浅谈循环流化床锅炉的调试

浅谈循环流化床锅炉的调试

　中图法分类号：TK227.1：B文章编号：1003―6954（2002）02-0046和缩短调试时间lhaAcadcJo腿al ElectronicPublishin比较u以判断风帽堵塞。如相差较大赢明部分循环流化床（CFB）锅炉是近年来发展应用于电力、化工生产的新型煤清洁燃烧技术。CFB锅炉效率与一般煤粉炉相当，负荷调节性能好，煤种适应性强，可稳定燃用低热值、低挥发份、低灰溶点、高硫份、高灰份的煤种。尤其是在炉内流化低温（850~900°C）燃烧过程中，通过添加适量脱硫剂（石灰石粉）和分级供风燃烧，同时实现炉内脱硫和抑制NOx生成量，使排烟S2和NOx的含量大大减少，减轻了燃用高硫煤发电对环境的污染，有效缓解电力生产和环境保护之间的矛盾。同时可一并解决常规煤粉炉发电机组长期存在的一系列问题，如：燃用低挥发份无烟煤和高灰份劣质烟煤时，锅炉燃烧不稳定，燃烧效率低；燃用低灰熔点煤时，炉内易出现结渣和难以适应煤种变化；调节负荷能力差等问题。此外，CFB锅炉其工艺流程和设备都相对简单易于操作，运行成本也相对较低，是目前最为成熟的清洁燃烧技术之一。近年来，先后承担了巴基斯坦拉克拉电站3X220t/hCFB锅炉、四川内江高坝电厂1X410t/hCFB锅炉、宁波中华纸业自备电厂2X220t/hCFB锅炉、重庆爱溪电厂1X220t/hCFB锅炉、宁波镇海炼化第二热电站2X220t/hCFB锅炉等数十台、不同容量的循环流化床锅炉的调试工作。针对循环流化床锅炉的特殊性，就此谈一些个人观点和体会。

　　1循环流化床锅炉的冷态试验CFB锅炉的冷态试验是CFB锅炉调试中相当重要的阶段，它为将来锅炉的启动、燃烧调整、参数控制及负荷调节提供可靠数据，这样不仅能减少操作上的失误，提高判断上的准确度，还将大大提高调试质量冷态试验包括风量测量装置的标定、布风板空板阻力试验、料层阻力试验、床料平整程度检查和临界化速度的确定，对于采用选择性冷渣器的CFB锅炉，还包括选择性冷渣器的布风板和料层阻力试验。

　　1.1风量测量装置的标定不仅对大型燃煤电站锅炉，对循环流化床锅炉这项试验也相当重要。试验的目的在于求出流量修正系数，用于修正风量测量表计，为运行和调试人员计算入炉风量提供，它的特殊一面是当某一料层高度下的临界流化风速确定后，此时的风量值将作为唯一标准，而不是以风机调节执行机构的开度为依据。

　　今后运行时，运行人员可待辅机运转平稳后，直接将风量增加到此工况下对应的临界流化风速，既省时又准确。具体试验方法是：首先根据现场风管的实际情况装设临时测孔（今后也可使用）再根据各测量装置所在管道的尺寸，确定测点数量和位置；用便携式电子微压计测量各工况下各测点的风速；采用等截面平均方法确定各工况下的实际风量；经与风量测量装置测得的风量比较，计算出风量修正系数。

　　1.2布风板空板阻力试验和料层阻力试验布风板空板阻力试验的前提是风量测量装置的标定及修正工作已完成和各流化风帽已逐一清通，这对于保证试验结果的准确性是至关重要的。

　　布风板空板阻力试验的方法是：是风机全程调节范围内，选取几个不同开度，在维持炉膛压力一定的前提条件下，测量每一开度下布风板下风箱的风压，以此作为曲线的纵坐标，风机风量作为横坐标，绘制布风板阻力特性曲线。

　　锅炉每次冷床启动前，最好做一次空板阻力试验，绘出阻力特性曲线，并与第一次的特性曲线进行风帽有堵塞，应用压缩空气逐一疏通。在CFB锅炉的运行中，因启动前未做空板阻力试验并进行比较，而未清理风帽，启动投料后，部分区域未流化，引起床面结焦的事例彼彼皆是，因此应引起运行人员的高度重视。

　　料层阻力试验的方法与空板阻力试验方法大致相同。试验结果用于在运行中根据床压的高低，判断床内物料的多少。

　　1.3床料平整程度的检查此项试验是通过在布风板上加装一定厚度的床料，启动风机使床料完全流化，然后采用突停风机方式，当风机停后，床面应平整如镜，说明整个床料达到流化状态后，各点的流化速度几乎一致，同时也证明风室内各处的风压几乎一致。若发现床面不平，应检查风帽是否堵塞及床上是否有超过允许范围的大物料。

　　该项试验必须打开炉膛下部入孔，才能进行检查，有一定的局限性。运行时，可以结合布风板空板阻力特性曲线，判断风帽的堵塞情况。

　　1.4临界流化风速的确定在床上加装不同厚度的床料，开启一次风机，使不同厚度的床料均达到临界流化状态，记录此时的一次风量、风机调节挡板开度及风机电流，并以此为依据，在运行中保证一次风量大于临界流化风量，可以大大减少运行人员操作中的盲目性，同时也为锅炉的安全运行提供准确的依据。

　　2循环流化床锅炉的分系统调试2.1耐火耐磨材料的养护循环流化床锅炉在燃烧区下部、旋风分离器内壁、管道燃烧器、冷渣器内等多处敷设耐火耐磨材料，养护的目的不仅在于使其中的水份析出，更重要的是通过严格升温、升压速度，使其中的钢化纤维相互渗透，形成致密性结构，从而达到耐火耐磨的要求。由于耐火耐磨材料分布广，因此采用单独、分阶段相结合的方法进行养护。

　　一般而言，管道燃烧器和渣器首先单独进行养护，采用小油枪、液化气或木柴作为燃料（木柴因不易控制温升，一般不用）装设临时燃烧设备及安全隔离管道燃烧器和冷渣器内的耐火耐磨材料达到烧结温度（一般在500C）。

　　本体养护（包括炉膛、分离器、回料器等）分低、中、高温三个阶段进行，低温养护达到110°c左右，中温养护达到500°C（烧结温度），高温养护达到800°C.低、中温养护用管道燃烧器或床枪进行加热，由于耐火耐磨材料在中温养护前还不能经受飞灰的强烈磨损，因此布风板上是没有床料的，这就引起烟气路短，直接从回料器排走，从而使旋风分离器入口温度达不到烧结温度，在多台锅炉的调试中多次出现这一问题，尽管也尝试过封住回料器等方法，但旋风分离器入口温度还是只能达到450°C左右。后来，通过严格控制首次加入的床料的来源和尺寸，加床料运行一段时间后停炉检查旋风分离器，发现其内的耐磨材料完好无损，说明当初的措施是必要和适宜的。高温养护在投煤后进行，一般不再控制温升。

　　2.2化学清洗化学清洗的目的是除去锅炉蒸发受热内表面的杂质及附着物，并形成保护膜。清洗方法普遍采用盐酸循环清洗工艺。清洗范围主要有：炉前给水管、省煤器、汽包、下降管、下联箱和水冷壁管。由于盐酸循环清洗要求的温度不高（一般70°C），不需锅炉点火，因此可根据现场的实际情况，安排在耐火耐磨材料的养护之前或之后进行。

　　23蒸汽吹管及蒸汽严密性试验和安全门校验蒸汽吹管的目的是清除蒸汽管道中的焊渣和其他杂质，保证汽轮机安全运行。吹洗的范围包括：过热器、主蒸汽管道；主蒸汽母管；汽机杂项管道。吹洗方法采用蓄能降压吹洗法。

　　蒸汽吹管一般在耐火耐磨材料的中温养护后进行，吹管期间锅炉全烧油，床面上可以铺一定高度的床料，这主要是防止一次风穿透能力过强，而使排烟热损失增大；另一方面，床料也可吸收一定的热量，使床温维持在较高的水平，有利于床下受热面的吸热良好。为保证吹洗效果，按“启规”的要求，吹管期间安排一次12h以上停炉冷却。吹管合格后，升压进行蒸汽严密性试验和安全门校验工作。

　　措施，严格按照耐火耐磨材料厂家的要求次性使趾首次冲转及电气并网试验仲://.娜。

　　3空负荷试验和带负荷试验锅炉按照冷态启动曲线进行升温、升压，当温度、压力达到汽轮机冲转参数后，配合汽轮机专业进行冲转、定速工作，此时仍以油为主要燃料，在汽轮机试验完成后，进行发电机的首次并网和电气试验。

　　3.2锅炉带负荷试验锅炉具备带负荷条件后，要进行煤的试投工作，循环流化床锅炉煤的投入是相当缓慢的过程，首先要提高床温，达到投煤允许的温度。实践表明，由FosterWheeler提出的“90s脉冲投煤法”是行之有效的，其具体方法是：当床温达到允许的温度时，启动第一台给煤机以相当于20%~25%MCR时煤量的速度，运行90s，然后停90s，此为一次脉冲。一次脉冲后，必须确认床温至少升高7°Q氧量下降后，才能进行第二次脉冲。经过2 ~3次脉冲后，可让给煤机在最低速度下连续运行，以后根据需要，投入其余给煤机。

　　该投煤方法不仅在FosterWheeler制造的锅炉上使用，而且其它不同容量的CFB锅炉上也进行了尝试，确实是实用和有效的，特别是在启动初期可以有效防止燃煤爆燃，避免床料结焦。当床温达到800°C左右时，说明投煤已成功，可以停止油枪。投煤稳定后，再进行如下热态试验。

　　3.3回料器调整试验回料系统由旋风分离器、落灰管、J阀组成，J阀是形成炉膛与分离器间的密封，是实现将分离器分离下来的灰粒送回炉膛的关键部件。为满足运行控制的需要，回料管道布置有多个压力测点，在J阀上设有多个充气喷嘴，所有喷嘴的充气量都可以分别调节，供回料系统进行调整。

　　试验的方法是根据灰温的高低和灰管的差压（反映回料器的料位）调节回料器各点的充气量，以确保回料器的安全、稳定运行。一般在充气量调节好后，不再进行调整，但要经常进行检查，发现个别充气管处流化不良（流量减小或波动幅度较大）可适当开大该处流化风，正常后再调成与其它同类管风量一致。

　　运行中，保持高压风压50KPa（多余的可排入一次风系统）和各充气喷嘴的风量正常，回料器工作基本上没有问题。

　　3.4-、二次风分配比例调整一、二次风分配比例对燃料在炉膛内不同高度区域的燃烧率以及固体粒子沿炉高的分布情况有影响，时对NOx的生成有影响，选择较合理的过剩空气系数。同时变换一、二次风比，对锅炉主要运行参数及热效率、NOx的排放进行测试，确定最佳的一、二次风比，此外，还必须对上、下二次风比进行调整，实现燃料的分级燃烧。

　　3.5燃烧空气量调整试验在一定范围内，提高过量空气系数可改善燃烧效率，但过量空气系数1.15后继续增加时燃烧效率几乎不变，过量空气系数很高时，将导致床温下降，C0浓度升高，总的燃烧效率略有下降，经验表明，维持炉膛出口氧量在3%~10%范围内，燃烧效率始终保持在较高水平。因此，可以在3、4个不同炉膛出口氧量下测量锅炉主要运行参数及热效率，找出一个运行稳定、且燃烧效率最高的燃烧过量空气系数。

　　3.6石灰石系统的调整锅炉运行所需石灰石量由燃料中的硫含量、要求的S2排放标准，燃料的进料速度、床温及石灰石质量和尺寸决定。石灰石尺寸是一个容易忽视但又影响很大的关键参数，要求在150 ~300rtn范围内，太粗则将导致石灰石耗量增加、底灰增加、分级燃烧效率降低；太细因停留时间短导致飞灰量增加。石灰石加入量由石灰石旋转给料机的转速控制，通过尾部烟道的在线S2信号实现自动调节。

　　4锅炉满负荷运行锅炉达到满负荷出力后，不仅要对常规参数（如：蒸汽温度、压力、汽包水位、给水流量、蒸发量、减温水流量等）加强监视，还应加强床温、床压、排烟温度监视。炉膛出口温度、风室风压等参数的调整及监视，回料器料位、灰温、氧量以及分离器温度都是重点监视对象。

　　5试运过程中经常出现的问题及处理5.1回料腿膨胀节拉裂外漏因此9它对床樘和悬浮段燃烧室分布有调节作拉裂外漏现象原恩主要有以下两方％S是原膨bookmark1由于锅炉满负荷运行时回料腿要随水冷壁下移最大近100，而且处在正压区，因此对该处的膨胀节要求很高。在四川内江高坝电厂和宁波镇海炼化第二热电站CFB锅炉的调试中，均出现过该膨胀节其原因主要有Jo胃dEleetroniePublishinf斗的加入量为i保证床压在3 5左右‘静止高度约胀节保温及外密封预留量不够，回腿腿随水冷壁下移较大时（此时回料腿温度约700°c），即将外密封材料拉裂，回料随烟气从此喷出；二是该膨胀节处密封风浮子流量计堵塞，无密封风而导致外漏。

　　5.2低负何时床温偏低由于流化床特有的优势，四川内江高坝电厂引进410t/h循环流化床锅炉调峰幅度大、燃烧稳定性高，所以电网安排其长期带低负荷（小于40MW）运行。虽然流化床锅炉可以在低负荷下运行，但其长期连续低负荷运行，暴露出许多问题，直接影响锅炉的寿命，因此，深入了解各种状态对锅炉系统的安全性影响程度十分必要，通过试验研究结果表明：长期低负荷运行，造成炉内流化不良，前后墙床温相差大，出现低温小焦块，对锅炉安全运行不利；低温时，不能投入石灰石，锅炉空预器和电除尘器受酸腐蚀相当严重，对锅炉设备的破坏作用明显；同时，在低负荷下，由于最低流化风量的限制，炉膛出口氧量大，厂用电太高不经济。

　　试验表明，机组连续带低负荷的时间不能超过12h，这时床温的最高偏差300C超过12h，这时床温的最高偏差400C建议在连续12h低负荷运行后，间隔安排4h80MW的高负荷运行，这样可消除由于低负荷运行造成的炉内流化不良而产生的小焦±，同时在高负荷下，投入石灰石，对烟气进行脱硫，饱和床料中碳酸钙含量，可减缓低温受热面的腐蚀状况，同时提高锅炉的热容量，以上措施可提高锅炉的安全性和设备的使用寿命。

　　5.3灰渣量大国内电厂煤制备系统一般采用二级破碎，破碎机为国产设备，破碎效果不佳，使得粗煤粒细煤粒《0.5mm）的含量远远大于设计值。在通过布风板的风量不变的情况下，粗煤粒不易随物料循环，而易在燃烧不完全的情况下随底灰排出，增大了底灰中可燃物含量；而细煤粒易随飞灰分离出进入竖井烟道，导致飞灰可燃物剧增，由此可见入炉煤粒度不合格是造成灰渣最大的重要原因。

　　5.4石灰石系统问题多在CFB锅炉运行中，石灰石系统出现的故障是相当多的，很多电厂的石灰石系统基本上无法正常投入运行石灰石粉仓出口设置的两台旋转给料阀，未考虑密封措施，运行中外漏严重。

　　旋转给料阀只有转速指示，没有瞬间质量显示，而厂家又未提供转速与出力的关系曲线，使得石灰石的加入无法准确计量；石灰石和风机的连锁不协调，常使石灰石倒吹入风机中，导致风机不能正常工作；石灰石在进入石灰石粉仓前无除湿器，导致长距离输送石灰石的管道堵塞；由于石灰石系统无法正常投运，致使床温常在950C左右运行，引起一级过热器和主蒸汽超温。

　　5.5布风板严重漏料在宁波镇海炼化第二热电站CFB锅炉调试中，在锅炉首次加床料运行停炉后全面检查时发现上、下风箱内有大量床料，经分析，主要原因有：①定向风帽通流面积过大；②床料中渣过多，颗粒偏大。之后，对布风板进行了改造：①在每个风帽内加焊014钢条，减小风帽通流面积，相应增大风箱压力；②在三个竖井出口加帽盖，周边开孔，避免一次风直冲，使布风更均匀；③运行时注意排渣，维持正常床压。经近一个月的运行，停炉后检查，风箱内床料明显减少。

　　5.6两台管道燃烧器同时运行时常跳闸在配有两台锅炉的机组试运中，当投入2号锅炉的管道燃烧器时，经常引起两台管道燃烧同时跳闸。

　　其主要原因为：油母管压力降低，逻辑保护动作。由于设计时油母管上无油压调节阀，油母管压力也未引至DCS，因此在投第二台管道燃烧器时，必需有人到现场用手动阀调节油压，并进行监视，运行极不方便。

　　建议在油母管上加装基地式油压调节阀，保持油母管压力稳定，并将主油压力引至DCS显示，这样可以避免燃烧器同时跳闸，方便油燃烧器的投入。

　　6经验小结61初始床料的选择及加入CFB锅炉对初始床料的要求是相当严格的，初始床料一般采用河砂或经筛分合格的炉渣，也可以两者混合使用。初始床料的粒度一般要求在2~3mm内，这对于保证炉内耐火材料的安全是相当重要的。床420mm）为准，床料太厚则加热不均，加热时间延长；太薄则布风不均，易引起结焦。床料加入有两种方式：一是在点火前炉膛下部人孔加入；另一种是在风机运行时从二次风管加入。通常采用第二种方式，这样可在锅炉启动过程中进行，不需要单独占用时间。

　　6.2锅炉压火及热态启动锅炉需要短期停炉后继续运行时，称为锅炉压火，这是CFB锅炉重要特点之一，一般CFB锅炉可压火8h左右。压火时间的长短主要取决于烟风系统的严密性，特别是引风挡板是否能关严。

　　压火的具体操作为：首先停止给煤，待烟气中氧量增至停炉前的两倍时，停止送风，关闭所有挡板，停止所有风机。整个过程尽量不要拖延太长，避免床温降得太快太低、下次升火需要投油或投油量大，启动时间太长。另外，为保证有较大的蓄热，压火前适当保持较高的床压运行。由于锅炉有较大的蓄热，压火后要保持一段时间过热器排汽、泄压和冷却过热器。

　　停运给水泵前，将汽包上至高水位。

　　一般而言，锅炉平均床温高于650°C的启动称为热态启动。热态启动时不需吹扫炉膛，因此，从启动风机到投燃烧器的所有步骤应尽快完成，避免长时间通风，床温下降太快太多，不需要投油时，却变成了投油，不需要吹扫时，却变成了必须吹扫。启动时，投入的风量不必太大，只要保证在临界风量以上即可，这样可以使床温不致于下降很快。热态启动的具体操作为：启动高压风机，引风机，二次风机，一次风机正常后，将进入风箱的一次风量升至高于临界风量，若床温760工可不启动油燃烧器直接投煤；若床温低于700°C，仍下降，应立即投入油燃烧器保证床温以1~1.5°Qmin上升，高于600°C后投煤。并视情况调整风量和降低油燃烧器功率，停运油燃烧器时，要保证床温不下降。

　　6.3CFB锅炉断煤时的处理CFB锅炉试运中，常因给煤机跳闸处理不当，导致床温大幅度下降，必须花很长一段时间才得以恢复正常。

　　当出现一台给煤机跳闸时，应立即强启一次，若不成功，则加大另一台给煤机煤量至跳闸前的给煤总量。负荷低时，床内混合较差，会出现床温不均和下降趋势，如果不严重，则维持，并尽快查明原因将跳闸给煤机恢复，如果严重，给煤机短时间又不能恢复，则降低一次风量，投入油燃烧器，稳住床温。当出现两台或多台给煤机跳闸时，应立即降低一次风量和二次风量，投入油燃烧器稳燃锅炉降负荷运行，尽快恢复跳闸给煤机。

　　6.4CFB锅炉运行中防结焦产生结焦是运行中较为常见的问题，无论是点火或正常运行中都可能发生。循环流化床锅炉最易产生的结焦部位是炉床和旋风分离器，炉床结焦的根本原因是局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度，因此常将结焦分为高温结焦和低温结焦两种。低温结焦是指床温低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦，它不仅会在启动过程中或压火时出现在床内，也有可能出现在高温旋风分离器或冷渣器内。要避免低温结焦，最好的方法是保证易发地带流化均匀，颗粒混合充分，这样温度均匀，防止结焦。

　　高温结焦是指床温太高而流化正常所形成的结焦现象。当床料中含碳量过高时，如未能及时调整风量来控制床温，就有可能出现高温结焦。与疏松的低温焦块不同，高温焦块表面上基本是熔融的，冷却后呈深褐色，并夹杂少量气孔。无论是低温结焦还是高温结焦，一旦生成，就会迅速增长，由于烧结是个自动加速过程，因此焦块长大速度往往越来越快。因此，在锅炉运行中应严格监视各床温测点，及早发现异常并予以消除是运行人员必须掌握的原则，具体方法是：①降低负荷，停止给煤，适当增加石灰石量，并辅以增加一次风量；②关小回料风，使回料量减少；③若床温仍得不到控制，采取停炉方式；④停炉后床温仍上升，可适当放掉一部分床料，使床温恢复正常。