220T/h循环流化床锅炉运行特性分析及完善化改进

1、概述：DG220/9.8-14型循环流化床锅炉，是东方锅炉厂设计、生产的，引进先进的美国福斯特.惠勒公司技术。代表着国产大容量循环流化床锅炉的技术现状。此型号锅炉为高温、高压、自然循环、单汽包、单炉膛、平衡通风、露天布置的锅炉。锅炉风帽选择导向风帽，返料阀采用J型阀。冷渣器采用仓式风冷选择冷渣器。由于循环流化床锅炉特别是大型循环流化床锅炉还没有成型的运行办法，各个厂仍然处于运行摸索阶段，所以锅炉运行不能让人满意。但通过多年的摸索和研究人员的努力大致已经形成了一些观点，已经能使循环流化床锅炉连续安全运行3-6个月左右，本文主要对循环流化床锅炉的运行进行了一定的分析，提出了优化的运行参数、一些故障的解决办法和设备改进的措施。我厂通过这些措施也取得了较好的运行效果和经济效益。  

2、锅炉规范、已经优化的运行参数和改造内容
最大连续蒸发量(B-MCR)220T/h
额定蒸汽温度5400C
额定蒸汽压力9.8MPa
给水温度215 0C
排烟温度 1370C
空预器入口风温200C
一、二次风经空预器后风温 1900C
煤入炉粒度 dmax=8mm，D50=1000um
炉膛负压 -127~-245Pa
烟气含氧量 4.2%
床温运行范围 800~9500C
床层差压 4~5kpa
炉膛差压（满负荷）>1KPa
冷渣器内料层差压>3KPa
排渣温度<1500C
J阀返料器底部风室压力>43KPa
点火时：点火器烟道壁温<15000C
点火器出口烟气温度<9800C
风室风温<8700C
排渣方式：连续排渣
安装过程中改造内容：
1. 原煤仓底部倾角由原来300改为700
2. 供给给煤皮带密封用风由原二次风机出口供给改为由一次风机出口供给
3. 煤制备系统由一级破碎改为二级破碎
4. 炉膛到冷渣器的进渣管上进风调节手动挡板后加一电动调节门。
5、冷渣器选择室加紧急放渣管。

3、锅炉运行中存在的问题分析及改进措施：
3.1物料流化问题
该锅炉自2002年11月烘炉结束后，开始投入运行。冷态实验床料不流化，成了锅炉启动的难题之一。具体情况如下：冷态实验使用的床料是YG75/3.82-M1型锅炉所排放的渣料。在布风板上铺设的厚度约50cm，冷态实验时，占炉床面积2/3的地方床料无法流化，加大风量至120000Nm3/h左右，仍有1/2无法流化。清除所有床料，发现床料50%以上粒径>10mm。用细筛进行筛分，选取粒径<8mm的床料，重新铺入炉膛，厚度约50cm，流化实验时，风量至100000Nm3/h左右时，仍有少部分床料不流化，采用突增风量的办法来松动床料，停风检查，床料基本平整，点炉1小时后，床温、床压异常，停炉发现已结浮焦，清除所有床料，选取粒径<5mm的床料重新铺入炉膛约40cm厚，大风量松动床料后，冷态流化实验，床料平坦，点火，不再出现异常。
原因分析：
1、床料粒径太大。
2、填充床料通过炉膛人孔门人工添加，进入炉膛人数太多，以至于在填充床料过程中，床料已被压实、压死。
措施：
1、 床料粒径<5mm，颗粒大小分配均匀。
2、 床料中不能有其他异物。
3、填充床料时，尽量使用启动加料口加入床料，在一次风流化下，根据床层差压和料层厚度的关系，添加床料。如需人进入炉膛检查，应限制进入人数。采取措施，尽量不要让人直接踩在床料上。

4、清除床料后，要仔细检查各风帽堵塞和损坏情况，如有堵塞，及时清理。如有损坏，及时焊补。
5、每次填充床料后，点炉前，都要做冷态流化实验，确保床料流化。如有流化不良区域，不能点火，要设法消除。
3.2、锅炉点火过程中升温问题
    此型号锅炉采用炉下热烟气点火，点火由电子打火枪程控打火，油枪喷油燃烧产生大量9000C左右的热烟气来加热床料。我厂在循环流化床锅炉运行初期，每次点火，刚开始升温速度很快，出现了一部分耐火材料脱落现象。在投煤时，由于比较盲目，导致锅炉床温过高，氧量过低，从而加大风量，因煤种为贫煤致使床温下降太快是锅炉熄火，后根据我厂具体情况和锅炉点火的具体特点，采取以下措施：为了点火期间保护锅炉耐火材料均衡受热膨胀，同时为了锅炉合理的升压，结合我厂使用煤种及燃油情况，我们的运行人员摸索出一套点火升温办法。其曲线图如下：
  我厂锅炉从点火到满负荷运行需要6~8小时，其中床温从200C升到稳定燃烧8500C需要4个小时左右。我厂燃用煤种为贫煤，挥发份少，难着火。我们在床温5000C时开始脉冲投煤，每次启动2台给煤机，每台给煤机给煤量在2T/H左右，运行5分钟后，关闭给煤机，监视氧量和床温以建立一个总体的时间趋势概念。在头几分钟内煤吸热释放出少量挥发份，床温降低，随后挥发份着火，床温开始升高，而氧量在床温升高之前开始下降，当氧量开始上涨时，再次脉冲投煤。如此几个回合，当床温升到6500C左右时，煤有可能大规模着火，氧量下降很快，床温上升很快。这时要沉着冷静，适当调整风煤。不要使氧量降的很低，床温升得太快而失去控制。也不能吹熄床火。比如在氧量在8%左右，床温在7000C以上，可以少量加风，不动煤，看趋势，如果氧量降低不快，可加大给煤量。在床温在7500C左右时，可建立一定负荷时的风煤比。调节要有预见性，不能大量同时加减风或者煤，导致床温和氧量无法预料。  
3.3、给煤问题
    给煤问题主要包括给煤机问题和煤仓落煤问题。给煤问题已成为影响锅炉稳定运行的重大问题。我厂多次因为煤仓或落煤管不下煤导致锅炉熄火或被迫投油运行。还因断煤时，没有及时关上给煤机出口闸板导致一台给煤机被反窜的热烟气烧毁。淄博市张店区南定热电厂也因同样的原因导致两台给煤机被烧毁。后来我厂在煤仓前后各加一振打装置，程控操作，定期振打或不落煤时振打，取得了良好的效果。
原因分析：
1、煤仓形状不合理或落煤管结构不合理
2、给煤机断煤时，没有及时关上给煤机出口闸板，导致热料上扬，烧毁给煤机。
措施：1、更改煤仓形状，如果截面为方形，煤斗四壁倾角应为750左右，另外煤斗四壁各加一振打装置。如果煤仓截面为圆形，其
煤仓下倾角也应为750左右，如果可能煤斗可采用双曲线形状。
2、给煤机断煤时，应及时关上其出口挡板，煤来时再打开。因为高压头的密闭风不能保证落煤口无煤时热烟气不反窜。
3.4、风室积灰问题
    我厂锅炉在运行一段时间后，停炉打开风室人孔门后，发现风室及点火风道内有大量积灰。其他厂家的循环流化床锅炉在运行期间也出现不同程度的类似情况。DG220/9.8-14型锅炉在运行期间无法开启风室和点火风道进行清灰。这就可能影响了锅炉的长期运行。我厂运行人员长期观察，在运行中通过风室人孔门上的窥视镜，观察风室何时积灰，发现有的时间段，大量火星从风帽中落下。有的时间段，却看不到。长期观察，发现在床层差压低于5KPa时，看不到有火星从风帽中落下。保持在4.5KPa左右，范围在4~5KPa运行一段时间，停炉检查，风室积灰显著减少。由此可见保持合理的料层厚度，就可避免风室积灰。静止料层高度和床层差压的关系经大量研究如下图：  
 
结论：运行中保持床层压差在4~5KPa，折合静止料层厚度35~45cm左右。床层压力一般高出床层压差1.5~2.5 KPa左右，所以保持床层压差在4~5KPa，床层压力在6~7 KPa，是适当的，避免了量床料从风帽中落下，风室积灰问题。其他炉型的锅炉，也各根据自己情况选择合适的床层压差来避免风室积灰问题。
3.5、冷渣器排渣问题
DG220/9.8-14型锅炉采用选择性冷渣器，第一室为选择室，二室、三室为冷却室。从炉膛到冷渣器的进渣管上有三排共13股高压头风，由J阀风机提供，除一股吹向炉膛外，其余风均吹向冷渣器。通过进渣管上的风量开启、关闭、风量调节，控制炉膛向冷渣器的进渣。冷渣器出口设有阀门精确控制排渣量。保持冷渣器内床层稳定和把床料冷却到1500C以下。我厂在运行初期，出现渣在冷渣器内堆积、结焦，排渣温度过高，甚至排不出渣。采用人工排渣，劳动量极大，灰尘飞扬，恶化了环境卫生。经过摸索，我们发现冷渣器各室的风量、床压与进渣量、排渣量的关系，进渣风与进渣量的关系后，排渣基本上已达到设计要求。
原因分析：1、渣颗粒粒径太大。
 2、排渣管上风量调节不便。
3、各室风量配比不好。
4、排渣量未精确控制。
5、运行人员经验不足。
措施：1、入炉煤颗粒粒径严格达到8 mm以下。  
2、排渣管上风量调节手动门后加电动门以严格控制风量。
3、排渣阀门排渣量控制精确。
4、选择室风量＞3500Nm3/h,冷却室风量>4000Nm3/h。
5、冷渣器内床层压力大于3Kpa。
3.6、循环流化床锅炉磨损问题
    循环流化床锅炉磨损问题已成为影响循环流化床锅炉长期安全运行的重大问题。循环流化床锅炉炉内固体物料浓度是其他锅炉的几十倍，且颗粒大。因此锅炉的金属受热面与耐火材料磨损非常严重。耐火材料可选用质量较高耐磨耐火的新型材料。金属受热面的磨损是本节论述的重点。世界上投运最早的第一台较大容量循环流化床锅炉德国杜伊斯堡第一热电厂267T/H循环流化床锅炉，在运行3500小时后，锅炉燃烧室受热面数根管子被磨损爆管。我国的循环流化床锅炉在运行3月左右，既能看出部分受热面的磨损痕迹。
磨损严重的部位有：
1、 布风装置磨损，包括风帽磨损、炉膛内热电偶磨损。
2、 锅炉水冷壁管磨损，主要是1>锅炉下部敷设卫燃带和水冷壁管过渡区域。2>不规则管壁磨损如穿墙管、弯管。3>有凸出或凹陷的部位如焊缝等。
3、 屏式过热器磨损。
4、 烟道内受热面磨损包括过热器、省煤器、空预器管壁的磨损。
措施：1、降低入炉煤颗粒粒径严格达到8 mm以下。

2、破坏沿水冷壁向下的固体物流，如在卫燃带和水冷壁管过渡区域浇筑高约10cm的耐磨凸台。
3、让水冷壁面保持光滑整洁，消除施工过程中的焊缝、焊疤等。
4、采用金属喷涂工艺对易磨损部位施以喷涂。超音速电弧喷涂，在金属受热面易磨损部位喷施镍铬合金或其他合金，厚度约0.3mm~0.5mm，不影响锅炉传热，保护金属受热面1~3年不受磨损。我国第一台大容量循环流化床锅炉四川内江发电总厂高坝发电厂就采用此种喷涂。我国近来大多数循环流化床锅炉也采用超音速电弧喷涂。经过运行测试，1年左右未发现涂层磨损痕迹。
总之，循环流化床锅炉在我国发展正方兴未艾，其运行和改造技术正在进一步完善，借鉴国外先进的运行经验，也是发展我国循环流化床锅炉技术的重要途径之一。本文编写过程中，也查阅了大量国外的循环流化床锅炉运行调试资料。作者认为在运行中总结经验，合理改造循环流化床锅炉，重视煤制备系统和排渣系统，保证入炉颗粒度；选择合适的运行参数；统一操作；及时消缺；加上合适的防磨措施就能达到循环流化床锅炉的长期稳定运行。