浅谈330MW级循环流化床锅炉设计优化的一些问题

陈文杰 黎吉云

摘 要：文章针对宁夏国华宁东公司CFB锅炉投产运行后所发生的问题，关于设计方面，进行简要的原因分析和提出应对措施，为新建的CFB锅炉项目设计优化提供参考，尽可能避免这些问题的发生。

关键词：CFB锅炉；设计；优化

引言

宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW机组，于2010年12月投产后，CFB锅炉出现了一些问题。根据现场情况来看，导致这些问题的根本原因，既有设计上的缺陷，也有施工上的误差。本文针对宁东公司CFB锅炉设计所发生的问题，进行简要的原因分析，提出一些应对的措施，希望能够给新建的CFB锅炉项目提供一些警示，吸取经验教训，尽可能早地、甚至在基建期就能避免这些问题的发生。

1 CFB锅炉设计问题分析及应对措施

1.1 尾部竖井转向室

宁东项目在基建期取消了尾部竖井下方的灰斗，在两侧烟道水平段各加了两根Ф159的放灰管，同时还在转向室前部支路各设置了一道挡板，其中增设的挡板目的是启炉时通过减小二次风空预器的烟气流量从而提高一次风温度。但是事实证明，这种设计效果不理想，第一，忽视了现场清理积灰时的作业环境；第二，给搭设脚手架检查末级空预器管的腐蚀情况带来了很大困难；第三，因为积灰严重，挡板很快就被卡死，起不到设计时的作用。当前宁东项目的实际情况是：高过、低过、低再积灰非常严重，只能用压缩空气吹扫，工作环境很差，工作量也很大。从上往下逐层吹，直到吹至转向室后，积灰可达2m，这个地方用一般的薪酬几乎找不到工人去清理。取消灰斗后，转向室处无法搭设脚手架，导致空预器末级管至今都未检查过腐蚀情况。

如果未取消灰斗，检查空预器末级管前可以清除尾部竖井所有受热面的积灰至灰斗并输送至灰库，或者清理完灰斗后从上往下进行水冲洗。此后就可以在灰斗上搭设脚手架，检查空预器末级管的腐蚀情况。

1.2 石灰石炉前输送管道

宁东项目石灰石系统炉前输送是由母管通过分配器分成四个支路，从炉前穿过下二次风管进入炉膛的。由于各支路阻力不均，且各支路上未设置吹扫管，导致四个支路两个堵塞严重，两个磨损严重。由于石灰石具有较强的吸湿性，堵塞之后很容易板结，一旦板结很不好处理。在此建议在项目招标时，一定要对多个支路在不同输送浓度下进行阻力计算，防止各支路阻力偏差过大，引起流量偏差，最后导致有的管道磨损过量、有的管道频繁堵塞。有些CFB机组的石灰石系统，采取了从返料腿输入的方式。无论采取哪种方式输送，都需要控制各支路间的的流量偏差，尽可能减少弯头的设计，以便减小阻力。当然，在支路上设置吹扫管也是很有必要的。

1.3 尾部竖井省煤器前烟气调节挡板变形

宁东项目烟气调节挡板钢架在结构设计和材质选型上存在一些问题。首先材质选型上，烟气调节挡板钢架用的是15CrMo，而省煤器吊杆钢架用的是12Cr1MoV，材质不一致。而且根据火电厂金属选用导则所述，15CrMo钢在500℃以上，会发生珠光体球化的问题，而本项目烟风调节挡板处的烟气实测温度达到了605℃；其次其钢架的结构设计，是平面田字形结构，未考虑中部十字钢梁的自重沉降和高温环境强度下下降问题。最终中部十字钢梁沉降达300mm以上，所有叶片严重变形，投产3个月后挡板就完全失去了作用。因此以后烟气调节挡板设计和选材上应结合实际情况设计。

1.4 给煤口密封板变形，给煤口、下二次风口穿墙管变形

宁东项目给煤口上部水冷壁密封板变形较严重，致使此处可塑料拱起、脱落。给煤口、下二次风穿墙管变形很严重，它对可塑料的挤压导致了口部可塑料的裂缝、磨损及脱落，最终发生了水冷壁爆管事故。

实际上广东宝丽华在这个问题的处理上走在了前面，处理的很好。宝丽华采取的处理措施是将给煤口、下二次风口穿墙管换成了不锈钢铸钢管，厚度在20-30mm，同时在下二次风口口部四周设置了可塑料凸台，有效解决了可塑料过量磨损和局部脱落的问题，且给煤口管磨损严重可以进行堆焊，减少了检修工作量。其中给煤口上部水冷壁的密封板，采取用钢筋加固钢板条且留好膨胀间隙的办法，即可有效解决可塑料拱起问题。东锅调研后对其处理方式也给予了充分地肯定，希望在其它项目上加以推广。

1.5 冷渣器

宁东项目的滚筒冷渣器存在的问题比较多，特别是运行中自流的问题，至今无法解决。根据现场运行情况，给大家提供一些建议，以减轻存在的问题。设备采购需要注意：（1）旋转接头采用轴承外置型式——内置式轴承很容易磨损；（2）进渣管膨胀节采用金属波纹膨胀节，吸收膨胀量以1.5～2倍进行设计，若采用锥斗式膨胀节，喷渣的问题比较严重；（3）筒内进渣弯管的设计不合理，很容易偏斜，进而发生自流等问题，因此宜将膨胀节下方的管子设计成一体化的，以穿筒部位为膨胀死点，上下进行自由膨胀。设备检修维护需要注意：（1）每天检查挡轮、支撑辊和减速机输出端齿轮的磨损情况，判断筒体是否存在轴窜，若存在及时进行调整；（2）每周进行一次内部检查，主要检查出口芯轴是否泄漏，筒内进渣弯管是否歪斜变形，进口动静密封环是否磨损。设备运行需要注意：在渣封形成条件不好的情况下，不在高负荷不可采用连续排渣，不适宜采用低床压运行方式。冷渣器自流的原因是单一的，就是在进渣管形成不了渣封，而多次自流并强转后，导致的其它问题是繁杂的。因此在冷渣器最初发生自流的时候，要以形成渣封为目标，从运行方式、设备安装质量等进行详尽分析，尽可能减少自流次数和加强设备检查维护。

1.6 落煤管过量磨损

宁东项目落煤管的磨损周期为3～5个月，远远低于同类型机组一年左右的周期。针对此处过量磨损的现象，原因和改进措施大概有以下几点：（1）材质不佳，选用复合耐磨钢或新材质——陶瓷钢；（2）煤的硬度较高，煤的粒径可以控制小一些；（3）煤的落差大，设计上要控制落差；（4）播煤风、密封风流量大，第一次风量标定时要对这些风管进行标定，在不严重偏离设计值的基础上根据煤质变化进行优化调整。由于落煤管处空间狭窄，频繁进行管道贴补，工作量较大，而且涉及煤粉管道的安全文明生产管理，要求比较繁杂，因此在早期要关注落煤管磨损问题并采取应对措施，对设备管理是有较大益处的。

1.7 给煤机

宁东项目给煤机平台标高和锅炉钢架设计有冲突，最终跨度17米的给煤机形成8°的上仰角，出口比入口高2.5m。这种设计上的配合缺陷，对给煤机的运行造成了较大影响：（1）皮带电机出力不够，只能更换出力更大的；（2）皮带频繁打滑，经常紧皮带。

2 结束语

本文通过对CFB锅炉运行过程中发现的锅炉尾部竖井转向室、石灰石系统输送管道等设计问题的分析，可以得出如下结论：

2.1 尾部竖井转向室下方的灰斗锅炉设计时最好不要取消，以方便检查空预器末级管的腐蚀情况。

2.2 石灰石系统输送管道设计时要控制各支路的流量偏差，减小阻力，在各支路上设置吹扫管。

2.3 省煤器前烟气调节挡板的材质应根据实际情况设计选择。

2.4 给煤口、下二次风口穿墙管设计时采用不锈钢铸钢管，厚度在20-30mm，同时在下二次风口口部四周设置可塑料凸台，有效解决了可塑料过量磨损和局部脱落的问题。

2.5 采用滚筒冷渣器的项目，要注意运行中自流的问题，设备设计时旋转接头建议采用轴承外置式，膨胀节采用金属波纹膨胀节；设备运行之后要加强维护，尽可能减少自流次数。

2.6 落煤管建议选用复合耐磨钢或陶瓷钢等耐磨材质；另外设计时尽量搜集准确的风量数据，根据实际情况优化设计，减少磨损。

2.7 设计时计算好给煤机的角度，保证给煤机和皮带正常运行。