循环流化床锅炉烘炉技术分析

465T/H循环流化床锅炉烘炉技术分析简要介绍了循环流化床锅炉的热烟气烘炉的新工艺。华电淄博热电有限公司2×135MW循环流化床（CFB）机组工程，采用哈尔滨锅炉厂生产的HG465－13.7－L.PM7型CFB锅炉。CFB锅炉内部及点火风道、旋风分离器、冷渣器等内部敷设了大量的耐磨、耐火、保温等材料，此部分材料的稳定性能是CFB锅炉长期可靠运行的重要保证。耐磨、耐火、保温等材料施工完毕后需进行锅炉烘炉，目的就是控制炉衬砌体内水分缓慢蒸发、防止急剧蒸发而受到损坏，同时使耐火、耐磨材料均匀、缓慢而又充分膨胀、避免热应力集中或晶格转变而损坏炉墙。根据烘炉曲线并借鉴其他工程烘炉的成功经验，华电淄博＃4炉采用热烟气法对锅炉耐磨耐火材料进行烘炉，达到了预期的烘炉质量优良、节省时间等效果。1锅炉防磨结构由膜式壁构成的炉膛下部以及出烟口采用销钉固定的防磨结构；炉膛中上部、II级过热器、热段再热器、尾部烟道上部进口需防磨的相关部分采用圆销钉固定的防磨结构；由钢板制成的旋风分离器、出口烟道、料腿、回料阀及冷渣器则作防磨的轻型炉墙设计。分离器、分离器出入口烟道、回料阀、回料斜腿、冷渣器等使用的保温砖，只是进行压制没有经过高温烧结，水分含量大，烘炉前抽样测定含水率在20％－28％之间。2烘炉方案简介烘炉采用哈尔滨普华燃烧工程有限公司开发的热烟烘炉技术，其方式是空气雾化油枪（流量在20－80Kg/h）在烘炉机中燃烧，通过调整油压和风量来控制烘炉机的出口烟气温度，高温烟气通过临时短管进入各正式系统，高温烟气在各系统内部对浇注料进行热养生。根据锅炉结构特点，共布置14台烘炉机，每台烘炉机配有一台风机（风量4500m3/h）,将热烟气送入炉内各部件处，所需燃料（轻柴油）和压缩空气由锅炉油、气系统接出。冷渣器布置2台烘炉机，左右各一台，水冷管束暂不安装，垒墙封堵，与烘炉机接口的管道自隔墙两侧进入冷渣器二三室中，烟气从冷渣器回料管及进渣口进入炉膛，控制锥形阀开度部分烟气流经锥形阀进入炉膛。床下启动燃烧器布置4台烘炉机，自床下油枪口进入燃烧器筒体，经水冷风室流经布风板进入炉膛；炉膛前墙布置2台烘炉机，热烟气自二次风口进入炉膛；回料斜腿布置两台，自二次风管进入炉内布置的管道，管道在炉内分叉后分别接入四个回料斜腿腿中。回料阀布置2台烘炉机，自回料阀人孔门进入，管口向上，烟气进入分离器。分离器入口烟道布置2台烘炉机，自人孔门接管道进入分离器本体。为保证烘炉效果，设计两路烟气通道，即一是经床下燃烧器、冷渣器到炉膛至分离器出口烟道排出；二是烟气经回料斜腿、回料阀、立腿、到分离器筒体再经出口烟道排出。为保证热烟气通过预定的路径和保持停留时间，炉膛出口封堵墙与四周留出50－100mm间隙；分离器出口烟道出口端加隔墙密封，在分离器左右出口烟道人孔门处接配有调节挡板的短烟囱排烟。锅炉耐火材料热养生分为两个阶段。第一阶段为低温、中温烘炉。采用烘炉机加热由送风机送进的空气，用热烟气干燥方式来完成。本工艺是以第一阶段烘炉为目的而拟订的。第二阶段是高温烘炉。即在初次点火启动时（锅炉吹管时），采用床下启动燃烧器使用较小流量的油枪，控制温升速率，直至炉衬完全干燥。需要说明一点，使用热烟烘炉技术，能够完成冷渣器的高温烘炉阶段，冷渣器在锅炉吹管中无法进行高温烘炉。其他设备均可在锅炉吹管中完成高温烘炉阶段。床下启动燃烧器是在烘炉机能够承受的情况尽可能提高温度，使其接近高温烘炉阶段。3烘炉过程中的温度控制3.1通常新施工耐火材料具有一定的水分。干燥过程首先是由表面开始蒸发，蒸发速率将随耐火材料的水分降低而下降。在烘炉初始阶段，宜采取低温和量多的干燥烟气；干燥速率应加以控制（在该时将达到的最大值的干燥速率），随着温度的上升，干燥速率下降。在后阶段，为保持良好的烘炉过程则可保持较高的温度。烘炉过程中，在温度上升到150℃初级阶段，一方面由于耐火材料的热传导很差，同时水分蒸发的蒸汽压力很低，因此，并不需要保持恒定的热烟气温度。这一阶段热烟气温度升高速率为10～20℃/h是允许的。3.2温度的测量不是直接对耐火材料的表面进行测量，而是测量烟气的温度。由于耐火材料的温升将滞后于烟气温度，控制烟气温度相对于耐火材料的安全性来说是安全的。3.3控制温升速率是保证耐火材料达到其保证性能的重要环节，也是编制实际烘炉温升曲线的主要根据。3.4烘炉要达到的温度水平，是由耐火材料供应商提出，根据烘炉过程中加热速率的控制以及烘炉部位炉衬的组成的条件制订出烘炉温升曲线。烘炉严格按照温升曲线来操作烘炉机的出口温度。4烘炉机启动顺序根据各部位的耐火材料含水率采用了如下的烘炉机启动顺序以保证烘炉质量：烘炉机的点火顺序为：床下点火燃烧器－回料阀立腿－旋风分离器入口－回料阀斜腿－炉膛－冷渣器。冷渣器的烘炉机可以根据实际情况延迟启动。炉膛等部位在床下点火燃烧器开始后12小时进行。回料阀立腿的点火时间根据实际情况确定，可为120小时左右。5烘炉控制过程5.1＃4炉烘炉时间共计172.5小时，合计燃油量：116吨。5.2烘炉后期对分离器、床下启动燃烧器、冷渣器取样化验水分，结果如下：取样部位A侧（％）B侧（％）分离器出口烟道顶部0.080.41分离器筒体顶部0.040.06分离器入口烟道顶部0.210.28分离器筒体保温砖上层1.210.01分离器筒体保温砖下层0.3511.14冷渣器侧部0.540.01床下启动燃烧器中部#1：10.16#2：18.08#3：0.38#4：16.23回料阀弯头0.06注：分离器筒体保温砖下层B侧水分大主要是取样时正取到水分积攒处。从上表看出分离器、冷渣器、回料阀等处的水分均小于材料供货商要求的水分（2.5％），已经达到要求。床下启动燃烧器由于设计及材料原因，保温浇注料水分非常大，采用烘炉机暂无法完成高温烘炉效果。因此建议停止此阶段烘炉工作，保留床下启动燃烧器、分离器、出入口烟道的排湿孔，待锅炉吹管时完成高温烘炉阶段。高温烘炉与吹管同时进行的，按照新的烘炉曲线重新升温烘炉。吹管结束后床下启动燃烧器、分离器取样结果完全低于2.5％。6烘炉期间存在的问题及处理措施6.1锅炉上水问题本次锅炉烘炉，给水泵没有投入运行，烘炉过程中锅炉上水比较困难。汽包压力高时，汽水的温度就高，有助于炉膛和分离器入口温度的提升。给水泵无法上水只有使用锅炉疏水泵上水，疏水泵压力低，需将汽包压力降至0.5Mpa方可上水，致使炉膛温度降低幅度大，第一次上水自275℃降低到255℃，用了7个小时方恢复到275℃；第二次上水降低了75度（360/285）用了17小时方恢复到365度。经讨论决定从邻炉定排一次门后接出管道到＃４炉定排，利用两炉压差进行补水。6.2斜腿、回料阀提温快，分离器温度速度慢问题由于斜腿和回料阀内容积小（直径1300mm），布置了四台烘炉机致使斜腿和回料阀升温速率非常快，虽然更换了流量小的油枪也无济于事。在点燃斜腿之前采用斜腿烘炉机的风机停运，热烟气反窜通过风机排出，缓慢提高斜腿的温升。由于分离器容积非常大，在分离器入口布置两台烘炉机，很难将分离器温度提起来，可通过后期提高立腿的的烘炉机温度、适当关闭出口挡板门调整出烟速度来帮助提高分离器温度。6.3烘炉机出口管道烧坏问题烘炉后期曾出现B号分离器入口烘炉机出口管道九十度弯头处烧坏的现象。在安装烘炉机时烘炉机出口一米管道使用的是不锈钢材料，其它为一般碳钢。烘炉机出口烟温可达到850－1000℃，在短时间内碳钢是不会碳化的，但由于弯头的设计和保温不甚完善，且烘炉机出口温度测量有偏差，导致超温烧坏弯管。6.4防止烘炉机熄火主要采取的措施：一是燃油管道烘炉前吹扫，防止雾化片频繁堵塞；二是避免油压波动导致油管爆裂；三是防止油管老化爆裂；四是保证风机电源和控制箱的稳定可靠。6.5床下启动燃烧器的水分控制床下启动燃烧器内部水分在施工中采取多种措施得以控制在20％左右，但最后仍然在排湿，水分集中处在10％左右。由于其他部位指标已经满足要求，结合其它工程的经验，在锅炉吹管时进行高温烘炉，最终水分合格。6.6浇注料施工控制和开排湿孔的重要性加强浇注料施工过程管理、控制水分、加强通风、自然烘干都为烘炉的成功奠定了基础。排湿孔开法须严加重视，对床下启动燃烧器、分离器筒体及分离器筒体、出入口烟道等处需根据材料特点和结构特性进行设计。7结论CFB锅炉的砌筑需从材料、施工、烘炉及运行启动密切结合起来，才能保证耐磨耐火材料的使用寿命，保证锅炉长期稳定运行。在锅炉烘炉方面，采用先进的热烟烘炉法，具有节油省时、温度易控、温度场均匀、便于操作、烘炉效果好的优点。烘炉后从水分指标看大部分指标达到优良水平，烘炉后进行内部检查没有发生浇注料脱落、超标裂纹现象，色泽均匀统一，达到了预期的效果。