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1、 77我国首台自主知识产权的 4 1 0 t / h 循环流化床锅炉调试简介 陈念祖 朱云鹏 （江西电力试验研究院） 关键词：循环流化床 锅炉 调试 1 概况 首台拥有我国自主知识产权的国产化 4 1 0 t / h 循环流化床锅炉安装在江西分宜电厂。 分宜电厂位于江西省新余市分宜县城西南 1 1 公里，地处江西中部，浙赣铁路横贯该县。该厂 4 1 0 t / h 循环流化床锅炉属于技改工程， 所采用的 4 1 0 t / h 循环流化床锅炉设备由国电公司热工研究院与哈尔滨锅炉厂共同开发设计制造。 2 锅炉主要设备简况 分宜电厂 4 1 0 t / h 循环流化床锅炉型号为 H G - 4 1
2、 0 / 9 . 8 - L . W M 1 7 ，与 1 0 0 M W 等级汽轮发电机组匹配。设计燃用当地西茶煤，并以联营煤和大光山煤为校核煤种。该炉为高温高压自然循环汽包炉，采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器，锅炉采用平衡通风。 燃烧室为矩形，蒸发受热面采用膜式水冷壁，水循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统；采用水冷布风板，使布风板得到可靠冷却，布风板管间鳍片上布置有大直径钟罩式风帽；燃烧室内还布置有翼墙式水冷屏和屏式级过热器。燃烧所产生的烟气从燃烧室上部两侧进入布置在燃烧室两侧的四个绝热式高温旋风分离器，旋风分离器回料腿下布置一个“U”型回料阀，回料为自平衡
3、式。尾部对流烟道布置有级过热器、级过热器、省煤器和空气预热器；空气预热器为卧管式，一、二次风预热器分开布置。 另外，锅炉设有二台一次风机、一台二次风机、二台引风机、二台高压返料风机、石灰石输送风机、二台冷渣风机和二台点火增压风机等。 3 调试中遇到的主要问题及其处理 3 . 1 锅炉耐火耐磨材料的烘烤 与大型煤粉锅炉调试不同， 循环流化床锅炉调试首先要考虑的就是耐火耐磨材料的烘烤问题。该炉耐火耐磨材料由四家厂商提供，它们分布在不同的部位，其烘烤要求各不相同，如何安排？我们对三种烘烤方案进行了分析：方案一是在炉膛出口加阻流板（墙）进行烘烤，该方案优点是78旋风筒内加热快，缺点是阻流板前后存在烟气
4、流动的“盲区” ， “盲区”内烟气不流动，根据速度场与温度场相似原理，烟气不流动的部位温度偏低，难以达到烘烤要求，而炉膛出口又正是运行中易磨损的关键部位；方案二是加床料进行烘烤，该方案优点是各部位受热均匀，缺点是烘烤前期耐火耐磨材料强度低，表面受床料冲刷易磨损；方案三是不加阻流板（墙） 、前期不加床料进行烘烤，此方案优缺点正好与上述两方案相反。我们认为：一.旋风筒内的加热快慢不是目的，关键是烘烤效果；二.各部位受热均匀与否，通过控制床上燃烧器（油枪）投停和调节各部位风门风量也能达到；三.在烘烤的后期，耐火耐磨材料表面已有一定强度，此时加床料对耐火耐磨材料表面磨损不大。为此，我们确定采用方案三，
5、并根据大型火电机组调试工艺的要求将烘烤大致分三个阶段进行（除自然干燥阶段外） ：一.低温烘烤阶段，结合化学清洗进行，升温至 8090；二.中温烘烤阶段，后期结合冲管进行，升温至 500530；三.高温烘烤阶段，结合机组整套启动进行，加床料，升温至 900950。这样安排既节省时间，又节约燃料。烘烤结束后，经有关单位检查对烘烤效果也比较满意（当然烘烤效果与设计、施工和材料质量也密切相关，各环节缺一不可） 。 3 . 2 点火燃烧器的调试 该锅炉设有二只床下点火燃烧器和四只床上点火燃烧器，以保证锅炉能够较快启动。 3 . 2 . 1 床下点火燃烧器（又称风道燃烧器）的调试 3.2.1.1 床下点火
6、燃烧器及其系统 床下点火燃烧器布置在水冷风箱下部，与水冷风箱相连接。床下点火燃烧器的配风分三级：第一级为点火风，点火风来自一次风机未经预热的“冷风” ，经点火风机增压后进入燃烧器内（每只床下点火燃烧器配有一台点火风机） ，用于满足油枪点火初期燃烧的需要；第二级风为混合风，混合风也是来自一次风机未经预热的“冷风” ，经予燃室的内外筒夹层风道进入予燃室内，与油燃烧所产生的高温烟气混合，将油燃烧所产生的高温烟气降到启动所需的温度；部分混合风作为根部风，根部风位于予燃室底部、邻近予燃室内壁处，与予燃室轴线平行吹入予燃室；第三级为一次风漏风，它来自一次风空予器，是经过预热的“热风” ，在点火过程中应严格
7、控制一次风漏风，启动成功后， 第三级配风（一次风）逐渐增加，第一级和第二级配风应全部关闭。 3.2.1.2 床下燃烧器的调试及建议 （1）关于点火增压风机 两只床下点火燃烧器的点火风各由一台点火风机供给，不便于运行操作，特别是在紧急情况下，由于操作复杂容易贻误时机。试验证明，在冷态未启动点火风机的条件下，由一次风机直接送风， 两只燃烧器的点火风量可超过 12Nm3/s （设计两只油枪总点火额定配风量约为 11.15Nm3/s） ，能满足点火需要。为此我们建议取消两台点火风机，以简化床下点火燃烧器的操作，同时节约厂用电。 （2）关于予燃室根部风 八十年代，我们国家对予燃室的研究资料表明，点火风进
8、入予燃室后，其射流外边界与予燃室内壁、底部所包围的空间内会形成一个低压回流区，该回流区内充满了燃烧所产生高温烟气，79它是此处耐火材料烧坏的重要原因之一。布置于予燃室后部、邻近予燃室内壁处的根部风，它是从两个方面来实现保护此处耐火材料的：一是直接冷却予燃室的内壁；二是大量根部风进入此处，破坏低压回流区，不产生高温回流烟气。但是该予燃室的直径近 2000mm，而根部风的喷嘴直径仅 32mm（共 16 只） 。实际运行情况表明，根部风喷嘴直径小、个数少，较难收到预期效果。为此建议：在适当的时候增大予燃室根部风喷嘴的直径和数量。 （3）关于第三级配风（一次风）进入混合室的角度 第三级配风（一次风）呈
9、 90 度进入混合室不利于予燃室内高温烟气流出，特别是在紧急情况下床下燃烧器用于助燃时，此时一次风的风量大，阻碍了予燃室内高温烟气流出，容易使予燃室内耐火材料烧坏。为此建议：一次风以小于 45 度的角度斜向进入混合室。 3 . 2 . 2 床上点火燃烧器的调试 3.2.2.1 床上燃烧器的布置 床上点火燃烧器布置在布风板上面约 3 米处，置于二次风口内（该二次风来自上二次风箱） ，与床下点火燃烧器一起构成联合启动方式。 3.2.2.2 床上点火燃烧器存在的问题及处理 （1）床上燃烧器油枪伸缩不到位问题 床上燃烧器油枪伸缩机构容易卡，进、退不能到位，经检查主要原因为中心管太长、头部的配风器太沉且
10、无支撑，特别是运行后，温度升高，中心管金属强度减弱弯曲变形加剧，使执行机构不能正常动作。为此建议：加长中心管的套管、并在套管头部加支撑。 （2）床上燃烧器点不着火和燃烧不稳问题 试运中，床压 3kPa 左右时，油枪点燃比较容易；当床压在 6kPa 以上时，油枪点燃比较困难，有时点着后也会熄火，燃烧不稳。分析原因有二：一是流化后的床料（特别是床压高时）会进入二次风嘴内，挡住“火检”的“视线” ，使保护动作切断燃油而熄火；二是油枪确实雾化不好。针对第一个原因，投入油枪后，提高相应的二次风嘴风量，结果油枪燃烧稳定，效果不错。针对第二个原因，对油枪检查后发现，确有砂粒进入雾化片内，当油枪投入运行时，在
11、雾化片内高速旋转的油液带动砂粒旋转，使雾化槽和中心孔严重磨损变形。对此，我们增大了停运的床上燃烧器的二次风量；另外，还准备把油枪的压缩空气吹扫阀改为“停电开启式” ，使油枪停运后保持有压缩空气吹出，以防止砂粒进入。 3 . 3 冷渣系统的调试 该炉采用干式排渣，排渣流程为：炉渣由布风板上的排渣口，经过进渣闸板门、插棍门进入冷渣器，冷却至 1 5 0 以下，排至埋刮板输送机内，再经两台串联的埋刮板输送机将渣送入斗式提升机，最后由斗式提升机将渣提升至一座钢结构渣仓内，渣仓的渣通过自卸车运出。 3 . 3 . 1 关于冷渣器进渣门 冷渣器进渣系统如上所述，进渣闸板门的设计目的是隔断进渣；进渣插棍门的
12、设计目的是调节进渣量。在冷态条件下，进渣闸板门、插棍门电动执行机构均开关自如、动作正常。但热态炉渣温度达 9 0 0 多的条件下，进渣闸板门操作几次就卡死，不能起隔断作用；插棍门开关几次后80也卡死，不能起调节控制渣量作用。据此，我们分析进渣闸板门、插棍门卡死原因可能有三：一是闸板（插棍）高温变形，二是被炉渣卡住，三是电动执行机构力矩太小。考虑现场实际情况，我们取消了进渣闸板门，在原来装闸板门的位置改装成插棍门，并使插棍门的执行机构只带动三根插棍进行调节。经前一阶段连续使用考验，几台冷渣器进渣门卡死现象大大减少。 3 . 3 . 2 关于冷渣器冷却水源 该炉装有四台冷渣器，设计两台运行、两台备
13、用。四台冷渣器安装在锅炉炉底，并列布置在锅炉的左侧。冷渣器采用风、水联合冷却方式。设计冷却水由冷渣水泵从除氧器抽出，经冷渣器水冷壁内流动吸收渣的部分热量后返回除氧器。冷渣器设计入口水温 1 6 0 、出口水温 1 9 0 、每台冷渣器冷却水耗用量 8 . 5 t / h 。实际运行时，入口水温 1 5 0 、出口水温最高达 1 9 0 、冷却水量 1 2 1 6 t / h ，此时冷渣水泵的出口水压为 1 . 1 M P a （对应的饱和水温为 1 8 7 ） ，再减去冷渣器内水系统的阻力，其对应的饱和水温还要低，可见冷渣器内冷却水已有汽化现象，这是造成冷渣器水冷系统焊缝多次泄漏、不能正常运行
14、的原因之一。对于冷却水源的改造，经初步讨论有二个方案供选择：一是采用除盐水，冷却水由除盐水箱来，再回除盐水箱；二是采用凝结水，冷却水由# 1 低加进口来，再回除氧器。前一方案热量不能回收，后一方案热量能回收，对后一方案进一步分析：机组在正常负荷下，# 1 低加进口凝结水温4 0 ，此时，四台冷渣器按用水量 5 0 t / h 估算，水量相对凝结水总量来说所占比例不大，对整个热力系统影响不大；在低负荷下，凝结水量不足，冷渣器出来的冷却水可由再循环管返回凝汽器，这样既保证了冷渣器的运行安全，也确保了凝汽器的正常水位，使凝结水泵不会打空泵。经过前一阶段连续运行考验，冷渣器冷却水进出水温温差 5 0
15、左右，水量基本在估算范围内，水冷系统发生焊缝泄漏现象大大减少。 3 . 3 . 3 关于冷渣器冷却出力 如前所述，该炉冷渣器采用风、水联合冷却方式，且以水冷却为主，以风冷却为辅。在此风的主要作用是使床料流化。冷却风由冷渣风机送入风室，穿过布风板、风帽进入流化床室。流化床室两侧布置有水冷壁。冷却风吸收渣的部分热量后变成热风，进入炉膛。冷渣器设计入口风温2 0 、出口风温 3 2 0 、风量 9 1 0 0 N m 3 / h 、入口渣温 9 2 0 、出口渣温1 5 0 、冷却渣量 6 0 0 0 k g / h 。在实际运行中冷渣器主要采用间断进渣方式：进渣前期出口风温达 7 0 0 左右（最
16、高达 8 0 0 多） ，随着冷却时间增长出口风温逐渐下降；进风量控制在 9 0 0 0 1 3 0 0 0 N m 3 / h ；进渣后冷渣器床压一般控制在 4 4 . 5 k P a ；机组带 8 0 % 以上负荷时，排渣温度一般控制在 3 0 0 3 5 0 （此温度下能保证刮板输渣机的稳定运行） ，用 3 4 台冷渣器才能满足锅炉正常运行的需要。如上所述，虽然冷渣器进风量提高、出风温度和出渣温度都大大增高（相对设计值） ， 而冷却水进出口温差却增加不多，这表明冷渣器的冷却水换热面积不足。另外，实际使用煤质比设计和校核煤都差（运行实际使用煤的发热量和灰份值与设计值如下表所示） ， 处理渣量变大也是导致出渣温度和出风温度高的重要因素之一。目前有关单位已根据现场实际情况制订了切实可行的冷渣器改进造计划。 设计煤 校核 1 校核 2 实际煤* 发热量 Q n e t . a r k J / g 2 1 . 3 9 1 8 . 2 1 2 1 . 5 7 1 6 . 5 4
