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贾汪发电厂循环流化床锅炉调试运行中的问题及处理

发布时间：2009/6/12 阅读次数：1303 字体大小: 【小】【中】【大】

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贾汪发电厂循环流化床锅炉调试运行中的问题及处理

刘义成
（贾汪发电厂，江苏徐州 221011）

摘要： 针对贾汪发电厂1、2号循环流化床机组调试与运行中出现的问题，如给煤系统滞煤堵煤、耐磨耐火浇注料脱落、非金属膨胀节烧损及锅炉排烟温度超过设计值等现象，反映出了循环流化床目前的运行可靠率还较低，需要设计、制造、调试、运行共同解决。

关键词： 循环流化床锅炉；调试；问题；处理

1　概况

1.1　非金属膨胀节
　　江苏苏源贾汪发电有限公司有4×135 MW 循环流化床机组，1、2号机组分别于2004年3月17日和6月22日相继投入商业运行。到7月31日止， 1、2号机组分别累计运行2 796、768h,平均带负荷率分别大于87％、90％，最低断油稳燃负荷分别为38、40 MW，飞灰含碳量小于3％，底渣含碳量小于1％，冷渣器能满足锅炉满负荷断续、连续排渣的要求，运行工况及技术指标基本达到设计要求。但在调试及运行中暴露出给煤系统滞煤堵煤、耐磨耐火浇注料脱落、非金属膨胀节烧损及锅炉排烟温度超过设计值等现象。
　　440 t/h超高压参数循环流化床锅炉由哈尔滨锅炉厂制造，它采用单汽包、自然循环、一次中间再热、高温绝热旋风分离器、自平衡通风U型回料阀给煤、半露天布置方式，配上海汽轮机厂135 MW凝汽式汽轮发电机。
　　锅炉由炉膛、高温绝热旋风分离器、自平衡U型回料阀和尾部对流烟道组成。床上4只油枪、床下2只油枪，采用联合点火的启动方式，冷渣器采用意大利马伽蒂公司生产的空气冷却式钢带式冷渣器。炉膛内的蒸发受热面采用膜式水冷壁，上部布置了双面水冷壁，燃烧室内布置了屏式Ⅱ级过热器和屏式热段再热器。炉膛底部倾斜布置水冷布风板，采用大直径钟罩式风帽。尾部烟道布置了Ⅲ级、Ⅰ级过热器、冷段再热器、省煤器和空气预热器等受热面。配风采用分级配风方式，分别由各自的风机供风，一次风由布风板底部送入，二次风位于燃烧室密相区内分为上、中、下三级；给煤机密封风由二次风机出口引出，落煤管密封风；石灰石输送风均由二次风经空气预热器后供给。
　　输煤系统中原煤经一级筛分、一级破碎后进入原煤仓、计量称重式给煤机、埋刮板给煤机、埋刮板给煤机、落煤口进入燃烧室。系统设计2条给煤线，采用后墙给煤、前墙底部连续排渣方式。
1.2　耐磨耐火浇注料烧损坍塌
　　电厂设计煤种为塘庄煤和旗山煤混煤，校核煤种为夏桥筛选混煤。煤质分析见表1，床料粒度分布要求见表2。

表1　煤质分析

名称	数值
名称	设计煤种	校核煤种	实际煤种
灰分Aar/%	17.17	22.77	27～35
挥发分Vdaf/％	30.80	40.72	22～27
硫　分St,ad/％	1.6	2.0	0.6～0.8
低位发热量Qnet,ar/kcal/kg	5808	5304	4500～5000

　　注：煤的最大允许入炉粒径≤6 mm，d₅₀=1.8mm，d<600μm不大于20％。

 表2　床料粒度分布要求

粒度/mm	<0.2	0.2～1	1～3	3～5	5～8	8～10	>10
设计值/％	10	25	40	20	4	1	0
实际值/％	33	16	27	14	4	2	7

2　调试运行中暴露的问题和处理的措施

2.1　非金属膨胀节
　　1号机组2号水冷风室与床下启动燃烧器连接处的2只非金属膨胀节及3、4号回料腿处非金属膨胀节着火、烧坏。通过解体检查发现：外层蒙皮密封大部分烧坏，填料层、不锈钢丝网、隔热防尘层等部分下落，隔热保温料已经烧焦、发黄；膨胀节环板外壁上的固定栽丝未按设计要求固定隔热层；内壁浇注料部分开裂、脱落，内壁托板变形、脱落。其原因：①设计时隔热密封件膨胀量偏小，热膨胀时拉开；②由于制造安装时固定栽丝未全部把好，导致启动投运时膨胀部分脱落，造成烟气外窜，引起隔热层长期过热、超过设定温度；③内壁耐磨耐火浇注料部分脱落，造成热烟气传热至隔热、密封层，长期过热、超温；④运行工况变化时，水冷风室压力升高，导致蒙皮工作压力接近其设计压力，甚至超过其设计压力而损坏外层蒙皮。处理措施如下：
　　（1）非金属膨胀节上、下法兰间距为570 mm，设计膨胀间隙为100 mm，实际约100～120mm，而隔热层及不锈钢丝网宽度仅为630 mm、蒙皮宽650 mm。后分别加宽50 mm，保证膨胀裕量；并将外层蒙皮与法兰连接处用40 mm×5 mm的扁铁做成护环，加强蒙皮的密封强度。
　　（2）浇注料受热后产生裂缝，受自身重力影响裂缝变大并发展到整个工作面，固定销钉断裂引起大片浇注料脱落。采取的办法是：针对浇注料裂缝、脱落部位，将膨胀节环形板内壁下部0.5 m高的浇注料全部打掉，采用快速可塑浇注料进行浇注、保养后投入使用。
　　（3）膨胀节环形钢板下部内侧面不锈钢Y型固定销钉原来间距为200 mm,交错布置，间隙偏大,销钉固定强度不够。经与保温材料厂协商，在考虑外钢板与浇注料膨胀间隙的同时，缩小销钉间距，改为180 mm，加大了销钉的固定力度，解决了部分浇注料脱落的问题。
　　（4）膨胀节内壁下部的不锈钢托板脱落变形。该托板的主要作用是用于浇注料施工时防止浇注料脱落，起到支撑作用，但运行中由于浇注料与膨胀节钢板间的膨胀系数不同而使托板变形、部分开焊、甚至全部脱落。采取将托板焊接部位打坡口、双面焊接并在托板底部周围加焊支撑钢板的方法，解决了托板脱落的问题。
　　（5）水冷风室压力设计高限值为25 kPa，蒙皮设计工作压力为20 kPa，满负荷时正常运行压力值约18 kPa。特别是当床压波动高于正常范围时，运行中控制水冷风室压力<20 kPa，要及时调整风量、加大排渣量，维持床压在正常范围内，禁止水冷风室压力超过报警值。
　　（6）加强对非金属膨胀节的巡视、检查与保护，定期对膨胀节蒙皮外壁温度进行测量；隔热、密封层进行更换时，要严格按照更换工艺要求，保证隔热层的安装质量；特别是在进行检修工作时，对可能造成蒙皮损坏或外表面划伤的工作时，要加强做好对蒙皮的保护工作，必要时加装铁皮防护套，避免外力的损伤。
2.2　耐磨耐火浇注料烧损坍塌
　　1号炉低温烘炉期间，1号床下启动燃烧器点火风道内壁耐磨耐火浇注料烧损坍塌，烧损部位位于风道燃烧器锥体出口管段，截面中心线以上，角度约150°，宽度约400 mm。其原因:①由于风道壁温测点不准,造成运行人员误判断；②配风不当、风量偏低。解决办法：在风道内加装烟气测温点作为监测的依据，加强对配风的调整，控制风道燃烧器的烟气温度在900℃以内，严禁超温。
2.3　床料高温结焦
　　高温烘炉冲管阶段，后墙左侧、前墙右侧床上1、3号枪出口处床料结焦。锅炉点火前床料静高700 mm，床上油枪倾斜安装,布置在中二次风喷嘴内，位于布风板上方3.1 m处，燃烧风、助燃风配比不当,风量偏小，造成床上1、3号油枪出口处局部超温，床料高温结焦。烘炉停运后，将床料运出进行筛分，在高温烘炉期间增大风量、合理配风，同时控制床温在规定许可范围内。
2.4　水冷壁管泄漏
　　中墙水冷壁上联箱，从前墙往后墙数第二根水冷壁管在机组停运中收缩不好而撕裂。密封焊接质量不好，已更换管道及密封盒。
2.5　2号锅炉床温偏高
　　床温偏高超过设计值也是循环流化床锅炉运行中经常出现的问题。2号机组整套启动前，床压为5 kPa，偏低。试运期间，在调试中采用投入2只床下油枪、4只床上油枪控制主汽温度、压力的方法进行试验。由于床压低、床料量偏少、长时间未投煤助燃，床料中大部分较细颗粒已随烟气带走，剩余较粗的颗粒，因床料粒度偏大使分布特性偏离设计值，因内、外物料循环量减少而降低了内、外循环的效果，导致密相区床中下部床层压力偏高、床料蓄热量较大，床温居高不下且超过设计值较多。
　　部分调试项目完成后，在投煤过程中要延长各负荷点的稳定燃烧时间，控制燃煤粒度、稳定给煤量、加大石灰石添加量、加大排渣量、运行中进行床料置换，维持床压范围、控制床温在许可的范围内。通过调整，床温有所下降，但效果不太明显，当锅炉满负荷时，床温高达947℃。整套启动完成72 h+24 h满负荷运行后，停炉进行床料筛分、更换；再次启动后，床温即可控制在正常的范围内，满负荷时床温在900℃左右，取得了较好的效果。
2.6　输煤系统设备堵煤、煤仓滞煤
　　采用两条给煤线，后墙给煤方式，称重给煤机倾斜安装，倾斜度为13°、长度28 m。运行过程中经常发生堵煤、滞煤现象，造成给煤线中断，主要原因是煤中矸石较多、杂物较多。
　　（1）滚轴筛、清扫链。积煤堵塞、卡涩，电机过载、保护动作，原因是煤中矸石等杂物造成，目前在各皮带落煤口处加装隔栏，用以收集原煤中的杂物等，定期清理，起到了一定效果。
　　（2）碎煤机。锤击式碎煤机锤头磨损较快，碎煤机过载产生保护动作，开关跳闸。主要是煤中矸石较多，目前采取人工清理办法，尽量减少煤中的矸石数量。
　　（3）煤仓中部下层经常积煤、滞煤，形成拱形搭桥。扩大原煤仓的落煤口，接口尺寸由630mm×630 mm扩大为1600mm×630 mm，形状为方形大小头锥台；插板阀上部加装振动器；煤仓内部内衬高分子密度板；在煤仓下部手动插板门上部加装捣煤孔，运行中定期疏通、清理煤仓。改造后滞煤次数有所减少，但煤中水分大而造成的滞煤现象目前还没有较好的解决办法。
　　（4）称重给煤机。前、后端部积煤、堵煤，当积煤突然下落，容易造成皮带跑偏、打滑；堵煤、断煤信号采用电容式传感器测量，灵敏度高易误发信号；托辊密封不好、容易卡涩；计量偏差较大；清扫链托板偏窄、链条跑偏等缺陷。针对这些缺陷采取如下措施：在落煤口下部的皮带下方增加托辊数量，原来托辊间隙为200 mm，缩小为150 mm，减少落煤对皮带的冲击力；定期巡视、检查、调整皮带张紧装置，确保皮带具有合适的张紧力；在称重给煤机落煤口处增加一个堵煤触点，对测取的2个热工信号进行比较，增强信号报警的准确性；更换密封性较好的托辊、导向辊，防止皮带跑偏、打滑，同时也提高了计量的准确性；清扫链托板两侧各加宽50 mm，防止清扫链跑偏、卡涩；增装链码校验装置，定期进行校验，提高计量装置的准确性。
　　（5）埋刮板给煤机。运行中由于杂物缠绕在链轮、链条、落煤口处，造成给煤机卡涩、落煤口堵塞等现象。采取的办法是在皮带上多处安装爪型抓手，清理煤中杂物，尽量防止杂物进入给煤机。
　　（6）取消了旋转密封给料阀，更换为手动插板阀，增加了运行人员调整的难度。由于燃煤中的杂物、矸石等容易造成旋转密封给料阀堵塞，因此根据同类电厂的应用情况，取消了旋转密封给料阀，增装手动插板门，同时在回料管上加装一路密封风，密封风引自一次冷风。该手动插板门有2个作用：①用来调节埋刮板给煤机下部两个落煤口的给煤量;②用来将燃烧室内与回料腿隔离，防止烟气返窜，便于运行中检修单条给煤线。运行中当负荷工况变化时该阀调节频繁，前、后落煤口的煤量较难控制，特别是当负荷急剧变化或给煤线故障、煤仓滞煤时尤为突出。而且单侧给煤时，容易造成床温偏差、炉膛出口烟温偏差、两侧烟温偏差、汽温偏差等，需要运行人员及时调整负荷、风量、单条给煤线的给煤量，减小床温偏差、维持床温在规定的范围内，增加了调整的难度。计划从国外进口旋转密封给料阀，先在3号锅炉的给煤系统上试用。
2.7　冷渣器冷却风机的磨损
　　1号机组完成72 h+24 h整套满负荷试运行后，在一、二期工程公用系统进行搭接，停机检查发现1号炉冷却风机转子叶片根部焊接部位、前板部分磨穿；2号炉转子叶片根部焊接部位磨去约1 mm厚的槽沟。经与厂家技术人员研究，厂家未考虑到转子的工作环境，按照常规工作环境进行设计，未使用较高硬度钢材，而且仅将转子叶片进行了防磨处理、防磨层厚度约为1 mm。壳体出口切圆处磨损，风机渐开线设计不合理，现正与生产厂家联系，对该风机渐开线进行复核、改造。采取措施：①将3号机组的转子进行防磨处理、更换，满足机组运行要求。②现场提取床料样品,化验其硬度，重新设计时充分考虑转子工作环境，提高设计裕度及材质硬度等级，防磨厚度加大至4 mm。③缩短冷渣器尾部放灰周期，由每天一次改为每班一次，减少冷却风机进口热风中的床料量，降低热风中的床料浓度。
2.8　排烟温度超过设计值
　　1、2号锅炉排烟温度设计值为140 ℃，调试期间满负荷时排烟温度为178～183 ℃。通过一段时间的运行后，排烟温度升高至190 ℃，至今未能得到很好解决。通过现场调试分析，认为有以下几个方面的原因：
　　（1）蒸发受热面不足，过热器或再热器受热面过大。需要对燃烧室及尾部受热面的面积进行复算。根据复算结果，再考虑改造方案。
　　（2）烟气量偏大。设计的总烟气量为426 520 Nm³/h，实际运行中的总烟气量约为44.8万Nm³/h。其中，一次风为20.5万Nm³/h，二次风为21.2万 Nm³/h，返料风为0.6万Nm³/h，冷渣器冷却风为2.5万Nm³/h，实际运行中总风量稍大于设计总风量。
　　（3）煤中矸石和大颗粒物料多，循环物料的浓度偏离设计值：①给煤粒度分布不符合设计要求，内外物料循环量偏少，循环浓度小于设计值，不能达到内外循环设计的效果。②为满足流化的效果，必须增加流化风量，导致烟气量增加。③粒度较细的燃煤床料的混合物在燃烧室内停留的时间缩短，造成飞灰量偏大；原来设计飞灰与灰渣的比例为6∶4，而实际运行中比例为8∶2，导致大量烟气从尾部烟道流过。④底部下层床压偏高，中、上层床压偏低，三层床压搭配不合理，影响了燃烧室内物料的分布流化效果。上述4个因素均影响了炉膛的传热效果。
　　（4）正常运行中给煤量大于设计值。设计给煤量为56 t/h，实际运行时给煤量为65～70 t/h，炉内的单位物料循环浓度低于设计值，造成蒸发受热面产生饱和蒸汽的能力下降，要达到满负荷135 MW，必须增加燃料量和风量，导致烟气量增大、飞灰量增加。
　　（5）吹灰装置效果不好，每次吹灰后排烟温度值降低较少，效果不明显。现场可采取的措施有：①定期调整滚轴筛频率、转速，调整碎煤机转速，控制给煤粒度分布，使给煤粒度分布基本符合设计值。②控制煤中粒度分布，严格控制给煤粒度＞10 mm的煤粒进入煤仓，同时调整返料腿流化风、输送风，控制炉内、外物料的循环量，减少飞灰在剩余物中的比例，维持飞灰、底渣的设计比例。③控制煤中石块的数量，保证炉内床料的流化状态。④连续、少量投入石灰石给料量。⑤根据煤质情况，加强运行中对床料的置换，少量多次断续排渣或加大连续排渣量。⑥加强对尾部烟道的吹扫次数。⑦在运行中可通过水冷风室和炉膛出口压差来判断床料高低，或用上部床压和炉膛出口压差值来控制床料高度。维持满负荷时平均床压在8.5～9 kPa的范围内。
2.9　煤质影响稳定燃烧
　　1号机组满负荷正常运行时，床层高度、配风、氧量、给煤量、排渣量等均正常。短时间内发现床压波动大、床压持续上升，高至16.5 kPa，此时床压高于正常范围近一倍，遮住了火检信号的检测范围，导致火检信号检测不到或时有时无，造成燃烧不稳。紧急减少给煤量、降负荷、投油助燃、加大排渣量，一次风量保持不变、维持物料正常流化，床温急剧下降，后床压又突然下降至5.4 kPa，波动较大，此后趋于稳定。事后通过分析认为主要是煤质差造成。煤质差、灰分大、发热量低，干燥基挥发分低至<10％，锅炉满负荷运行时给煤量为75～80 t/h，床压突然增高、炉膛负压波动较大、水冷风室压力增大至20 kPa。
2.10　燃烧室未燃带过渡区水冷壁管护管磨损
　　1号炉投入商业运行后，于6月24日停运，进行一、二期公用系统搭接，进入燃烧室检查发现：
　　（1）密相区上部水冷壁管护板和鳍片存在不同程度的磨损现象，后墙主要部位在落煤管上部较为普遍、后墙从固定端角落区域3根水冷壁护板已经磨掉，露出水冷壁管，其他部位的护板和鳍片存在不同的磨损。全面仔细地检查了护板，并且进行了壁厚测量，对已经磨掉的护板进行了更换，建立了水冷壁管测试记录。
　　（2）密相区下层压力、温度测点保护套管已经磨穿，中层磨损较重、上层磨损较轻，中、下层压力、温度测点全部更换。
　　（3）下层二次风口、中层二次风口喷嘴处浇注料磨损、脱落严重，检修时用快塑浇注料进行修补。二次风喷嘴变形，分析认为主要是该处风量偏低所至，运行中要加大下层二次风量。
　　（4） 8只风帽脱落、磨穿，造成床料由燃烧室下落至水冷风室、点火风道。将燃烧室内风帽进行全面检查、疏通，更换脱落、磨穿的风帽。

3　结束语

　　贾汪发电有限公司4×135MW循环流化床工程一期工程1、2号机组在调试、运行过程中所暴露的问题与同类机组暴露的问题相似，CFB锅炉燃烧室浇注料、受热面磨损的问题要密切加以注意，对磨损设备及其部位进行认真地检查，总结其磨损规律、进行计划检修，定期更换，使机组的性能达到设计要求。

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