300 MW循环流化床锅炉探究

2021-01-26苗全芳

山西冶金 2021年6期

关键词：流化外置结焦

苗全芳

（晋能控股电力集团长治热电有限公司，山西长治 046011）

某发电厂300 MW循环流化床锅炉是上海锅炉厂引进法国ALSTOM公司技术生产的型号SG-1057/17.4-M803，采用岛式全封闭布置。锅炉以单锅筒自燃循环为基础，以平衡通风、循环硫化燃烧等为核心，实现正常运行。

1 锅炉整体布置及安装顺序

1.1 锅炉整体布置

该锅炉的炉膛利用了分开式布局结构，在内部的受热面上使用了水冷壁扩展结构。在炉膛的上侧对称布置着两组分离器，分离器上侧为圆柱状，下侧为漏斗状。在锅炉的分离器回料腿的下侧设置了一个外置的换热装置和一个用于回料的回料阀。为了确保操作的便捷性，回料阀采用了自平衡结构，回料阀的一侧是和炉膛相连接的，一侧则是和换热器相连接。

在工作的过程中，物料从分离器进行分离后，一些分离料直接进入回炉膛，另一些则进入到换热器内，同时在换热器的上游还设置有锥形阀，用于控制分离料进入到换热器内的速。为了满足锅炉的工作需求，在炉膛的外侧设置有4组换热器，在接近炉前的两个换热器内布置有高温再热器和低温过热器，主要作用是对再热蒸汽温度进行调整，在炉膛后侧的两个换热器主要布置有过热器I和过热器II，主要作用是用来对床温进行调整。

该锅炉的物料循环回路主要包括炉膛、回料装置、换热器以及分离器四个部分，在正常工作时，锅炉内的煤和石灰石是在燃烧室内进行燃烧并不断的反应，最终实现完全脱硫，在燃烧过程中形成的烟尘及细颗粒则通过烟道排出。

1.2 锅炉整体安装顺序

水冷壁基本以散吊为主；后竖井以整体吊装为主；炉后高再、低再和二级省煤器地面组合吊装；一级省煤器采用散吊高空组合。

汽包吊装采用制作7 m高的临时支架，以支座方式位于大板梁顶部。

1）炉侧水系统施工顺序。水冷壁扩展屏上下联箱预放及刚性梁预放—前后侧及左右侧上、中部水冷壁地面组合后吊装—前后侧上联箱组合焊接—左右侧下部安装组合—四侧扩展屏安装—顶棚联箱组合—左右侧上部与顶棚组合焊接—前后侧下部分吊装—分叉部分内部吊装—布风板安装—下部风室安装—下部集中降水管道（总体自上而下的顺序安装，下部设备从炉膛的底部采用坦克式搬运进入）。

2）后竖井安装。左、右侧及前侧包墙吊装—包墙顶棚组合焊接—高过、低再和二级省煤器地面组合后单片吊装—后包墙吊装—一级省煤器采用散吊高空组合—省煤器及低再、高过联箱焊接。

3）外置床施工。外置床五侧壳体组合—耐火浇注—低过、中过和高再入口联箱就位—内部蛇行管吊装—外置床顶盖安装—上部出口联箱就位—蛇行管与联箱对口焊接。

分离器支撑钢架平台安装完—下部回料器安装—回料腿预放—旋风分离器锥体吊装—筒体吊装—上部进口、水平烟道及出口烟道吊装

2 循环流化床锅炉安装中需要重点控制的方面

1）关于土建工程影响安装的问题。一、二次风机室框架基础出零米后暂停，考虑大型机械的工作面以及锅炉后部吊装需要，待锅炉大件吊装结束后风机室零米以上框架再施工。

2）外置床壳体施工是关键工序，应在钢架安装期间就开始组合安装。外置床设备必须与锅炉第一层钢架一起到场，地面组合后与第二层钢架的吊装一起进行，保证耐火施工、养护和后续的受热面施工顺利进行，为难度很大的受热面焊接、检验提供富裕的时间。以免影响受热面整体水压进度。

3）旋风分离器、回料器、回料腿等设备应该与外置床一起到货，由于大量的地面组合工作量和高空安装困难大（直径8 m），地面组合时应该进行预拼装。其部分占锅炉耐火施工量的60%，为争取养护时间和保证烘炉效果，必须对此部分设备安装和耐火施工予以足够的重视。

4）由于一次风机的设计余量过大，造成冷一次风道的振动极大，再加上风道设计单薄，运行中多次发生撕裂。应该从风机本身的设计源头去考虑，同时考虑风道的设计方案修改。施工中应特别重视风道的制作安装质量。

5）外置床本体金属结构的组合焊接必须严格控制，由于耐火材料高温烘炉中膨胀急剧易产生裂缝，对于顶盖和难以焊接的部位特别注意，不能以为用耐火材料可以弥补焊接的不足。运行中流化风53 kPa的高压易造成循环物料的泄露。

6）由于循环流化床锅炉是新产品，缺陷较多特别是支吊架，要求及时与锅炉厂代沟通和详细的图纸会审。要求锅炉厂家及时处理完善在其他项目中发现的设计和设备问题，避免重复出现。

7）由于滚筒冷渣器单重48 t以及尺寸较大（12 m长），因而锅炉零米布置的冷渣器等基础应该随锅炉基础一起完成，同时冷渣器在锅炉大件吊装后及时就位或者提前预放。

8）由于ALSTOM流化床锅炉的特点，可以分为多个相对独立的施工区域，锅炉施工人员应该配备合理、充足，同时展开多个作业面，为耐火施工争取时间。

9）锅炉炉墙耐火材料供应、施工、烘炉应该由一家总承包。选用参加过大型流化床浇注施工经验的队伍，同时我们配备素质高的技术指导监督人员进行全过程的质量控制。

锅炉流化床锅炉施工的关键是炉墙的施工，在施工的过程中涉及到各种耐火材料浇筑，总类别多达20种以上，浇筑的总重量超过了4 000 t，工作量极大。在施工过程中由于涉及的工序多、工艺质量要求高，因此需提前合理的规划物料进出通达、施工工艺流程等，并对岗位进行划分，明确关键岗位和重点岗位，制定周密的工序衔接计划，确保施工的顺利进行。在施工的过程中需要在保温层和耐火层之间设置一个油纸层，从而有效避免浇注料水分的挥发。

10）由于风机压头较高，同时给煤机和冷渣器等易发生运行中进出不畅等问题，必须加强锅炉附属机械（一二次风机、引风机、流化风机、滚筒式冷渣器、给煤机、粗细碎机等）的安装和调试质量。

11）注意膨胀节的保护特别是非金属膨胀节，由于流化床锅炉的特点，锅炉的膨胀系统安装尤其注意。特别是在分离器、回料器等灰道均布置有膨胀节，应注意膨胀节的安装、焊接质量，同时注意耐火施工保证其膨胀和严密性能。避免运行中膨胀节撕裂等问题的出现。

12）回料器和料腿等部位由于仅靠进出口的膨胀节很难以消除整体膨胀量，因而组合焊接时必须注意，同时建议在结构焊缝的内侧增加一道加强环以弥补焊缝受耐火材料膨胀的影响。

13）在施工中注意严格控制有膨胀节设备的支吊结构的安装，避免由于膨胀中心位置差别而造成运行时的设备损坏。同时注意需要耐火施工的部位在整个结构施工完后检查支撑结构完善后再交付耐火施工，以避免局部交付施工后因为耐火材料承重后的结构变形。

14）风帽的安装应该仔细核对厂家图纸，主要在风帽的安装角度、固定方式及施工环境等方面高度注意，防止角度偏差造成床料流化不均匀或磨穿风帽，床压达不到设计值从而影响锅炉的出力。

3 循环流化床锅炉运行中的控制重点

针对大型循环流化床的长周期安全运行，国内同行业还处于摸索阶段。

3.1 床料翻滚

运行中炉膛两个床之间床压相差超过2.5 kPa并逐渐增大发生停炉。

1）要保证在运行过程中煤量的供给、物料的返料和对炉渣清理的及时性和协调性，从而确保在设备两侧床压的平衡性。

2）在对煤量的供给进行调整时，需要合理的对煤量进行调整，保证煤量分配的均匀性，使其合理的分布在床面上。

3）在对炉膛外侧的返料量进行调整时，需要保证其调整的均匀性，不得使床压出现偏差。

炉膛两侧外置床返料量调整基本一致，避免因为返料量偏差而产生床温床压偏差。

4）为了保证炉膛两边的床温和风量的平衡，需要不断地对炉膛的给煤量和风量进行调节。

3.2 运行中结焦

运行中发生结焦，主要是指布风板上的物料因为流化不良、超温结焦。

3.2.1 流化不良的预防方法

1）必需保证布风板风帽小孔的畅通，这就要求在加床料之前把风帽小孔及床面清理干净；运行后一次风量必需大于临界流化风量。

2）升温升压过程中，控制升温速度，防止炉内耐磨耐火材料脱落堵塞风帽；原煤粒度控制在6～10 mm之间，避免因为原煤粒度过大流化不良。

3）控制燃煤中矸石及铁块的含量，定期将大颗粒物料排除，确保流化良好；在升负荷及调整过程中，加煤和调风不能猛增猛减。

3.2.2 超温结焦的控制方法

1）床温不能控制过高，运行时控制床温在860~950℃之间；炉膛布风板床温控制靠调整外置床返料量和密相区物料高度来实现；回料阀布风板、外置床布风板床温靠调整高压流化风量及床料量来实现。

2）控制合理的床压，防止燃煤直接接触风帽造成燃煤堆积爆燃超温结焦。

3）点火启动阶段，控制合理油枪配风，保证燃油完全燃烧，避免未燃尽油雾沾附在煤粒上造成结焦。

5）投煤时间控制在床温达到580℃左右，避免飞灰含碳量的增加引起旋风分离器及回料器的结焦。

3.3 外置床泄漏

外置床受热面发生泄漏，造成其他管束泄漏，停炉进行封堵。

管夹焊接质量不好，管夹振动管子磨损泄露。改进设计加固装置加强固定，防止出现振动大的现象。

外置床处的T91管子焊口（吊挂弯头处）虽全部进行无损探伤，打压合格，运行中仍出现开裂，分析原因认为：T91管材应力延时性不好，管子焊接时必须在自然状态下进行。

3.4 回料腿损坏

回料腿非金属膨胀节损坏，造成串灰和料腿烧红现象。应注意膨胀节的安装、焊接质量，同时注意耐火施工保证其膨胀和严密性能。

一二次风机、预热器出口伸缩节损坏，主要承受拉力损坏。试运时要检查吊挂、支承情况、限位情况，容易出现拉裂现象。

加强对旋风分离器、回料器、外置床、燃烧器以及相关的进出口烟道、灰道等部位在试运前重点检查。

3.5 给煤系统故障

给煤系统炉膛左右两侧螺旋输送机常发生堵煤跳闸。一方面应注意给煤系统杂物清除，同时螺旋输送机的转速必须与刮板给煤机的转速以及给煤量相匹配。

3.6 汽温超温控制

1）运行中升降负荷时要缓慢进行，给煤采用少量多次的方式进行。给煤机断煤时应立即减少一次风量，防止煤粒在分离器内燃烧，造成分离器出口烟温升高，导致过热器、再热器汽温超温。

2）合理调整外置床流化风量，防止外置床流化不良结焦，造成过热器、再热器汽温超温。合理调整外置床进料量，控制外置床内各级过热器、再热器进出口汽温在设计范围内。

3）调整一次风量大小，以使炉膛浓相区和稀相区热量分配合理，控制炉膛出口烟温，保证尾部烟道过热器、再热器管换热系数合理，避免因换热系数过大而超温。

4）加强尾部受热面吹灰，减少积灰及烟温偏差形成的汽温超温。

5）高加停用及低负荷运行时注意调整减温水量和入炉一、二次风量的大小。

6）运行中可适当增大床压，增大炉内灰浓度，保证合理的炉膛吸热量。

3.7 耐磨耐火材料脱落控制

在流化床锅炉内设置有大量的耐火材料，因此在使用过程中需要严格控制锅炉的温升，避免因温升异常导致的耐火材料的大量脱落，影响设备的运行安全。为了提高耐火材料的使用可靠性，在施工时需要根据外界环境条件制定合理的施工工艺和烘烤工艺，保证耐火材料内的水分保持在2%以下，同时在点火启动时也要注意保证炉膛内各部分的温升要小于100℃/h。