为循环流化床锅炉运行把关.doc

为循环流化床锅炉运行“把关”摘要循环流化床锅炉以其具有热效率较高、运行稳定、操作简单、燃料适应性广、污染物排放量低的独特优点，是国内外目前竞相发展的燃煤技术。循环流化床锅炉在在实际运行中暴露出不少问题。运行周期短、点火难、易结焦和磨损严重的问题，笔者通过近几年来对国产循环流化床锅炉运行、技改和现场调试的经验，对循环流化床锅炉运行调试作一下简述，希望能对锅炉运行人员有所启发。 关键词CFB锅炉运行把关 0前言 循环流化床锅炉以其具有热效率较高、运行稳定、操作简单、燃料适应性广、污染物排放量低的独特优点，是国内外目前竞相发展的燃煤技术。世界各国都在致力于各种型号循环流化床(CFB)锅炉的开发研究。我国CFB锅炉起步于80年代中期，但发展速度很快，很多电厂已安装投运了中小型CFB锅炉机组，容量也愈来愈大。可见，循环流化床燃烧技术，作为煤的清洁、高效燃烧方式正日益受到人们的关注，大有替代煤粉锅炉的趋势，是21世纪洁净煤的主要燃烧技术之一。目前循环流化床锅炉在在实际运行中暴露出不少问题。运行周期短、点火难、易结焦和磨损严重的问题，如何解决这些问题，为循环流化床锅炉把关，以延长锅炉的运行周期,稳定生产，增加企业经济效益，已成为循环流化床锅炉在推广使用中的主要课题之一。笔者根据几年来的流化床锅炉调试和运行经验，谈谈关于循环流化床锅炉的一些体会，供循环流化床锅炉运行人员参考。1严把设备前期管理关1.1搞好设备的进厂检验 循环流化床锅炉由于自身的特点和国家对环保锅炉的政策倾斜，循环流化床锅炉纷纷上马，行情非常紧俏达到供不应求的地步，许多锅炉生产厂家都超出生产能力，为此锅炉用户特别是锅炉专业技术人员一定要严把进厂检验关，尤其是关键部件检查随即资料和出厂检验报告，保证锅炉材料和部件的质量为以后的锅炉健康运行做好基础。1.2严格执行安装标准和监理制度 在整台锅炉的建设过程中，要严把质量关，严格按照安装工艺要求施工，对主要部位的焊接要求和膨胀缝的尺寸要求一定要把关，在整个工程建设期间要充分发挥监理的作用，注意施工的工序，要有先有后。1.3搞好锅炉水压试验和锅炉严密性试验 循环流化床锅炉在本体安装结束后保温之前要进行锅炉水压试验和锅炉严密性试验,来检验锅炉汽水系统的承压能力和风烟系统的严密性. 为以后的锅炉健康运行做好基础。2严把调试关 循环流化床锅炉在安装完毕后，要对锅炉进行单机分部试运和整炉启动进行调试，在点火前应进行冷态试验。其目的在于：鉴定鼓风机的风量和风压是否能满足流化燃烧的需要;测定布风板阻力和料层阻力检查床内各处流化质量，冷态流化时如有死区应予以消除;测定料层厚度、送风量与阻力特性曲线，确定冷态临界流化风量，用以指导点火过程的调整操作，同时也为热态运行提供参数依据。2.1风机调门试验 辅机安装完毕后要进行风机的挡板调门试验和液力耦合器的试验，调整其线性和行程，为锅炉的调试工作的准确性和可靠性提供保证。2.2风量标定： 一、二次风机性能的测定和风量的标定，主要是鉴定风机的出口风量、风压能否达到设计要求，能否满足燃烧需要，并且校正测量装置的准确性。在测量中应注意电厂锅炉风道截面大，直管段长度短，弯头多，虽然一般都采用标准的测风装置进行风量测量（目前最普遍的是采用机翼型测风装置）。但是在运行前仍必须对风量进行现场标定。2.3空板阻力试验 布风板阻力是指布风板上不铺底料时空气通过布风板的压力降。布风板提供阻力的目的是使通过布风板进入流化床的气流能够重新取得均匀分配，使空气按设计要求通过布风板，形成稳定的流化床层。根据大量的运行经验，布风板阻力为整个床层阻力（布风板阻力与料层阻力之和）为25%-30%才能维持床层稳定运行，而布风板阻力的大小取决于布风板的结构设计、布置形式、风帽的选型及风帽的开孔率的选择，在设计中必须综合考虑。布风板阻力特性试验可以与一次风机调节特性试验一起进行，试验应该在风烟道严密性试验合格后进行。2.4料层阻力试验测定 料层阻力是在布风板上铺放一定厚度的料层，象测定布风板阻力的方法一样，测定不同风量的风室静压。以后每改变一次料层厚度，重复一次风量-风室静压关系的测定，风室静压等于布风板阻力与料层阻力的总和，即：料层阻力=风室静压布风板阻力2.5床内料层流化均匀性的检查 测定时在床面上铺上颗粒为10mm以下的料渣，铺料厚度约300500mm，以能流化起来为准，流化均匀性可用两种方法检查。一种是开启引风机和送风机，缓慢调节送风门，逐渐加大风量，直到整个料层流化起来，然后突然停止送风，观察料层表面是否平坦，如果很平坦，说明布风均匀，如果料层表面高低不平，高处表明风量小，低处表明风量大，应该停止试验，检查原因及时予以消除。布风均匀是流化床点火、低负荷时稳定燃烧、防止颗粒分层和床层结焦的必要条件。2.6确定临界流化风量 临界流化风量是限制循环流化床锅炉低负荷运行时的风量下限，低于该风量就可能结焦。最低运行风量一般与床料颗粒粒度大小、密度及料层堆积孔隙有关，具体通过冷态试验来确定。在测定料层阻力时，每一次料层厚度，都应根据炉内的临界流化情况，确定每一次料层的临界流化风量，其中最大的一次，作为热态运行时的最小风量。一般来讲，循环流化床锅炉的冷态空载面速度不能低于0.7m/s。在实际运行中，料层阻力直接测取比较困难，一般用总阻力（布风板阻力与料层阻力之和）或风室静压来监视运行。临界流化风量的确定对循环流化床锅炉的点火是至关重要的。风量太小，流化不好，又会造成结焦。对于床下点火，如果风量太大，床料加热缓慢，热量损失严重，点火时间延长。风量太小，床料流化不好，又会造成大量热烟气在风室内积聚，这是很危险的，严重时会引起风室爆炸，循环流化床锅炉在风室上装有防爆门，就是基于这个原因。因此临界流化风量是点火操作调整时的重要参数。3严把点火关 循环流化床锅炉的点火是指通过某种方式将燃烧室内的床料加热到一定温度，直到给煤机连续给进的燃料能稳定地燃烧。循环流化床锅炉的点火与其它锅炉相比有所不同，对于不同的煤种和炉型结构，点火启动方法各有差异，但其共性的东西还是主要的。点火过程一直是该炉运行中的一个难点问题，尤其是初次接触循环流化床锅炉的人员，常易引起床料结焦或长时间点不着火，既影响锅炉的按时正常启动，又会造成人力物力的浪费。国产循环流化床锅炉一般都采用轻柴油点火，有床上点火和床下点火两种方式。由于床下点火具有点火快、省力、省油等特点，所以使用较为广泛。现就笔者接触的多台循环流化床锅炉谈一下点火问题：1、炉安装完毕验收合格后，首先应做冷态试验，其目的是检验炉子流化状况，了解布风装置阻力特性，发现锅炉在设计安装中存在的问题，提出解决办法，并且将数据记录存档。冷态试验内容主要包括：布风均匀性试验、布风板阻力特性试验、料层阻力试验、电子打火枪试验、油枪雾化试验、大联锁试验等已完成;联锁已投入，DCS分散控制系统已投入。检查煤仓储有粒度合格的煤，并投入给煤机的密封风和播煤风系统。根据冷态试验参数决定点火方案并绘出锅炉点火升压曲线。2、点火前，在床上铺放粒径010mm的底料约350500mm厚，或根据料层流化均匀性试验时，所掌握的最薄良好流化厚度为准，这样可以缩短点火时间，节约点火燃料。底料中含炭量不应超过3。，太厚，虽着火初期比较稳定，但点火所需的流化风量大，加热升温时间长，还易造成加热不匀的现象；料层太薄，虽着火时间短、省油，但底料局部容易被吹穿可能造成结焦。着火初期床温不稳定，易受断煤或堵灰的影响，发生灭火或结焦事故。一般来说，底料中的细颗粒流化时处于底料的上层，作为着火期的引火源，大颗粒起着在爆燃中吸收燃料热量、自身燃烧后又能储热维持床温的作用。底料热值一般应控制在3500-4500KJ/Kg范围内。热值太高，点火时温升速度快，点火难以控制，易造成超温结焦；若热值太低，床温升高困难，易发生挥发份析出并燃尽，但床温仍达不到着火温度的情况。3、点火过程分底料预热、着火和过渡三个阶段。首先启动引风机、一次风机，各风门开到冷态试验确定的正常流化位置，保持一定的炉膛负压，投油枪，注意观察烟气发生器出口烟温（800-900）。底料预热过程应缓慢升温，采用油量和风量控制床温，特别是冷态启动初期更应严格控制床温度， 控制床温增加速度不超过150/h，主要从耐火材料的热膨胀要求和水循环的安全问题两方面考虑。待床温升至400-450时，可少量间断投煤，密切注视床温变化。一般来说床温在300以下时，因物料吸热量大，温升较快，到300-450时温升较慢，450以上时投煤一段时间后温升又开始加快，说明投入的煤开始着火，床温接近600时，加入炉内的煤开始大量着火，此时应加大流化风量，控制温升速度以防止结焦，并记录各受热面膨胀指示器情况。 当床温升到800以上时，切除燃烧器，同时适当增加给煤量来维持炉内热负荷，维持床温920左右。一次成功的点火过程，主要应注意的是床料厚度、床料筛分特性以及床料性质及配比，操作中严格控制点火风量。实践证明，每一种型式的循环流化床锅炉其点火特性都有一定的差别，需要运行管理人员在实际操作中不断摸索和总结，找出最佳点火升温方案，确保一次点火成功。根据锅炉容量不同冷态启动时间不同，锅炉容量越大，启动时间越长。直到进入正常运行温度850950，到此点火启动过程全部结束。这里要说明一点，加大风量是指引、送风同时匹配加大。4严把循环流化床锅炉结焦关 循环流化床锅炉结焦的原因分析结焦是料层中的颗粒因燃烧温度过高，超过了灰渣的变形温度，而发生粘结成块的现象。结焦后形成的大渣块，破坏了正常的流化燃烧使运行中的锅炉被迫中断停运，造成事故。结焦的直接原因是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。循环流化床锅炉正常运行时炉膛温度一般控制在850-950左右。实际操作运行中，不论在点火升温阶段还是正常运行阶段，都有可能引起结焦事故。一旦发生结焦，将严重影响锅炉设备的安全经济运行，且打焦时易损坏布风板、风帽、炉墙及水冷壁管等部件。结焦主要分高温结焦和低温结焦两种型式。高温结焦是点火升温阶段经常发生的事故，升温时燃煤发生爆燃，造成床温迅速升高，当温度达到灰熔点以上时，使炉膛结成一个整体的焦块表面。当床层整体温度低于灰渣变形温度，由于局部超温而引起的结焦称为低温结焦。低温结焦常在启动和压火时的床层中出现，也可能出现在高温旋风分离器的灰斗内，避免低温结焦，最好的办法是保证床料良好的流化状态和正常的循环倍率，使温度均匀，防止局部超温。锅炉在压火期间，床料处于静止状态，如果漏入小风，热的床料中的可燃物获得氧气，便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时带走，使局部区域床料超温而结焦。实践表明，影响循环流化床锅炉结焦的主要因素有以下几点：1、炉膛温度过高，超过燃料煤灰熔点温度；2、料层太厚或不均匀，造成流化风量过大或过小；3、点火底料厚度及热值、入炉煤粒度、灰熔点值等；4、工人操作水平，工厂自动化程度低；5、运行风量太低、运行中给煤量；6、床温表失灵运行人员误判断； 点火升温阶段，点火过程中严格控制进煤量，如果加煤量过多，由于煤粒燃烧不完全，整个床料含碳量增大，可燃物要在很短的时间内着火燃烧，易造成床温迅速上升而进入爆燃阶段，此阶段底料本身的吸热量远小于放热量，多余的热量如果不及时被风带走，势必造成床内结焦。因此，控制爆燃成为点火升温中必不可少的一项重要手段。如果点火底料热值过高，爆燃期温升加快，爆燃时间延长。因此一旦发现爆燃期温升速度很快，应及早停油枪、加风。根据爆燃初期温升速度趋势及早调整风量对控制爆燃更为重要。根据操作经验，应严格控制料层厚度，掌握适当的放渣、放灰时间。在锅炉正常炉内压火时，应严格避免炉内进入冷风，冷风的进入可能造成未燃烧的可燃物燃烧而局部超温结焦。循环流化床锅炉结焦一旦产生，便会迅速增长，焦块长大速度越来越快，因此预防结焦和及早发现结焦并予以清除是运行人员必须掌握的原则。保证良好的流化工况，防止床料沉积 保证燃料制备系统正常工作，给煤粒度符合设计要求。严格控制料层差压，均匀排渣，排渣结束后排渣门要关闭严密。变负荷运行时，严格控制床温在允许范围内，做到升负荷先加风后加煤，降负荷先减煤后减风，燃烧调节要做到少量多次的调节方法，避免床温大起大落。总之，控制稳定的床层温度，是防止炉内结焦的关键，而影响炉温的因素主要是燃料发热量、风量及返料量等。实际运行中燃料的品质会经常发生变化，即使给煤量不变也会引起床温的变化。另外，入炉煤粒度的变化会引起返料量的变化。在负荷不变时，风量增大，床温也将发生变化（在床压一定的情况下床温下降）。为了保证运行中床温稳定在90050之间，一般通过改变循环灰量、风量和煤量进行控制。4把好磨损关 国产循环流化床锅炉通常都选用较低的循环倍率，炉膛内烟气流速约为4.5-5m/s,应该说所产生的磨损是比较轻微的。但是在局部及截面缩小处，其磨损程度是正常的几十倍甚至上百倍。常见磨损比较严重的地方有：炉墙、水冷壁管系统、分离器、过热器、省煤器、空气预热器等。大量理论和实验研究得出，循环流化床锅炉的磨损量与烟气流速三次方成正比，与燃料颗粒直径和浓度成正比。设计和运行中控制锅炉各部位的合理烟气流速是减轻磨损的根本因素。在易冲刷和局部有涡流处使用耐高温、耐磨的碳化硅砖或浇筑料、刚玉砖、高铝砖等防磨材料，严格控制筑炉质量等可以取得理想的防磨效果。另外，还采取了防磨涂料喷涂、安装百叶窗、加装防磨护板等防磨措施。4.1炉墙磨损 目前在炉墙设计和耐磨材料的选取上各家锅炉厂都有不同的方法，但同时也多少存在着一些缺陷。耐火材料的选取范围应该是比较大的，而实际运行中总是出现这样或那样的炉墙磨损现象，甚至出现垮塌事故。有关资料表明：对炉膛高温且易受冲刷的区域应根据各自磨损特点采用不同耐火防磨材料，象目前使用较广的碳化硅砖、刚玉砖、高铝砖(Al2O365%)等材料都可根据炉墙所处的位置局部采用。粘合剂材料选用HF- 135高温强度浇筑料和用磷酸溶液做合料的SiC浇筑料都比较理想，一般能比磷酸盐质砼寿命长2-3倍。同时，锅炉设备在安装时要特别强调其筑炉质量。4.2水冷壁管系统的磨损 不论是膜式水冷壁还是光管水冷壁，在实际运行中都不同程度地存在着磨损现象。由于炉膛四角形成涡流的机会最多，因此往往磨损最为严重的就产生在这些地方。有些运行厂在主床四角被冲刷面在加装磨条的基础上采用高温耐火防磨涂料喷涂在受热面上，有些局部受烟气冲刷的区域也可以采取该措施。另外建议锅炉设计时对膜式水冷壁（包括尾部烟道等）的四个角最好做成具有一定半径的圆弧形，以尽量减少烟气扰动。4.3分离器磨损 国产CFB锅炉烟气分离器从型式到布置都不尽相同，但其基本原理是一致的。要