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第３０卷第４期华电技术Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．４ ２００８年４月ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２００８ ·一线动态·４８０ｔ／ｈＣＦＢ锅炉运行与检修技术探析Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｏｖｅｒｈａｕｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆ４８０ｔ／ｈＣＦＢｂｏｉｌｅｒ朱昌煜，李志刚，赵毅胜ＺＨＵＣｈａｎｇｙｕ，ＬＩＺｈｉｇａｎｇ，ＺＨＡＯＹｉｓｈｅｎｇ（华电乌达热电有限公司，内蒙古乌海 ０１６０４０）（ＨｕａｄｉａｎＷｕｄａｔｈｅｒｍｏｅｌｅｔｒｉｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｗｕｈａｉ０１６０４０，Ｃｈｉｎａ）摘 要：介绍了无锡锅炉厂４８０ｔ／ｈ超高压再热循环流化床锅炉运行中存在的问题，对循环流化床锅炉的特点及锅炉结构特性、运行调整和锅炉检修经验等进行了总结。分析了锅炉运行工况的影响，提出了优化燃烧调整的具体方案，为锅炉的热态运行提供指导；根据锅炉的检修经验，确定锅炉检修方案和重点检修部位，优化锅炉检修，从而使锅炉达到安全、经济、高效运行的目的。关键词：循环流化床锅炉；优化运行；燃烧调整；优化检修中图分类号：ＴＫ２２９．６＋６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－１９５１（２００８）０４－００４６－０５Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ４８０ｔ／ｈｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｂｙＷｕｘｉＨｕａｇｕａｎｇＢｏｉｌｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｏｖｅｒｈａｕｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｇｏａｌｏｆｓａｆｅｔｙ，ｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｃｈｅｍｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｏｖｅｒｈａｕｌｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇａｎｄｏｖｅｒｈａｕｌｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒ（ＣＦＢ）；ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ；ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｖｅｒｈａｕｌ收稿日期：２００７－１２－２７１ 工程概述目前，国内循环流化床锅炉正处在向大容量、高参数方向大力发展的阶段，近几年，先后有１４０余台国产４１０～４５０ｔ／ｈ高温高压锅炉及４４０～４８０ｔ／ｈ超高压再热ＣＦＢ锅炉在近７０个发电厂相继订货、安装并大多数投运。在解决火电厂高硫煤的大气环保问题及劣质煤用于电厂锅炉的稳定燃烧问题方面闯出了新路，起到了显著示范推广作用。但循环流化床锅炉普遍存在的“三高一低三大困惑”（飞灰含碳量高、厂用电率高、磨损几率高、锅炉热效率低、储煤给煤系统堵塞、风帽磨损漏渣严重、排渣冷渣系统堵塞）问题始终困扰着大型循环流化床锅炉的安全稳定运行，机组运行周期短、设备故障率高。各企业针对上述问题进行了积极的改造和治理，使循环流化床锅炉运行稳定，可达到１５０ｄ以上连续运行。华电乌达热电有限公司一期２×１５０ＭＷ热电技改工程是国家经贸委批复的“国家双高一优，以大带小，热电联产”项目，选用由无锡华光锅炉股份有限公司制造的循环流化床锅炉，是国内第１台蒸汽流量为４８０ｔ／ｈ的超高压再热ＣＦＢ循环流化床锅炉，可燃烧矸石等劣质煤种，可以充分利用地区资源优势；同时通过石灰石脱硫，具有环保、清洁的优势。工程建成以后为缓解乌海及周边地区用电紧张局面和促进地方经济发展发挥了积极作用。２ 运行中存在的问题２．１ 汽水受热面的磨损锅炉汽水受热面的磨损问题在循环流化床锅炉中普遍存在，磨损主要集中在炉膛水冷壁浇注料的过渡区及炉膛四角、出口烟道的侧墙水冷壁和顶棚管、炉内悬挂受热面的穿墙部位、尾部烟道侧包墙管和顶棚管以及布置在风水联合冷渣器内的受热面，由于循环物料在锅炉受热面高温摩擦，造成受热面的不同磨损。受热面磨损主要和物料流速的三次方成正比，与循环物料颗粒度的二次方成正比，因此， 第４期朱昌煜，等：４８０ｔ／ｈＣＦＢ锅炉运行与检修技术探析·４７· 根据受热面的磨损情况，可采用高导热耐火耐磨可塑料、防磨护瓦、超音速电弧防磨喷涂等材料等进行防磨处理［１］。炉膛四角水冷壁由于安装不合格，造成水冷壁管上下不均匀，大量的循环物料急速冲刷四角水冷壁夹角处，磨损情况比较严重。在设备安装时将水冷壁四角鳍片内切于水冷壁管焊接，使角部比较圆滑过渡，不出现角部缝隙，减少物料回落时对管壁的冲刷。有的电厂针对水冷壁四角磨损问题采用耐火耐磨可塑料包覆四角水冷壁管的措施，减少物料回落时对管壁的冲刷。华电乌达热电有限公司锅炉水冷壁的磨损主要集中在炉膛四角、出口烟道的侧墙水冷壁管、炉内浇注料上部２００ｍｍ处。厂家防磨喷涂处有局部磨损冲刷，安装吊耳、鳍片密封结合处的焊缝因未处理干净造成磨损，经过几次检修，把不平整的地方打磨光滑并进行喷涂处理，磨损已基本得到解决。水冷壁四角磨损是造成机组停运的主要原因，在大修中用耐火耐磨可塑料包覆四角水冷壁管，从顶部一直覆盖到厂家浇注料层，这样可以有效避免物料回落对水冷壁四角的冲刷，对浇注料边缘与水冷壁鳍片的结合面采用光滑处理。２．２ 炉内屏式受热面的变形炉内屏式受热面由于存在水冷、汽冷工质的差异及管屏材料的不同，造成膨胀量不同（汽冷管屏受热面大），在安装、制造过程中，当上部弹簧支吊出现补偿不良时，将造成炉内悬挂穿墙受热面管束出现变形，有的电厂已存在爆管现象。另外，管屏在炉膛内存在超温现象，使管束碳化，产生高温蠕变。华电乌达热电有限公司屏式受热面变形比较严重，而屏式再热器变形尤为严重。在大修时修复弹簧吊架，并核算再热器的膨胀，消除膨胀范卡的部位，经过２年多的运行，未发现有超温及高温蠕变现象，管壁磨损在４．８ｍｍ左右。２．３ 分离器、返料腿浇注料脱落对于循环流化床锅炉来讲，浇注料的好坏直接影响到机组运行的稳定性，因此，要求使用的耐磨耐火材料具有好的耐磨性能、优良的抗热冲击破坏能力、较小的烧后线收缩率及较高的使用温度。各厂家根据自身运行情况，选用不同厂家的耐磨耐火浇注料，但仍存在耐磨浇注料大面积塌落和耐磨料运行中出现裂纹的现象，主要是因为耐磨料的膨胀系数与钢材不同，其膨胀、收缩无法与外部钢材同步，在耐磨料预留的膨胀缝无法补偿锅炉膨胀量时，会因耐磨料间的挤压而发生塌落；耐磨料的紧固抓钉长期处在高温烟气中易发生碳化断裂，导致浇注料塌落。由于耐磨浇注料的抗热应力性能不好，在机组启停过程中会因炉温的急剧变化产生裂纹和局部剥落。华电乌达热电有限公司分离器入口及返料腿多次发生耐磨浇注料塌落，产生裂纹大，而且多处出现贯通性裂纹，分离器、返料腿外部钢板烧损变形严重。在大修时彻底对浇注料进行修复，留有足够的膨胀间隙；化验所用耐磨材料并作材料性能试验和分析；机组启停过程中严格控制床温变化率；运行时严格控制床温和炉膛出口温度在规定范围之内。２．４ 给煤系统堵煤和落煤管漏煤给煤系统是循环流化床锅炉的重要辅机。原煤经破碎机后直接进入炉膛，由于原煤中存在外在水分，给煤系统经常发生堵煤、断煤现象。为防止堵煤，在煤仓设计时采用内衬高分子微晶板材料以保证表面光滑度，设计煤仓倾角为６６°。内衬高分子微晶板材料的煤仓在煤干燥的时候下煤非常稳定，但在煤较湿时非常容易造成煤“贴壁”或“搭桥”现象，甚至导致堵煤、断煤。针对上述原因，有的企业对煤仓、落煤筒进行改造，增大煤仓倾角或加装煤仓疏松机以解决给煤系统的堵煤、断煤问题。在给煤机出口至落煤管段，物料的冲击对落煤管会造成磨损，致使落煤管钢板减薄，导致落煤管漏煤。华电乌达热电有限公司给煤系统自投产以来运行比较稳定，由于气候干燥，煤比较干且煤仓内衬高分子微晶板，有利于物料的输送，但给煤机落煤管由于受物料的冲击，频繁发生泄漏，落煤口浇注料冲刷严重。在泄漏点添装耐磨注石板，以减少物料对钢板的冲击；调整给煤机拨煤风风量，使物料进入炉膛时呈抛物线，减少落煤口浇注料的冲刷。２．５ 碎煤机的问题输煤碎煤机是循环流化床锅炉的重要辅机，直接关系到锅炉的运行是否稳定，尤其是碎煤机锤头和衬板的磨损需要密切关注，平均３～５个月要根据碎煤机锤头磨损情况进行更换，平均半年要根据碎煤机衬板的磨损情况更换衬板。从源头上控制入炉煤的粒度，入炉煤的粒度１０ｍｍ控制指标不大于３％，否则需及时通知值长，检修调整碎煤机间隙，平均２～３ｄ调整１次。表１为入炉煤粒度分析报告。 ·４８·华电技术第３０卷 表１ ２００７年７月２６日入炉煤综合样粒度分析报告粒度／ｍｍ＞１０１０～９９～８８～７７～６质量分数／％４１１１．５２粒度／ｍｍ６～５５～４４～３３～１＜１质量分数／％３．５４５．５１９．５５８３ 流化床锅炉的燃烧调整３．１ 燃烧原理煤粒在流化床内的燃烧是循环流化床锅炉内所发生的最基本而又最为重要的过程，它涉及到流动、传热、化学反应及若干相关的物理化学现象。当煤粒通过给煤机进入流化床后，将依次发生如下过程：（１）煤粒得到高温床料的加热并干燥；（２）热解及挥发分燃烧；（３）原煤颗粒发生颗粒膨胀和一级破碎现象；（４）焦碳燃烧并伴随着二级破碎和磨损现象。实际上煤粒在流化床中的燃烧是几个过程同时进行的，挥发分和焦碳的燃烧阶段存在着明显的重叠现象，挥发分的析出伴随着焦碳颗粒的燃烧。在整个煤粒表面上的气固异相反应可分为以下步骤：氧气必须扩散到碳表面；扩散到煤粒表面的氧被表面吸附；吸附在表面上的氧在表面进行反应，形成反应物；反应物从表面解析；解析的产物必须从煤粒表面扩散出去。煤粒中的主要可燃基为碳，常温下，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附，但不发生化学变化；温度较高时，气体分子具有较高的相对速度，能侵入煤粒中石墨晶格表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成ＣＯ和ＣＯ２；温度很高时，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为ＣＯ和ＣＯ２气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分子。３．２ 煤种分析乌海市地处黄河中上游，具有丰富的矿产资源，尤其煤炭资源极为丰富。乌海周边地区的煤种主要以烟煤为主，煤质情况见表２。从煤的工业分析看，挥发分偏高、灰分大，挥发分极易析出，参与煤粒在流化床内的燃烧，使床层温度提高很快。有关研究表明，粒径为６ｍｍ的球形石煤颗粒投入到床温为９００℃的流化床层中，其表面表２ 乌海周边地区煤质分析表 乌达大武口准格尔石嘴山元素成分Ｃｙ／％４７．４２３０．００３９．０７６１．１２Ｈｙ／％３．０３２．４２３．２１３．８１Ｓｙ／％２．００１．７５０．４４２．０６Ａｙ／％３７．８５５３．００３１．６０２１．０３Ｗｙ／％３．８０５．７１１０．００４．４２Ｖｙ／％３４．４６３２．３０４２．９２３５．０２低位热值／（ＭＪ·ｋｇ－１）１８．１０１２．６０１４．６７２４．４７达到８００℃需２１．２ｓ；粒径为２ｍｍ的球形石煤颗粒，其表面和中心达到８００℃分别需８．４８ｓ和１０．８ｓ。按锅炉厂设计要求，煤粒当量直径为ｄ５０＝２．５ｍｍ，大部分煤粒在１０ｓ左右便可着火，而大颗粒煤粒的形状不是球形，因此，它的棱和角表面受热达到８００℃所需时间必小于粒径为６ｍｍ的球形颗粒，即不大于２１．２ｓ。所有投入到床层中的煤颗粒除被烟气直接带出床层之外，全部都要着火，按颗粒大小先后开始燃烧，释放其热量。３．３ 一、二次风量的配比关系煤粒的燃烧与一、二次风量和高压流化风量有着密切的关系，一般采取分段送风，使燃烧始终在低过量空气系数下进行。一次风由布风板送入，主要起到流化锅炉底部密相床物料的作用。一次风量是循环流化床锅炉的重要特征参数，一次风量直接决定