国产首台300MW循环流化床锅炉基建和运行情况介绍

1国产首台300MW循环流化床锅炉基建和运行情况介绍（云南大唐国际红河发电有限责任公司）闫绍勇一、工程概况开远电厂2×300MW工程是国家“西电东送”火电建设项目之一，也是国家发改委确定的引进法国300MW大型循环流化床洁净煤发电技术后的第一个国产化项目。锅炉采用ALSTOM技术，由哈尔滨锅炉厂设计制造的HG-1025/17.5-L.HM37型循环流化床锅炉。开远电厂工程于2004年6月28日正式开工建设，一号机组作为国产化首台300MW循环流化床锅炉机组，于2006年6月3日顺利通过168小时满负荷试运行，平均负荷率98.08％，从首次并网到168小时试运结束历时23天，投产后实现连续安全运行82天；二号机组再创佳绩，机组于2006年8月27日顺利通过168小时满负荷试运行，平均负荷率101％，从首次并网到168小时试运结束历时19天。一、锅炉整体施工进度和安装中应注意的问题1、工程主要施工进度：＃1锅炉是哈尔滨锅炉厂设计制造的首台300MW循环流化床锅炉，设备交货整体推迟了6个月，由于设计和制造等方面的原因，设备不能按照安装顺序到货，到现场的设备不能正常安装，严重影响了施工进度。汽包8月8日吊装就位，8月19日水冷壁开始吊装。因高温过热器和外置床壳体没有到货，过热器、再热器、省煤器及相应2的连接管均不能安装。为了提前施工炉膛内部耐磨耐火材料，11月18日将具备条件的水冷壁系统提前进行了水压试验。由于高温过热器和外置床壳体供货晚，造成锅炉整体水压推迟近2个月。整体水压结束后，因旋风分离器出口烟道等部位砌筑工作滞后，酸洗和低温烘炉工作推迟了1个月左右。锅炉安装主要节点工期见下表：序号锅炉安装主要节点时间备注1汽包吊装就位2005.8.88月5日到现场2受热面开始吊装2005.8.193一次水压试验结束2005.11.184整体水压试验结束2006.1.265锅炉酸洗结束2006.3.96低温烘炉开始2006.3.277高温烘炉和吹管开始2006.4.202、安装中应注意的问题：2.1合理安排耐磨耐火材料的施工顺序，做好施工质量的过程控制：锅炉本体布置紧凑，一、二次风和汽水管道多，部件安装的交叉量大，要注意各部位的施工顺序，特别要考虑涉及到耐磨耐火材料施工的关键部件，作到提前筹划合理组织。施工工期是机组按期投产的前提，而施工质量则是机组安全稳定运行的保证。在施工过程中，要特别加强对施工质量的过程管理，包括浇注料的搅拌时间、加水量、膨胀缝、振动时间和砖缝的尺寸等所有环节，使每一个施工工序可控在控，从根本上保证耐磨耐火材料的施工质量。2.2抓好受热面焊接质量关，防止管道或密封出现泄漏：受热面安装要重点抓好两个方面的工作，一是外置床受热面管道的焊接；二是炉膛密相区和水冷风室密封的焊接工作。外置床受热面管排间隙小，管子之间受密封管板的限制，在管道对口时很难进行调整，其中3包含2400道T91焊口，因T91材质焊接性能差，容易出现焊接缺陷，甚至在运行过程中出现泄漏的情况。必须高度重视焊接过程中的预热、充氩、热处理等各个环节，同时T91焊口要避免强力对口。炉膛密相区和水冷风室密封的焊接也应给予足够的重视，该部位水冷壁结构复杂，密封工作量大。如果该部位密封焊接不好，运行中出现漏风，不但会影响现场的文明生产，甚至磨损水冷壁管，造成机组的非计划停运9.1。由于耐磨耐火材料施工几乎贯穿整个锅炉安装过程之中，不能靠打风压来检验密封的严密性，这就要求严格控制焊接质量，从焊接工艺到每一条焊缝的检验都要采取相应的措施，来保证密封焊接的施工质量。2.3做好非金属膨胀节的选型工作，防止膨胀节发生爆破：非金属膨胀节多，承受的风压高是300MW流化床锅炉的另外一个特点。特别是一次风系统的膨胀节风压达到25kpa左右，在启停炉期间甚至高达30kpa，国内非金属膨胀节的最高设计压力一般在30kpa左右，所以在非金属膨胀节的结构设计、材料选取和安装工艺上，要提前做好调研，把好质量关，避免运行期间出现爆破的情况。2.4注重受热面的施工工艺，防止受热面局部磨损。防磨一直是流化床锅炉的难题，除了采用耐磨耐火材料和喷涂等措施外，同时要注意施工中的一些细节。水冷壁内部焊缝的打磨工作应引起足够的重视，特别是耐磨浇注料上部2米范围内的焊缝。我公司＃1机组运行2200小时后，在停炉检修时，水冷壁焊缝打磨不光滑的部位出现局部磨损，管壁厚度从6.6mm磨损到5.6mm，其它部位没有出现磨损4的情况。左右侧包墙过热器的防磨瓦在设计上存在一定缺陷，相同部位管道均出现1mm左右的磨损。二、锅炉辅助设备选型和优化1、给煤系统：设备故障和堵煤制约了循环流化床锅炉运行的可靠性，在初设阶段，我们进行了大量的调研工作，对燃煤特性进行试验分析，到相关电厂实地考察，通过分析和对比，为设备选型和系统设计提供了可靠的依据。机组在2006年5月11日首次并网发电至今，从未发生过系统堵煤的情况，给煤系统设备运行正常。给煤系统采用四条给煤线，每条给煤线的出力为120t/h，分两级给煤，一级为称重给煤机，二级为刮板给煤机，在设计中充分考虑了机组运行的可靠性。正常运行条件下，四条给煤线同时运行，在设备出现故障的情况下，两条给煤线可以满足机组满负荷运行的要求。此外，在每条给煤线上设有3个落煤口，其中两个落煤口装有螺旋给料机，另外一个落煤口直接进入炉膛，即使一个螺旋给料机故障，不会影响机组负荷。原煤仓内衬3mm不锈钢板，加装煤仓疏松机，加大落煤口尺寸（900×2000mm），增加煤仓侧板的角度（67°～71°），通过以上措施，有效地防止了堵煤的情况。2、除渣系统：由于排渣不畅，目前滚筒冷渣器正逐步取代风水联合冷渣器，我公司仍然采用了风水联合冷渣器，主要出于以下考虑：首先燃煤采用5小龙潭褐煤，灰含量只有11％左右。此外，设计灰渣比为6：4，小龙潭褐煤实际灰渣比在9：1左右，排渣量比较小，风水联合冷渣器能满足实际运行的需要。机组从整套启动至168小时试运结束不能保持正常的床压，每天需要填加床料50吨左右。经逐步摸索和调整，通过减小总风量和增大煤的粒径等措施，基本上保持了床压的稳定。但风水联合冷渣器确实存在出力不足的情况，在床压比较高，急需排渣将床压的过程中，风水联合冷渣器不能满足快速、大量排渣的要求。3、风烟系统：3.1300MW流化床锅炉主要辅机具有风压高、功率大和噪音高的特点。一、二次风机风压高，风道振动和噪音大，设计时需要采取相应措施。在运行中时常出现风道振裂的情况。此外，一次风机出口厂家采用金属膨胀节，由于风壳振动大，运行不到10天，金属膨胀节四角均就出现裂纹。更换非金属膨胀节后，运行正常。一、二次风机及风道噪音大，特别是一次风机高达108分贝，采用高温玻璃棉作为隔音层，噪音降至90分贝左右。3.2降低厂用电率，提高设备运行可靠性。从下面的对比表可以看出，流化床锅炉主要辅机的功率比普通煤粉炉高出一倍多，使机组的厂用电率比较高，平均达到9.5％，一是辅机设计选型余量偏大，造成风机运行效率低。可以考虑用轴流风机代替离心风机，比如高压流化风机可以采用轴流风机，来提高风机效率，降低厂用电率。由于一、二风机为离心风机，功率大，二次风机采用双列球面滚子轴承，运行中出现过轴承损坏的情况，机组运行可靠性差。一次风机采用滑6动轴承，运行比较正常。大功率风机选型时，建议采用滑动轴承。300MW流化床和普通煤粉锅炉主要辅机参数对比表设备名称300MW流化床锅炉300MW普通煤粉锅炉主要参数功率kW总功率kW主要参数功率kW总功率kW一次风机压头：27800Pa流量：73m³/s3000×2台6000压头：15163Pa流量：58.53m³/s1250×2台2500二次风机压头：15700Pa流量：98m³/s2240×2台4480压头：3277Pa流量：107m³/s560×2台1120引风机压头：7800Pa流量340m³/s3600×2台7200压头：3737Pa流量231m³/s1600×2台3200流化风机压头:68000Pa流量：10m³/s800×5台4000磨煤机58.5t/h450×5台2250总计（kW）216809070三、锅炉调试和运行情况从调试和运行情况看，锅炉运行的各种参数符合设计要求，机组最大负荷330MW,在低负荷不需投油助燃，飞灰可染物和灰渣含碳量为零，锅炉效率为93.3％，热控自动投入率达到93.2％。运行相对比较稳定，机组6月3日投产至今发电量6.8亿度，运行小时数3273小时，等效可用系数91.66％，最长连续运行时间已达1968小时，发生非计划停运一次159小时，168结束后停备一次，停备179小时。在调试期间和移交生产后发生了几次异常，从中总结了300MW流化床锅炉的一些经验和教训。1、低温烘炉：由于耐磨耐火材料分布在不同位置，除了按照厂7家提供的烘炉曲线升温外，重点要控制好各部位耐磨耐火材料温度分布的均匀性。需要结合烘炉机出力，合理布置烘炉机和隔墙的安装位置。烘炉时烟气的排放建议通过调整引风机入口挡板的方式，控制炉内的燃烧。空预器的保护则通过启动二次风机进行冷却。低温烘炉时油燃烧比较完全，容易控制燃烧，烘炉效果较好。2、机组深度滑停，加快锅炉冷却速度：在准备停机的过程中，为加快锅炉的冷却速度，机组可以将参数滑到以下数值后打闸停机，主汽压力0.8Mpa、负荷3000kw、床温300度。再通过快速冷却，在48小时内可以进入炉膛检查。3、停炉不停机处理膨胀节爆破等缺陷：回料腿与炉膛连接部位的非金属膨胀节发生爆破后，由于温度和风压高，需要停炉更换膨胀节蒙皮。在停止所有给煤机和风机运行后，最长实现汽机带负荷运行10个小时。膨胀节更换结束后，锅炉不需投油，直接投煤点火启动。4、精心调整，采取措施避免锅炉翻床：一次风门投自动后，风门调节性能好，不容易发生翻床的事故。但由于设备故障和风压波动等原因，也会出现翻床的情况。为避免翻床应采取以下措施：首先加强对两侧床压的监视，设置两侧床压偏差大报警信号；定期检查、校验风量测量装置；对运行人员加强培训，熟练掌握控制两侧床压偏差大的调整方法；控制下部床压差在15～17Kpa之间（不同煤种区别对待），适当低的床压可以降低风机的单耗，提高非金属膨胀节运行的可靠性，即使发生翻床也不必停炉处理。5、回料阀顶部耐磨耐火砖脱落：机组投产后1个月以内，4个8回料阀顶部耐磨耐火砖相继脱落，顶部钢板烧红。在未停炉的情况下，采取临时措施，目前运行正常。6、流化床锅炉燃用小龙潭褐煤具有独特的优势：小龙潭褐煤含硫量在1.5％左右，灰中CaO含量高达47%，自脱硫效率达到60%左右，可以减少石灰石的使用量，降低脱硫成本。煤中灰分含量低，只有11％左右，灰中SiO2和AI2O3含量低，分别为16％和10％，减轻了受热面的磨损和对排渣系统的压力。褐煤的燃点低，锅炉点火后4个小时可以投煤，且运行中不需要投油助燃，节油效果明显。300MW流化床锅炉对我们来说是一个新的课题，机组顺利投产发电仅代表300MW流化床锅炉国产化的成功，而实现机组的长期安全和经济运行，我们依然任重道远。