻砖的平整度小于0.3mm，膨胀缝均匀，宽度在±1mm。同时对旋风分离器的内径误差要求在±3mm内。同时对壳体的制作和安装精度要求非常高，在施工过程和验收时技术人员进行了全过程控制，保证了旋风分离器的整体安装和砌筑质量。

2.5 膨胀节安装

锅炉炉膛、旋风分离器、尾部烟道有不同的膨胀中心，因此锅炉的许多部件连接采用了非金属膨胀节连接，锅炉到旋风分离器进口、旋风分离器出口到水平烟道、回料器到炉膛、外置床到炉膛、空气预热器连接一二次风道、点火风道连接炉膛风室处。锅炉在冷态和热态时部件之间的不同膨胀度，膨胀节恶劣的工作环境，使膨胀节容易在交变应力下损坏，因此在安装时严格保证膨胀节在冷态的情况下的安装尺寸，安装前对膨胀节进行检查、修补。

3 试运过程常见问题处理

因为大型循环流化床锅炉设计、安装和调试可以借鉴的经验较少，天津石化循环流化床锅炉在试运过程中暴露了一些问题，在用户及参建单位共同努力下，得到了较好的解决。

3.1 冷渣器故障

冷渣器作为循环流化床锅炉灰渣处理的重要设备，是锅炉正常运行的重要环节。天津石化循环流化床锅炉采用三仓式风水联合冷渣器，灰渣通过一、二室溢流到三渣室，由三渣室连续排出经刮板输灰机输送到渣仓。试运过程中的主要问题是排渣管容易堵塞。为此，停炉消缺时，在冷渣器排渣管的一次门前加装了两路吹扫风。再次启动后排渣效果有了明显的改善，为以后风水联合冷渣器排渣系统的安装方案确定提供了很好的借鉴。

3.2 浇注料脱落

锅炉频繁的启停和不恰当的养护措施易导致炉内浇筑料在膨胀和收缩过程中的脱落。炉内浇筑料应根据炉内不同部位的温度、磨损条件、耐磨材料的性质、抗震特性、热膨胀性及价格因素综合考虑，选择既耐磨又具有较强结合强度材料，耐火材料的浇筑需要有资质的专业施工队伍进行。对耐磨材浇筑料脱落部位进行修补前，应将原来的浇筑料尽量打掉，使之露出抓钉，对缺少抓钉的部位应进行补焊后方可进行修补，修补后的部位应进行固化烘干。在烘炉前应对大面积更换的耐火材料进行自然干燥，不能过度追求经济利益而缩短养护时间，应严格按照材料的养护措施进行。