300MW CFB锅炉调试及运行

【摘 要】介绍了大唐国际云南红河发电公司一期工程2×300mw机组,#1锅炉在调试和正常运行过程中出现的问题,对这些问题进行了科学的分析,制定了解决这些问题的措施,取得了一定的效果。

【关键词】循环流化床；布风板；流化；两床失稳；外置式换热器；旋风分离器；膨胀节

大唐国际云南红河发电公司一期工程2×300mw机组锅炉是哈尔滨锅炉厂引进法国阿尔斯通（alstom）技术生产的hg-1025/17.5-l.hm37型循环流化床锅炉，并完全按照引进技术所确定的原则进行设计和制造。该锅炉系超高压参数、单汽包、自然循环、单炉膛、平衡通风、半露天岛式布置。锅炉主要由单炉膛、4个高温绝热旋风分离器、4个回料阀、4个外置式换热器、4台冷渣器，尾部对流烟道中依次布置高温过热器、低温再热器、省煤器，最后进入1个四分仓回转式空气预热器。

锅炉采用单炉膛裤衩腿、双布风板结构，炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构。锅炉燃烧采用床下床上油枪联合点火的启动方式。床下启动燃烧器2个，共布置有4支油枪，床下油枪为压缩空气雾化油枪；床上布置8支启动床枪，床上油枪为辅助蒸汽雾化油枪。锥形阀控制侧墙排渣，冷渣器采用风水联合冷渣器冷却，再通过埋刮板输渣机和斗提机排渣至渣仓。过热系统调温方式为喷水减温，共布置三级，分别设置在低过出口与中过ⅰ入口之间、中过ⅰ出口与中过ⅱ入口之间、中过ⅱ出口与高过入口之间。再热系统采用外置床调温方式，同时在低再入口布置一级事故喷水减温，以备紧急事故超温情况下使用。炉膛宽度15.051m，深度14.703m，高度35.5m。锅炉采用全密封结构。设计煤种为小龙潭褐煤，原煤采用两级破碎机破碎系统制备，原煤破碎后进入炉前煤仓。破碎后的细煤粒通过二级给煤机送入炉膛燃烧，锅炉采用六点给煤循环流化燃烧，燃料燃烧过程中加入石灰石，实现炉内脱硫。锅炉风烟系统配备静叶可调引风机、一次风机、二次风机、石灰石输送风机各两台，五台低速离心高压头流化风机。

2006年5月4日#1机组整套启动,其后经过三次停炉消缺，5月23日再次整套启动，并于5月27日12:00进入带满负荷168小时试运行，2006年6月3日168结束,投入商业运行。#2机组8月27日，顺利地通过168小时满负荷试运，投入了商业运营。现就#1炉在整套启动和带满负荷168小时试运行过程及正常运行中锅炉出现的问题及解决这些问题取得的一些经验总结一下与大家一起分享一下：

1.膨胀节破损问题

在锅炉启动的过程中风道燃烧器出口烟温曾一度超过1000℃，造成风道燃烧器出口膨胀节烧坏。一次风系统中空预器出、入口膨胀节、点火用风管道，流化风管道膨胀节均有不同程度的损坏。5月5日停炉检修，在检修时检查发现冷渣器膨胀节轻微损坏。5月10日＃2一次风道壳体开裂漏风。

2．两床失稳

5月10日机组进行试验时，左右床床压偏差大（16/10kpa），造成两床失稳；5月25日11：10仪用空压机由于冷却水失去掉闸，备用空压机没有联启，压缩空气压力低，一次风门不能调整，两床迅速失稳，床压高的一侧达到20kpa,低的一侧只有3.5 kpa，压缩空气压力恢复正常后，经细心调整，两侧床压恢复正常。5月26日1点左右同样发生一次仪用空压机掉闸，，压缩空气压力低，两床失稳的现象。正常投产运行后的10个月又发生过6次翻床现象。

3．床料问题

#1炉调试期间和投产运行后，由于褐煤煤质的特性和设计燃煤粒径较小〔8mm〕等因素，不能维持正常的锅炉床压，严重威胁锅炉的安全、稳定和经济运行，每天都要向炉内加装50t左右的床料，以维持床压。由于加料系统运行不正常，所以是以人工添加床料为主，劳动量相当大。

4．分离器出口温度高

在带满负荷168小时试运行过程中分离器出口温度高，最高达到1000℃以上，进而也使得排烟温度升高，最高达到180℃左右。

5．回料器管道及进煤管

5月18日检查发现前墙回料管上两个进煤口烧红，6月2日右一分离器回料管水平段烧红。锅炉运行8个月后利用停炉机会,对受热面进行防磨防爆检查时，发现所有给煤线中间给煤管落煤口附近的耐火耐磨材料磨损严重。

6．其它

调试过程中＃2高压流化风机故障，失去备用风机

已采取的措施及取得的效果：

1．膨胀节破损问题:对膨胀节损坏的部位和损坏程度进行了分析, 风道燃烧器出口膨胀节烧坏是由于点火期间油量偏大,周界冷却风相对较小,致使火焰钢性变差，长度不够且有扩散想象,造成风道燃烧器出口烟温曾一度超过1000℃,而损坏膨胀节。其它部位膨胀节损坏属安装质量问题。采取的措施（1）在锅炉点火程中，应严控制风道燃烧器出口烟温在允许范围内，控制一定的床温变化率，缓慢加热床料。（2）每次停炉如有条件都对管道压力高的膨胀节进行检查，如有损坏及时修补或更换，膨胀节要选用适合压力要求的合格的膨胀节。

2．两床失稳的现象：两床失稳—翻床的主要原因（1） 两床风量偏差过大。因为两床风量偏差大会使两床的流化状态不一致，风量大的一侧有将床料吹穿的可能，从而内循环的物料回落量就不一样，床料将向风量低的一侧偏移，风量低的一侧将不足以维持流化时，翻床就会迅速发生了。（2 ）床压相对较高，而锅炉又要降至较低负荷运行。此时如果排渣不及时则在降负荷的过程中，床压会相对更高，因为一次风量主要是跟踪锅炉负荷的，所以降负荷过程中由于风机挡板调整的灵活性不够灵敏等原因影响，风量是在一直波动的情况下随负荷降低的，而床压是随着负荷的降低而升高的，这时一旦有一侧流化风量调节挡板调整不当而全开，同样马上就会翻床了。（3）其它扰动:扰动主要有给煤线跳闸、回料中断、投停外置床、仪用压缩空气压力低等。

锅炉翻故处理一般在1到3个小时之间，负荷需要从300mw降到200mw甚至更低，严重影响机组运行的稳定性和发电量，如果翻床造成一侧床压过高又没可调整的手段则必须停炉处理。5月份翻床一次主要因为风门调节速度较慢，另两次是因为仪用空气压缩机联锁有问题，运行空压机故障后，备用的没能联启，造成仪用压缩空气压力低，流化风等风门闭锁，无法调整，后来通过对仪用空气压缩机控制逻辑进行检查，并进行了很好的处理，没发生过此类问题。10月份开始掺烧劣质煤，设计煤种灰份11％，掺烧劣质煤灰份23％。由于排渣不畅，锅炉床压差一直保持在20～22kpa运行，主要因床压较高，锅炉连续出现6次翻故。根据鼓泡理论，床压越高，在密相区床料内部形成的气泡直径就越大，气泡破裂时对床压的影响越大，造成两侧床压波动,如果波动过大而调整又不及时,很容易造成翻床,这就是床压高翻床的原因。为减少翻故的发生，制定并执行了以下措施，在最近几个月的运行过程中，未出现锅炉翻床的事故。

（1 ）调整定值，改善风门调节性能。将一次风机出口压力设定值由20kpa调整为24kpa，在相同流量下，增大一次风机出口风压，相应减小了一次风门的开度，提高了风门的调节性能。

（2） 低床层压差运行，有效控制翻床。通过排渣等措施，降低锅炉运行中的床层压差，控制床层压差p在15～18kpa之间。床压从22kpa 降低到17kpa运行，单台一次风机电流可以从270a降低到230a,节能效果明显。

（3）加强运行调整，保持两侧床压平衡。当偏差大于2.5kpa，就应检查两侧的床温和一次风量是否相同，如果床温偏差较大，可通过调整给煤或排渣加以减小。如果两半室的床温和一次风量相等，则应加大床压高的一侧的排渣。

（4） 加强设备维护，保证设备完好。定期校对风量、风门开度和各温度测点，保证参与调节各参数的准确性。

3．床料问题是必须解决的问题，锅炉所燃用的是小龙潭煤矿的褐煤，设计平均粒径1.5mm，最大不超过8mm。原煤采用环锤式碎煤机和笼式细碎机两级破碎系统制备，原煤破碎后进入炉前煤仓。破碎后的细煤粒通过二级给煤机送入炉膛燃烧，由于这个煤种的挥发分较高，灰分小(11%)，成灰性能差，所以在启动过程和带负荷过程中，燃料燃烧所生成的床料低于运行过程中所消耗的床料，所以要经常补充床料，以维持床压。经过多次试验，掌握了入炉煤一级破碎筛分粒度情况，如表1所示。

表1 入炉煤一级破碎筛分粒度情况

一级破碎 备 注

粒径

〔mm〕

质量

〔g〕

百分数

〔%〕

样品总量 330 g

损失量 0.4 g

50～25

41

12.4

25～13

116.5

35.3

13～6

122.5

37.1

6～3

28.5

8.6

3～1

15.5

4.7

1～0.2

4.3

1.3

＜0.2

1.3

0.4

经过对入炉煤一级破碎筛分粒度情况分析，结合褐煤煤质的特性，决定取消二级笼式细碎机，入炉煤只经过一级环锤式碎煤机破碎。从实际结果看，由于取消二级笼式细碎机，增大了入炉煤粒径〔25～50mm〕，床料基本上能维持平衡，锅炉还可以正常排渣。

4．分离器出口温度高的问题：由于燃烧的褐煤,虽然人工添加床料,但床料还是相对较少，二级破碎造成煤的粒径分布不尽合理，较小粒径煤的含量大，造成稀相区上部燃烧剧烈，稀相区燃烧份额增加,使得分离器出口温度偏高。通过调整入炉煤的粒径及级配，床压能维持正常，随着床压的正常，床料分布也将趋于合理，稀相区较大的循环物料增多，对流换热增强，改善了分离器出口温度。同时通过调整一、二次风的配比以及上下层二次风的配比，密相区和稀相区的燃烧份额趋于合理，这样使整个炉膛的温度场分布合理，温度梯度趋于设计要求。

5．前墙分离器两个进煤口烧红的问题，其原因就是进煤口周围空间形成负压区，而卷吸高温烟气和细灰，造成根部温度偏高而烧红。此问题在停炉消缺过程中已得到解决，8个分离器进煤管已经延长，并将延长的部分与分离器之间的空隙用浇铸料添满，既耐磨又耐高温。右一分离器回料管水平段烧红部分，利用停炉机进行了认真检查，是里面的浇铸料已损坏脱落，重新砌筑了浇铸料，并做好了烘烤养护工作，值得一提的是回料器的浇筑料施工困难且容易脱落损坏，所以对这部分的浇筑料施工和用料要严格要求。落煤口附近的耐火耐磨材料磨损严重分析其原因是给煤磨损所致，采取的措施是给煤线正常运行时禁止投入中间给煤口运行,该给煤口只做紧急备用，根据设计要求1、3号给煤口的最大出力要达到80t/h，这样可以减缓给煤线中间给煤管落煤口附近的耐火耐磨材料的磨损。

6．为了延长高压流化风机使用寿命、降低厂用电率、提高设备的可靠性，合理调整流化风量，将流化风机运行方式由设计的4运1备改为3运2备，特做如下优化运行：

⑴ 修改逻辑关系，使高压流化风机具备三台运行条件。机组正常运行时保持三台高压流化风机运行，一台投手动备用，另一台投手动备用或转检修。

⑵ 加强对运行三台高压流化风机运行参数的监视，发现异常要及时投入一台备用高压流化风机运行，确保锅炉运行稳定。

⑶ 当运行中任意一台高压流化风机发生跳闸时，立即手动启动一台备用高压流化风机运行，并及时对回料阀、外置床、冷渣器的流化风量进行调整，防止因流化风量低而引起堵灰。

⑷ 三台高压流化风机运行的情况下，不允许打开冷渣器触动风门，逻辑上已强制。当床压高于11kpa时，需要打开冷渣器触动风阀和各流化风门排渣时，必须加强对运行中流化风母管风压、风机电流和各处流化风量的监视和调整。

⑸ 高压流化风机要进行定期倒换，倒换原则为逐台倒换，倒换过程中发现的缺陷要及时处理。

另外在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器的运行比较正常，两个中过外置床（每侧1个）可通过调节锥型阀的开度来控制进入其中的热物料，进而控制炉膛床温，锥型阀的开度越大床温越低，同时注意对过热汽温的影响；另外两个外置床以相同的方式来控制再热蒸汽温度，锥型阀的开度越大汽温越高，同样要注意对床温的影响。外置床一般随炉滑启就投入，因为这样可以更早提高汽温，利于汽机冲转。

结束语：大唐国际云南红河发电公司1号机组的投产后的运行情况看，通过对制煤设备的优化，该锅炉能够适应设计煤种的要求，锅炉运行稳定，锅炉能满足30%—100%负荷调整的要求，各项指标均达到设计要求。