上锅自主知识产权300MW循环流化床锅炉运行分析

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【摘 要】 本文对上锅自主知识产权300mw循环流化床锅炉机组进行了简要介绍。从锅炉机组运行等方面进行了说明，重点概括了运行过程中所出现的比较典型的问题，并对相关问题进行总结分析，为后继同类型的循环流化床机组的调试及运行提供一些借鉴经验。

【关键词】 自主知识产权 循环流化床 运行 问题 分析

The Self-owned intellectual property for 300MW CFB in Operation

Fang Jian

（1.Guangzhou Unisun Power Technology Co.Ltd.，Guangzhou 510080）

【Abstract】 In this paper， We have introduced the technological of 300MW CFB. This boiler unit is the Self-owned intellectual property rights of ShangHai Boiler Works Co.Ltd.. Combining this boiler Unit practice with operation， several representative problem have been analyzed . Then ，Some suggestions have been supplied for the subsequently same genre boiler-Unit.

【Key words】 Self-owned intellectual property rights CFB operation Problems Analysis

循环流化床锅燃烧技术作为一种洁净煤燃烧技术近年来在国内得到大力发展，主力机组容量已经发展到300MW。循环流化床已从国外机组到引进型国产机组，再到国产自主知识产权机组，三大锅炉厂的大型循环流化床机组均已走上了自主知识产权的道路[1]-[4]。上海锅炉厂有限公司首台具有自主知识产权的300MW循环流化床锅炉已于2010年7月6日完成168小时试运行，投入了商业运行。本文对上锅自主知识产权3OOMW循环流化床锅炉的设计特点、投产后运行过程中存在的典型问题进行了详细的介绍。

1 锅炉概况

锅炉型号为SG-1036/17.5-M4506，亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉，单炉膛，不设外置床，一次中间再热，绝热式旋风分离器，露天布置，固态排渣，滚筒式冷渣器，受热面采用全悬吊方式，炉架为双排柱钢结构。该台锅炉是上海电气集团股份有限公司所生产的首台具有自主知识产权的循环流化床锅炉机组[5]。锅炉主要由汽包、悬吊式全膜式水冷壁炉膛、绝热式旋风分离器、U型返料回路以及后烟井对流受热面等组成（如表1）。

2 锅炉设计特点

2.1 炉膛底部进风及布风装置

采用炉膛底部进风，热一次风均分四路从后墙进入一次风室通过布风板进入炉膛使床料流化；布风板由连接炉膛水冷壁环形前后墙集箱的管子形成，布置有922只风帽，错列布置。风帽采用耐热耐磨不锈钢精密浇铸，使用温度可达1100℃，具有较高的使用寿命。

2.2 受热面的布置方式

锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、蒸发受热面（炉膛水冷壁和水冷屏）、后烟井包覆过热器、低温过热器、屏式中温过热器、屏式高温过热器及低温再热器、屏式高温再热器。炉膛上部沿宽度方向均匀布置有大量屏式受热面：包括10片水冷屏，12片中温屏式过热器、12片高温屏式过热器、6片高温屏式再热器。

2.3 点火系统

采用了床上床枪和床下风道燃烧器结合的启动方式，锅炉设置有6台床上油枪，用于锅炉启动或助燃，后墙与左右侧墙各2台，每台出力为2000kg/h；同时锅炉还配置4台风道燃烧器，用于锅炉启动，4个热一次风道内各安装1台风道燃烧器，风道燃烧器油枪额定出力为1500kg/h。

2.4 锅炉配风原则

锅炉在B-MCR工况运行时，一次风与二次风的比例约60：40，当锅炉负荷逐渐降低时，一次风与二次风的比例随之变化，最小一次风流量能够充分保证密相区内物料正常流化。

2.5 回转式空预器

采用引进技术制造的容克式四分仓空预器，一台炉配一台空预器。充分考虑了CFB锅炉一次风和二次风风压较高的特点，采取相应的措施，以防止漏风过大。空气预热器采用径向、轴向和环向密封系统，热端径向密封采用固定间隙式，一次风的漏风率设计为10%。

2.6 无旁路烟气脱硫装置

采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，不设脱硫烟气旁路，烟气任何时候均需脱硫装置；不设增压风机，脱硫系统的阻力由引风机克服；不设GGH，直接湿烟气排放。

3 运行状况分析

3.1 风室膨胀节的问题

炉底风室顶部横纵波金属膨胀节破裂，水冷风室漏风严重。现场临时整改方案为，在膨胀节连接处增加竖波膨胀，并在膨胀节与膨胀节连接处增加密封盒，用以吸收各方向膨胀受力。膨胀节修补后，风室漏风现象有一定的缓解，但是整套启动期间，风室漏风量仍有所增加，未能彻底解决风室膨胀漏风的问题。

根据实际情况，分析根本原因，横纵波金属膨胀节不能满足不同部位膨胀量的需要以致破裂，造成泄漏，此处横纵波金属膨胀节不能满足锅炉运行要求。根据分析，针对实际情况对该处膨胀节进行改造，使用非金属膨胀节，改造后效果明显，基本解决了这个问题。

3.2 低负荷阶段低过、低再超温问题

机组带负荷阶段，低温过热器、低温再热器容易出现超温现象，主要原因是启动阶段炉内温度偏低，不利于床料流化，细床料份额较少且扬起高度不足，物料内外循环未完全建立，炉内换热量相对偏小，尾部对流换热量相对偏大，低再、低过因热负荷偏大出现超温现象[6]。

针对低过、低再超温的问题，进行相关运行操作：（1）调整一、二次风配比，在控制总风量的基础上，加大一次风量，以提高炉内物料循环量；降低二次风量，以减少尾部烟道热分额；（2）调整上、下二次风配比，加大下二次风量、降低上二次风量；（3）控制8台给煤机煤量分布均匀，便于床温均匀分布，有利于壁温均匀，防止局部超温；（4）给煤调整时，做到多次少量，每次煤量调整控制在2t/h以内，防止床温出现大的波动；（5）尽早投入高加运行，增加蒸汽量，并提高给水温度；（6）在满足汽机蒸汽参数的基础上，适当降低主蒸汽温度，降低冷段再热蒸汽温度；（7）适当关小汽机调门，提高主蒸汽压力，维持较高蒸汽压力运行。

另外，还应从外部进行了以下调整：（1）通过添加合格床料，尤其是细颗粒床料以增大炉内循环量；（2）适当增加炉内床料厚度，保证风室差压在15KPa以上；（3）准备适量的石灰石，通过往炉膛内添加石灰石降低床温从而降低蒸汽温度；（4）适当加大入炉煤粒径，加强炉内换热。

3.3 风帽磨损的问题

炉内风帽磨损较为严重，风帽两个出风口尾端连接处出现比较严重的磨损，判断风帽磨损的主要原因是涡流磨损[7]。当气流喷出风帽小孔时，形成回流区，把物料带回风帽周边表面；气流自转，带动物料螺旋旋转；在上述条件同时作用下，物料紧贴风帽周边表面旋转上升，有的物料在风帽顶部形成旋转的物料气柱，该气柱在风帽顶部随机移动。结果是，风帽周边表面有螺旋磨损沟痕，风帽顶部有斜向冲刷痕迹。

针对风帽磨损的问题，可进行运行优化调整：（1）在保证床料充分流化及床温不超高限的前提下，尽量降低一次风量；在维持氧量的前提下适当调整二次风量，合理搭配上下二次风量，保持合适的过剩空气。（2）适当进行混煤，保证煤中灰分不致过低，不应长时间不排渣来维持床压（可以混灰分高的无烟煤或采购相对高灰分的烟煤）。主要是因为床料颗粒在炉内停留一段时间后，其表面会形成一膜层，其硬度会高于新添的床料，甚至高于金属硬度，对金属造成较大磨损。（3）对烟煤可适当放宽入炉煤粒度，粒度可到20mm。控制石灰石的粒径，保持冷渣器正常运行，从而控制床料的粒径分布，这是控制风帽外部磨损的重要手段。（4）锅炉每次启动，控制严格的升温率，尤其是更换了耐火材料后的首次启动，保证耐火材料得到有效的养护。锅炉变工况时注意控制温度变化，使耐火材料不因为床温的变化骤冷骤热、收缩和膨胀过程中不产生裂缝，这是控制整个循环过程中耐火材料脱落的关键手段，也是降低床料中粗颗粒源的有效手段。（5）对流化风室及一次风道经常进行清灰，降低一次风中携带细灰的质量浓度，保证流化风帽的正常畅通，不发生部分风帽被灰堵塞而导致局部空气流速超高的后果。（6）加强燃烧调整，降低机组运行的不稳定性，是保证锅炉运行稳定的技术手段。

3.4 炉内浇注料磨损的问题

炉内浇注料磨损比较严重，建议①锅炉每次启动，控制严格的升温率，尤其是浇注料更换修补后的首次启动，保证浇注料得到有效的养护[8]；②加强燃烧调整，降低机组运行的不稳定性；③锅炉变工况时注意控制温度变化速率，防止浇注料在温度的变化下骤冷骤热、收缩和膨胀产生裂缝。④停炉时，控制温度降低的速率，应当在温度降低到一定范围才能进行强制冷却。⑤在床温可控，飞灰可燃物含碳量正常的情况下，适当降低运行氧量，降低烟气流速，有利于减小磨损。

3.5 床温偏高的问题

满负荷时，锅炉平均运行床温到达950℃左右，较设计床温高，分析原因跟燃用煤种有一定关系，即烟煤的着火点比较靠前，进入炉膛着火时间比较短，造成炉膛下部床温偏高，另外从蒸汽温度偏低也可佐证[9]。对于运行床温偏高的问题，在调试过程通过以下措施得到缓解：（1）提高入炉煤粒径，由设计的8mm，放宽到15mm，甚至20mm，有明显的效果；（2）向炉内添加一定量的石灰石，粒径控制在8mm以下，石灰石从输煤线进行添加；（3）适当调整一、二次风配比，即在总风量维持不变的基础上，适当增加一次风量；（4）适当调整上、下二次风配比，在维持氧量及二次风压正常的基础上，适当加大下二次风量。

4 结语

经过近三年的商业运行，云浮C厂两台锅炉运行稳定，主要参数如汽温、汽压等基本能达到设计参数，燃烧稳定，满负荷运行时受热面不超温，无影响安全生产的大的设备缺陷。由此表明，上锅具有自主知识产权300MW循环流化床锅炉从总体上来说设计完善，技术成熟。

参考文献：

[1]曾庭华等编著.300MW循环流化床锅炉调整试运[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2]张彦军，李振宇，王凤君，姜义道，于龙.300MW循环流化床锅炉的设计和运行实践[J].动力工程，2007，27（4）：507-510.

[3]岑可法等.循环流化床锅炉理论、设计与运行.北京：中国电力出版社，1997.

[4]冯俊凯，岳光溪，吕俊复.循环流化床燃烧锅炉[M].中国电力出版社，2003.

[5]300MW循环流化床锅炉运行说明书[R].上海：上海锅炉厂有限责任公司，2008.

[6]唐俊，魏志全.300MWCFB机组低负荷运行研究[J].四川电力技术，2009（6）：59-61.

[7]王六虎，刘卫强，赵剑波，练纯青，张建营.300MW循环流化床锅炉存在的问题及改进[J].内蒙古电力技术，2011（3）：94-96.

[8]袁杰，张文清.300MW循环流化床锅炉耐火材料施工及维护[J].四川电力技术，2010（6）：77-80.

[9]朱劲松，张玉明，廖鹏，袁登友.300MW循环流化床锅炉燃烧系统调节分析[J].锅炉制造，2010（4）：84-10.