300MW循环流化床锅炉调试

207300MW循环流化床锅炉调试李恩（四川省电力工业调整试验所，四川省成都610016）【摘要】详细介绍了四川白马300MW循环流化床锅炉的调试情况，分析了调试中出现的设计、设备、运行等问题，以及对调试工作的体会，对大型循环流化床锅炉调试、运行具有较高的参考价值。【关键词】300MW循环流化床锅炉；调试；问题；分析处理1.系统简介四川白马1×300MW循环流化床示范工程锅炉为引进法国ALSTOM设计制造的亚临界、自然循环、中间再热的循环流化床燃煤锅炉。锅炉本体由五跨组成，第一、二跨布置有由炉膛、高温钢板旋风分离器、回料器以及外置床组成的主循环回路、冷渣器以及二次风系统等；第三、四跨布置尾部烟道（高温过热器、低温再热器以及省煤器、省煤器灰斗等）；第五跨为单独布置的回转式空气预热器。炉膛采用全膜式水冷壁结构，宽15051mm，深12615mm，炉膛底部采用裤衩型将炉膛分为两个床。锅炉配有两台50%容量、定速、离心式一次风机，为炉膛物料提供流化风；两台50%容量、定速、离心式二次风机，主要为锅炉燃烧提供足够的燃烧空气和给料系统的密封风；5台高压流化风机，主要向外置床、冷渣器、回料器等提供流化风。为将烟气从炉膛吸出，克服阻力，配有两台静叶可调离心式引风机。烟囱设计高度210米，出口直径5.0米。锅炉启动采用床下点火、床上助燃方式，点火燃料为#0轻柴油。床下风道燃烧器根据炉膛结构分两侧布置，每侧配两只油枪，采用空气雾化，一级高能点火，单只油枪出力为800—3955kg/h，风道燃烧器的总输入热量为9.2—46MW。床上油枪共十二只，每侧炉膛配备六只（前、后墙各一只，内侧墙布置四只）,采用蒸汽雾化，单只油枪出力250—1700kg/h，总输入热量为6.59—19.77MW，不设置点火装置，通过较高的炉膛温度直接引燃#0轻柴油。锅炉设有四个旋风分离器、四台回料器、四台外置床，分别布置于炉膛两侧，构成锅炉的灰循环系统。在煤仓间布置4个煤仓，相应设有4条给煤线，每条给煤线由一台称重式皮带给煤机和一台变频调速式刮板给料机组成，分别从四个料腿将煤送入炉膛，每条给煤线设计出力60t/h。输煤系统为双线结构，采用两级破碎、一级筛分，其中二级破碎机由ALSTOM供货，引进德国AUBMA制造的可逆环锤式破碎机，设计单台出力为310t/h。每条输煤线包括8条输送皮带，满足火车卸煤和煤场来煤都能进入炉前煤斗的要求。石灰石原料经一级破碎后由输送系统送入炉前原料仓，再经石灰石制备系统进行二级破碎后，最后由石灰石加入系统通过气力输送从四个料腿送入炉膛。锅炉还配有一套床料加入系统，可将启动床料从渣库底部出口、由一台仓泵气力输送至炉膛或外置床。厂区除灰除渣采用灰、渣分除方式，电除尘器下的细灰通过浓相气力输送系统输送到2个飞灰库，由汽车送到灰场。从冷渣器排出的底渣采用机械输送方式，送至渣库，再由汽车送到灰场。本工程采用机、电、炉集中控制。DCS采用ABB(德国)公司Symphony系统，覆盖机、炉、电及208循环水泵房等辅助系统。设全厂辅助网络PLC控制系统，包括循环水精处理系统和电除尘控制系统。设全厂电视监控系统和输煤电视监控系统。厂外水系统和输煤系统单独设置PLC控制系统,CEMS烟气连续监测系统。2.锅炉主要参数主要技术参数如下：参数名称单位数值最大连续蒸发量T/h1025过热器出口压力Mpa17.4过热器出口温度℃540再热器进口压力Mpa3.874再热器进口温度℃331再热器出口压力MPa3.694再热器出口温度℃540给水温度℃280排烟温度℃120.5锅炉效率%91.9燃煤特性名称符号单位设计煤种校核煤种碳Car%49.8144.96硫Sar%2.932.98灰份Aar%35.2738.57全水份war%7.699.5空气干燥基挥发份Vdaf%14.9916.39收到基低位发热量Qnet.arKJ/kg18635171543.分系统调试3.1.主要分系统调试情况3.1.1炉前系统及锅炉化学清洗炉前系统清洗采用高效碱洗除油剂，清洗范围包括凝汽器、除氧器，高、低加汽侧、水侧。9月23日19:00系统开始上水冲洗，至25日4:15完成。锅炉本体采用盐酸清洗，氮气顶排，范围包括省煤器、汽包、水冷壁、降水管、下联箱。考虑到废液处理及排放，中间钝化采用0.1%双氧水作为钝化剂，最终钝化在锅炉烘炉期间进行，维持汽包压力40bar、联氨含量在1ppm左右,36小时。10月12日锅炉上水冲洗至14日17:00完成。3.1.2锅炉烘炉1)烘炉方案209本锅炉耐火耐磨材料总重量超过4000吨，20多个品种，每个品种又有多个规格，施工复杂、难度极大，施工期近5个月。耐火材料的低、中温养护直接决定着耐火材料的使用寿命，特别是烘炉时现场条件较差、又无大型循环流化床烘炉的经验，因此烘炉工作必须高度重视。按照耐火材料厂家提供的烘炉温升控制曲线，耐火耐磨材料的低、中温养护需要经历150℃、250℃、500℃三个恒温阶段，直接采用风道燃烧器的正式油枪或床枪，温升速度和恒温水平均无法满足材料的要求，经现场各方充分讨论，决定采用烟气发生器（烘炉机）为加热热源。烘炉机在需要烘烤部位附近分区、多点布置，燃用#0轻柴油（锅炉正式用油），在炉外产生热烟气，通过导烟管引到需烘干的区域，热烟气温度能在150℃～850℃范围内连续可调，从而有效控制热烟温度和温升速率，将各部位耐火耐磨材料温度达到500℃左右。根据炉内耐火材料的总数量，及升温至500℃的温度要求，计算理论烘炉时需要输入的热量大约为80000KW/h，考虑到烘炉机油枪出力有100kg.h、200kg/h两种规格，因此烘炉时共需烘炉机46台，冷渣器因空间较小，采用4台小油枪外，其余均为出力200kg/h的油枪。被烘烤部位共有正式温度测点50个，为加强温度监视，新增临时温度测点48个。临时温度点采用K型垲装热电偶作为测量元件，通过临时数据采集系统，接至控制就地温度巡检表,集中监视、记录。2)烘炉情况锅炉于10月30日21:30点燃位于左侧点火风道的第一台烘炉机开始烘炉，至11月18日9:15停运所有烘炉机，完成烘炉工作，历时20天，共耗燃油580吨，因汽机高压主汽门泄漏；高旁快开；空预器隔离材料着火，烘炉中断三次。烘炉后期点火风道、冷渣器、外置床、回料器温度达到500℃，炉膛下部温度达430℃，炉膛上部温度达330℃、分离器出口温度达440℃。烘炉结束后检查各部位耐火耐磨材料，未发现裂缝、变形、损坏和脱落等现象，最大裂纹不超过5mm。3.1.3锅炉冷态试验在第五次设计联络会上，经与锅炉制造商ALSTOM反复讨论，最终确定锅炉冷态空气动力场试验应包括一、二次风、流化风风量测量装置的标定；炉膛布风板阻力特性试验；炉膛不同料层高度下的阻力特性和临界流化速度测定；布风均匀性试验；外置换热器布风板阻力、料层阻力特性测定等内容。1)风量标定对风量装置进行标定的意义在于确定各风量装置的修正系数，并通过DCS进行整定，使DCS显示的风量尽量接近实际风量，从而使运行人员能准确掌握入炉风量。该锅炉所有风量测量装置全部采用威力巴测量元件，标定方法是用标准风速仪＋网格法，标定结果发现一次风量偏差很大，经进一步检查，确认是DCS内部计算错误，更改后大部分显示风量与实际风量偏差5％，只有个别流化风量偏差5％，经反复核查并确认测量管路无问题后，按事前与ALSTON达成的协议，对超过5％的风量进行了整定。2)布风板阻力试验通过布风板阻力试验，绘制布风板阻力特性曲线，为冷炉启动时判断风帽是否堵塞提供依据。该项试验有两个关键点：一是一次风量必须准确；二是试验前必须对风帽、炉内杂物进行仔细疏通和清理，试验结果才能真实反映布风板的阻力特性，作为今后的判断风帽堵塞的依据。2103)启动床料的准备及加入ALSTOM对初始床料的要求非常苛刻，要求粒径＜1mm，d50≤200μm；成分可以全部是其他CFB的循环灰，也可以是CFB灰和河沙的混合物，其比例根据灰的组分现场确定。首次加入量：每侧炉膛100t，每台外置床约70t，共需500t。考虑到炉内床料在锅炉升温阶段可能的损失，经与ALSTOM协商，实际控制加入到炉膛的床料粒径按＜5mm进行控制，采用CFB灰和河沙的混合物，各占50%，数量按ALSTOM的要求每侧炉膛100t，床料静止厚度约为900mm；外置床全部加粒径＜1mm的河沙，数量共300t，加至距离换热管顶部约150mm。由于当时床料加入系统尚不具备投运条件，加床料工作全部由人工完成，动用民工100多人，四台卷扬机和一辆25t汽车吊，搭设临时平台近100m2，耗时一天。在锅炉点火进行吹管过程中，发现炉内床料损失非常大，炉膛总差压三小时内由最初的14Kpa下降至10Kpa以下，不得不通过刮板给煤机向炉内补充床料，在四天的吹管时间内，共向炉内补充床料约300t。说明当初ALSTOM提出的床料加入数量只是最低要求，只能作为参考，考虑到在锅炉运行时加床料损失会更大，因此加入初始启动床料时还是多加一些为好。4)料层阻力试验在料层厚度为900mm时测定料层阻力与流化风量，绘制阻力特性曲线如下，从曲线看：起初阻力随风量增大而增大，风量超过一定值后，阻力略有下降（与理论有所差别）；此料层厚度下的临界流化风量为75000Nm3/h左右，与现场观察到的流化现象基本一致。3.1.4锅炉蒸汽管道吹洗按《第五次设计联络会纪要》，锅炉吹管采用蓄能降压法、分两个阶段进行。为提高吹管时的蒸汽温度，吹管前向炉内加入初始床料约500吨，吹管期间锅炉全烧油。吹洗参数为：开门6.0～6.5Mpa，关门3.2～3.5MPａ，汽温控制在400℃以上。锅炉于12月15日5:40首次点火成功，在汽包压力分别为3.5MPa、4.5MPa、4.5Mpa时经三次试吹，确认临时系统安全可靠后，于12月16日13:01开始正式吹洗，至17日23:01第一阶段吹洗合格，停炉冷却。第二阶段吹洗从12月19日0:42开始，至21:45完成二阶段吹管工作。为尽快达到靶板合格，减少吹洗次数，高旁系统的吹洗分别在第一、第二阶段中间穿插进行的。整个吹管期间共吹72次，消耗燃油480吨。3.2.分系统试运中主要问题及处理3.3.1冷一次风道振动大一次风机单体试运期间,发现在风机进口导叶开至35～65%之间冷一次风道振动、噪音都非常大，经分析其原因是锅炉供货商ALSTOM设计不合理。锅炉吹管结束后通过对冷一次风道采取加固、增加导流板等措施，一次风道的振动问题彻底解决。3.3.2空气预热器漏风大在锅炉吹管期间，根据二次风量异常增大和空气预热器后烟气温度偏低的现象，判断空气预热器漏风大,其原因主要是空气预热器密封片未调整好。停炉期间，安装公司派出大量人员对空气预热器密封片为期10天的进一步进行了细调，经启动风机检查，空气预热器漏风明显好转。4.整套启动调试2114.1.锅炉点火及升温升压锅炉点火首先依次启动床下两台风道燃烧器，每台风道燃烧器含两只油枪，配置相互独立的点火和火检装置，启动时两只油枪同时启动，有利于油枪的稳定燃烧。由于油枪的出力较大，为避免两侧炉膛在点火初期出现较大的温差，按ALSTOM的逻辑要求，20分钟内必须点燃第二台风道燃烧器，否则已点燃的风道燃烧器将自动停运。风道燃烧器将床温提至492℃后，允许投入床上油枪，按锅炉冷态启动曲线，该过程约需要6小时。随着床枪投入数量的增加，床温逐步升高，当床温升至600℃以上，允许启动给煤机投煤。在整套试运的几次点火过程中，最大的问题是来自老厂的燃油油质变化和油压波动，油质变差时，两台风道燃烧器运行不能将床温提升至400℃，无法点燃床枪；油压波动经常引起保护动作。4.2.给煤系统的投运床温达到600℃后，允许启动给煤机向炉内投煤。考虑到炉膛容量较大、床料较多和给煤从回料腿进入炉膛等因素，给煤机启动后不需象一般小型循环流化床锅炉那样采取间断、脉冲给煤，而是同时启动两台给煤机（每侧炉膛一台）以最小给煤量9t/h，连续给煤。采用此方式投煤在床温升至800℃到过程中，煤着火爆燃现象不明显，床温无大的