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景电SG475T/HCFB锅炉运行问题分析与探讨 |
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| 景电SG475T/HCFB锅炉运行问题分析与探讨 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:26:05  |
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摘 要：循环流化床技术是煤洁净燃烧发电的核心。作为一项新型燃烧技术，循环流化床理论的研究和远行经验积累还远远不能满足工程应用发展的需要，关于循环流化床锅炉的运行特性、启动与运行安全性、设备运行限制条件等还需进一步探索。本文根据景德镇发电有限责任公司SG475t／hCFB锅炉的运行实际情况，分析了CFB锅炉运行中存在的主要问题，提出了解决措施和建议。 关键词：CFB；锅炉；运行；分析；探讨
1 前言
景电公司SG-475/13.7-M567型CFB锅炉是上海锅炉厂从美国ALSTOM公司引进的CFB锅炉先进技术而设计、制造的超高压中间再热、单汽包自然循环锅炉，配置了由哈尔滨汽轮机厂生产的150MW汽轮机组。该型号锅炉采用平衡通风，集中下降管，炉膛是水冷壁设计，其下部采用耐火炉衬；炉膛前墙给煤，有4只给煤管孔，石灰石随燃料一起喷入炉膛；采用床上点火,床上布有4只启动燃烧器，在两侧墙上各布置2只；循环物料返回系统采用绝热钢板式旋风分离器、“U”型回料器；布风板布置定向“T”型风帽；配置两台风水联合冷渣器出渣；过热器采用两级喷水减温，再热器采用以烟气挡板调节为主，事故喷水装置调节为辅的运行调温方式；燃煤粒径设计不超过8mm。机组自2004年12月07日投产后，经过一年半来的运行,SG475T/HCFB锅炉暴露出了一些问题，希望通过对这些问题的分析与探讨，有利于提高大型CFB锅炉运行和维护水平，实现大型CFB锅炉机组能够长周期安全、稳定、高效运行。促进大型CFB锅炉燃烧技术的快速发展。
2 景电SG475T/HCFB锅炉运行存在的主要问题
景电公司SG475T/HCFB锅炉自投产以来，由于布风板“T”型风帽阻力小漏渣严重、风水联合冷渣器设计出力不足等原因使得机组无法正常运行，我公司在2005年5月份通过将布风板“T”型风帽改为钟罩式风帽；取消风水联合冷渣器，采用滚筒式冷渣器出渣等一系列改造后，布风板漏渣得到了解决，锅炉运行可靠性有了大幅度提高。目前，影响景电SG475T/HCFB锅炉稳定运行的主要问题有：炉膛下部二次风管烧损拉裂、炉膛及冷渣器排渣、CFB锅炉特征量的在线测量及监视可靠性低下、床上启动燃烧器的点火与稳燃、燃烧自动控制问题等。
2．1炉膛下部二次风管烧损拉裂
我公司SG475T/HCFB锅炉在设计时，为了能及时补充燃料燃烧的所需氧气，提高锅炉经济性，在炉膛密相区??米层布置了9根下二次风管，前墙5根，后墙4根。然而，机组运行一年多来，下二次风管与炉膛结合部位漏灰渣频繁，下二次风管并多次发生烧损拉裂，了解其他兄弟电厂CFB锅炉下部二次风管也存在这样的问题，在2006年5、6月份下部9根二次风管与炉膛结合部位均发生漏灰渣，严重影响了锅炉安全经济运行，并在2006年7月份停炉检查中发现下部9根二次风管（靠炉膛结合面处）全部拉裂烧损变形。如图1：
A、原因分析
1、 由于下二次风管布置在炉膛密相区，因为密相区物料浓度高，扰动大，下二次风管与炉
膛结合部位会产生磨损造成漏灰渣。随着床压、一次风量的增大，下二次风管与炉膛结合部位磨损会进一步加剧。
2、 下二次风风压偏低。我公司SG475T/HCFB锅炉9根下二次风管风压显示均低于7Kpa，最
低的只有2Kpa，大部分在5-6Kpa左右，而下二次风口处炉膛内压力达到8Kpa。因此，下二次风风压严重低于下二次风口处炉膛压力，造成了燃料颗粒进入下部二次风管内燃烧导致下二次风管烧损。
3、 在设计方面，由于对下二次风管的垂直膨胀量考虑不够，未在二次风垂直管道上设置膨
胀节，只是在下二风斜管上布置两个4波金属伸缩节，无法满足垂直膨胀量的要求，这是造成下二次风管焊缝拉裂的主要原因。
4、设备安装时，下二次风管焊接质量较差，焊缝存在漏焊现象。
B、采取措施
1、 在运行中严格控制床压，根据临界流化风量试验结果，在满负荷工况下降低了机组运行
一次风量近30000Nm3/h。
2、 提高二次风机的出力，适当关小上二次风门的开度，开大下二次风风门开度，提高下二
次风风压，控制下二次风压不得低于8Kpa。
在二次风垂直管道上下部弯头处增加了60mm长的短节，以增加垂直方向膨胀量。如图2：
C、实施后效果
通过以上措施，我公司SG475T/HCFB锅炉运行中未发现下二次风管烧损拉裂等问题，效
果良好。
2．2 炉膛及冷渣器排渣
炉渣的可靠排放是锅炉稳定运行的基础，也是实现CFB炉可控制运行的标志。因此，选择合适的冷渣器并保证冷渣器的可靠、合理、稳定运行是实现锅炉顺利排渣的前提。我公司在2005年5月份对冷渣器排渣系统进行了全面改造后，SG475T/HCFB锅炉配备了2台由青岛德施普生产的GTL?n型滚筒式冷渣器，布置在零米层，采用以水冷为主的冷却形式，冷却水来自汽机凝结水，设计出渣量为25t/h台，进水温度为35℃，压力为1.2MPa，流量为80t/h，出水引回至汽轮机的回热系统；风冷采用自然风，作用较小，出料口进风，入料口出风接至空气预热器后尾部烟道，锅炉排渣仍采用锥形阀控制。下面就我公司现在使用的滚筒式冷渣器存在问题和原因进行分析。
A、 存在的问题
1、 排渣量较大，冷渣器排渣温度过高。
2、 冷渣器内部磨损严重，从而引起冷却水泄漏致使冷渣器停运。
3、 由于煤质偏离设计煤种太大，2台冷渣器时常不能满足机组运行的需要，锅炉运行仍受
制于冷渣器，经常造成锅炉降负荷运行或停炉。
4、 冷渣器进渣管经常因冷渣器出力不够造成堵塞，严重的会引成锥形排渣阀堵死。
5、 冷渣器进渣管道烧红变形严重。
6、 冷渣器密封环时常因磨损变形造成漏灰严重。
7、 滚动冷渣器串轴严重，致使轴向位移保护无法正常投入。
B、原因分析
锅炉排渣失控，冷渣器进渣量过大，没有建立冷渣机的进渣与出渣的平衡是造成上述问题的主要原因。由于冷渣器额定出力是一定值，当锅炉排渣失控（即冷渣器的进渣失控）时，大量的热渣快速进入冷渣器，而冷渣器的冷却风和冷却水不足以将热渣冷却到设计的排渣温度，使得冷渣器内部的磨损加剧，更严重的会造成进渣管和冷渣器堵塞，从而迫使冷渣器停运。
C、采取的措施
1、 保证入炉煤的发热量值，尽量避免燃烧与设计煤种偏差较大的煤。
2、 根据冷渣器的排渣出力（电流和转速参数），来控制锅炉锥形阀开度的大小，从而达到
建立冷渣器的进渣与出渣的平衡，避免冷渣器过负荷运行。
3、 运行中严密监视冷渣器出水温度、出风温度及排渣温度，避免超出允许范围。
4、 排渣前，停运炉膛排渣口侧给煤机以减少未燃烬的煤颗粒在进渣管里燃烧。
5、 在冷渣器进渣密封圈上安装4路一次风进行吹扫，风源取自一次风道冷风。
D、 实施后的效果
采用以上措施后，冷渣器能够稳定可靠运行，2台冷渣机能够保证锅炉满负荷，排渣温度可以控制在150℃左右，回风温度也一般控制在400℃左右，冷渣器的漏灰渣得到彻底地解决，但冷渣器内部磨损及进渣管烧红变形仍未得到彻底解决，时常因这原因迫使冷渣器停运，从而造成锅炉降负荷运行。
2．3 CFB锅炉特征量在线测量和监视可靠性低下
在CFB锅炉中除了布置与煤粉炉相同的烟气、压力、取样测点外，由于其特殊性，还设置了大量的炉膛压差、布风板的床层压力、床层温度、流化风量、压力等测点，提供必需的监控手段和保护措施，以保证锅炉的安全运行。例如：炉膛布风板上密相区的床温、布风板的料层厚度、旋风分离器进口及出口温度、回料器温度和料位等。但在实际使用中却经常发生所测数据不可靠的问题，容易造成运行人员的误判断。造成数据不可靠的主要原因是：
1、安装位置受到所测环境的影响，易磨损，易堵塞；吹堵装置吹堵效果又不明显，形同虚设。如：床层压力测点、床层温度测点及床层差压测点等。
2、测点的连接管或其接头漏气。
3、在管道设计中没有考虑预留足够的直管段或离风门较近等。
4、测量装置本身存在问题。
5、考虑耐磨后，温度测点的灵敏性较差或反应迟钝，不能及时反映温度的变化情况。
为保证监测数据的可信与可用，需要从测量装置的选型、管道设计、部件安装等环节抓起，避免出现监测故障，影响运行人员的正确判断。
2．4 床上启动燃烧器的点火与稳燃
由于床上启动燃烧器在出力和布置上受到的条件限制较小等优点，目前，采用床上点火启动方式仍比较普遍，特别是大型CFB锅炉。我公司SG475t／h CFB锅炉采用床上点火，床上设置了4只启动燃烧器，配有高能点火器和火焰检测装置，启动燃烧器布置在布风板上方约3m处，置于二次风口内，每只油枪出力达3t/h。既作为锅炉启动用，又可用作带低负荷稳燃。由于工作环境恶烈，这种作为两种用途使用的床上启动燃烧器在运行中存在了不少问题。主要表现在：
1、 床上燃烧器油枪伸缩不到位，伸缩机械容易卡死。
2、 床上燃烧器点不着火，燃烧不稳。
3、 锅炉启动耗油大。
分析其原因主要是：
1、由于运行中，炉膛温度升高，油枪中心管金属强度减弱弯曲变形加剧，使得执行机构不能正常动作。
2、 流化后的床料（特别是床压高时）会进入二次风嘴内，挡住“火检”的“视
线”，使保护动作切断燃油而熄火。
3、油枪雾化片磨损造成雾化不良也是造成燃烧不稳的重要原因。
4、由于点火油枪在床层上方，加热床料的能量只有火焰对床料的燃烧与辐射，
利用率低，热损失很大。
针对以上情况，我公司对启动燃烧器进行了改造，把原来出力为3 t/h的4根油枪对角改造为2 t/h和1t/h各2根；并在锅炉启动过程中，通过提高料层厚度、保证床料完全流化、增加启动燃烧器的二次风嘴风量等措施，锅炉启动耗油量有了大幅度下降，从原来的65T降至35T左右；启动燃烧器的点火及燃烧情况也有了很大的改善。但油枪雾化片及中心孔磨损问题仍未得到解决。
2．5 燃烧自动控制问题
燃烧自动控制是保证锅炉安全经济运行的关键手段。特别是针对大型CFB锅炉尤为重要，主要是由于大型CFB锅炉炉内燃烧蓄热量大，惯性大，光靠人为调整是无法真正保障CFB锅炉的安全经济运行。我公司SG475T/HCFB锅炉自2004年12月投产以来燃烧自动控制一直未能正常投入，无法实现对床温和床压的自动控制，对床温、床压的控制只靠人为调节，了解兄弟单位也存在这方面的问题，这严重影响了大型CFB锅炉燃烧的安全经济性，制约了大型CFB锅炉的发展。分析其原因主要有：
1、 燃料颗粒大，造成燃烧速度慢、时间长，造成燃烧控制滞后性大。
2、由于燃烧分密相区和稀相区，燃料处于流动状，对燃烧自动控制有较大影响。
3、由于影响床温的因素多（如：燃料量、石灰石量、循环灰量和灰温及一次、
二次风量比），造成床温的自动控制比较困难，特别是大型CFB锅炉负荷自动控制与床温控制上存在强烈的耦合关系，这加剧燃烧控制的复杂性。
4、大型CFB锅炉是一个多变量、相关联、非线性、时变和分布参数的控制对象其各控制参数间耦合性强，这增加了燃烧控制难度。
5、 CFB锅炉各控制参数的在线测量可靠性低下，这也是造成燃烧自动控制无法正常投入的
原因。
因此，在大型CFB锅炉燃烧自动控制设计中，必须充分考虑CFB锅炉燃烧及调节机理，
总结经验，完善当前的自动控制方案，以适应大型CFB锅炉稳定运行的要求。
3 结论
1、 下二次风管烧损变形、焊缝拉裂是由诸多因素造成的，下二次风管出口风压低于炉内压
力、下二次风管垂直膨胀量设计不足是其主要原因，应采取合理的方式予以改进。
2、 通过控制锥形阀开度建立冷渣器进渣与出渣的平衡，是保证冷渣器正常运行的关键，才
能确保CFB锅炉的排渣顺畅。
3、尽快完善CFB锅炉的点火系统、提高在线测量参数的准确可靠性、实现燃烧自动控制，这是保证大型CFB锅炉稳定可靠运行的基础。
4、应在优先保证锅炉长期稳定运行的基础上，解决其它影响锅炉经济运行的问题，使大型CFB锅炉机组能够安全、稳定、经济运行。
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