1 前言
作为洁净煤发电技术的一种，大型CFB锅炉燃烧技术的应用目前得到了快速发展，国产化最大的2台450 t／h CFB锅炉机组已经顺利在保定热电厂投产，410 t／h的CFB锅炉机组在石家庄热电厂投产了2台，并在江西分宜电厂投产了1台。但是，随着大容量CFB锅炉机组的投运，大型CFB锅炉设备在稳定运行上暴露了一些问题。希望通过对大型CFB锅炉设备稳定运行问题的探讨，提高CFB锅炉运行和维护水准，确保机组能够长周期安全稳定运行，促进国产化大型CFB锅炉技术的发展。
2 影响大型CFB锅炉稳定运行的主要问题
目前，影响大型CFB锅炉长期稳定运行的主要问题有：炉膛及冷渣器的排渣、炉膛布风板的漏渣、耐火保温材料的选择、施工及烘烤、床下点火风道燃烧器的配风及保护、CFB锅炉特征量的在线测量及监视可靠性低下、给煤机的堵煤与断s煤、燃煤粒径的控制及其他辅机问题等。
2．1 炉膛及冷渣器的排渣问题
影响大型CFB锅炉长期运行的首要问题是锅炉的排渣问题。炉渣的可靠排放是锅炉稳定运行的基础，也是实现CFB可控制运行的标志。因此，选择合适的冷渣器并保证冷渣器的可靠、合理、稳定运行是实现锅炉顺利排渣的前提，也是锅炉排渣的下级—输渣系统稳定运行的保证。
2．1．1 东锅选择式风水联合冷渣器
东锅450 t／h CFB锅炉配备4台选择式风水联合冷渣器。锅炉排渣采用J阀风控制，冷渣器排渣采用旋转给料阀控制；选择室和第1冷却室采用180℃一次风热风冷却，第2冷却室和第3冷却室采用一次风机出口的冷风直接冷却；在第1冷却室和第2冷却室布置水冷管束作为省煤器的一部分。
a．存在的问题 排渣量较大，冷渣器排渣温度过高，冷渣器经常需要间断运行；冷渣器内部磨损严重；在冷渣器的选择室部位结焦而导致冷渣器停运；冷渣器无法实现连续运行，4台冷渣器不能满足机组运行的需要，锅炉运行受制于冷渣器，经常造成锅炉降负荷运行或停炉。
b．原因分析 锅炉排渣失控，没有建立冷渣器的进渣与出渣的平衡是造成上述问题的主要原因。因为冷渣器的设计是按一定的物料平衡设计的，当锅炉排渣失控（即冷渣器的进渣失控）时，大量的热渣快速进入冷渣器，而冷渣器的冷却风和冷却水不足以将热渣冷却到设计的排渣温度，运行人员加大冷却风量的投入，使得冷渣器内部的磨损加剧，在不能将热渣冷却下来时，导致冷渣器需要停运进行冷却；当选择室进渣量较大时，大量的未燃烧煤粒会随着渣流涌入选择室，在渣层较厚的情况下会造成局部的沟流和局部的不流化，并在选择室内发生可燃物的再燃和结焦，造成选择室排渣口的堵塞。
c．采取的措施 用控制锅炉排渣J阀风压的大小来控制锅炉的排渣量，建立冷渣器的进渣与出渣的平衡，保持选择室床压的稳定与可控。
d．实施后的效果 冷渣器能够稳定可靠运行，能够实现连续排渣，排渣温度可以控制在150℃左右，3台冷渣器就可以保证锅炉满负荷运行。
2．1．2 哈锅L阀控制风水联合冷却溢流式冷渣器
石家庄热电厂220 t／h CFB锅炉配备了2台L阀控制的风水联合冷却溢流式冷渣器。锅炉排渣采用L阀控制，冷渣器排渣为溢流式出渣，在冷渣器底部设置2个事故排渣口，采用2台冷渣器用罗茨风机进行直接冷却；在第2冷却室和第3冷却室布置水冷管束，加热后的除盐水直接进入除氧器水箱。
a．存在的问题 L阀只起疏通作用，锅炉排渣量的大小不易控制，在锅炉排渣口部位易结焦；冷渣器内部的渣易堆积形成沟流，在不能建立初始流化的情况下，只能通过事故放渣进行排渣，排渣温度过高，冷渣器内易结焦。
b．原因分析 冷渣器的冷却风机选型较小，冷却风量不足；L阀的控渣性能不好，排渣量大小不易控制，且L阀的耐磨耐火材料易于脱落，易造成堵塞。
目前，该炉的排渣只能依靠事故排渣进行，运行状况不良，锅炉运行受制于冷渣器能否正常出渣。
2．2 锅炉炉膛布风板的漏渣问题
东锅生产的450 t／h和410 t／h CFB锅炉炉膛布风板均存在漏渣情况。在冷态和停用床下油枪前，炉膛布风板不漏渣，漏渣发生在锅炉带上一定负荷且床下油枪停用后，漏渣的部位在靠近后墙的回料中心附近。大量的漏渣将导致水冷风室的堵塞，并使水冷风室磨损严重，危及锅炉的正常运行。
东锅100 MW等级的CFB锅炉回料口为2个，布风板的风帽为定向“7”字型，布风板阻力较小；哈锅100 MW等级的CFB锅炉回料口为4个，布风板的风帽为钟罩式，布风板阻力较大。
通过初步的试验及现象分析认为，造成炉膛布风板漏渣的原因可能为：回料布置集中，局部的回料量偏大、布风板阻力偏小、风帽制造粗糙。
因为CFB锅炉大型化后，额定负荷时的循环物料量很大，如果不相应增加回料口势必造成局部回料量过大，使布风板上的局部床压过高。当布风板阻力偏小时容易随着炉膛循环量的增加而发生漏料情况。而在循环物料量较小时并不发生漏料，这与实际情况是相吻合的。因此，必须在大型CFB锅炉的设计中充分考虑回料量的均匀分布，避免造成局部回料量过大的问题。同时，应注意风帽的结构是否合理和制造加工质量是否合格。
2．3 耐火保温材料的选择、敷设及烘烤
CFB锅炉运行的特殊性———大量含有燃料、燃料灰渣、石灰石及其反应产物的固体床料的内、外循环流动，使得CFB锅炉密相区及循环回路中敷设的耐火耐磨材料受到严重的冲刷磨损及热循环应力及机械振动的影响。因此，对于CFB锅炉来说，耐火耐磨材料的理化性能、施工及最终的烘烤，将在很大程度上决定着CFB锅炉能否安全可靠运行。耐火耐磨材料的各项理化性能指标必须达到设计要求，这是耐火耐磨材料性能保证的前提条件；合理的配浆、支模、捣打及配置合适的膨胀缝是耐火耐磨材料安装成型的基础，最终的烘烤（通过合理的干燥和烘烤，使墙衬中的水分蒸发、墙体固化并被烧结成高强度的耐火耐磨衬里）是使耐火耐磨材料烧结成型并使之达到耐火、耐磨、耐压、抗折、热震稳定性、高温耐压性能的关键。
大型CFB锅炉的炉膛、冷渣器和床下点火风道燃烧器，均比原有的小型CFB锅炉要大很多且复杂，大型CFB锅炉运行的可靠性和烘烤质量要求也不尽相同。采用传统烘炉方法进行烘烤，一方面烘烤质量达不到要求，另一方面也难于控制和实现。
结合大型CFB锅炉烘炉的实际现状，认为大型CFB锅炉烘炉的关键在于：制定切实可行的烘炉措施、要有合理的烘炉手段、采用可靠的监视设备，保障烘炉过程能够按照控温要求实现。
2．4 床下点火风道燃烧器的配风及保护
由于床下点火具有较好的传热效率且启动速度快等诸多优点，因此，CFB锅炉一般均设置床下风道点火燃烧器进行锅炉的启动点火。但随着CFB锅炉容量的增加，床下风道点火燃烧器的油枪出力也逐步提高，100 MW等级的CFB锅炉床下点火油枪的出力一般在1 600～2 000 kg／h范围。如此大的油枪出力，燃烧器的配风及燃烧器壁面的保护就很重要，因为需要通过配风调整火焰的形状，避免火焰直接刷墙，并保证燃烧器出口的烟气温度在合适的范围内。同时，必须要保证有足够的壁面冷却风以保证燃烧器的壁面不烧损。所以，在床下点火风道燃烧器的使用中，一要设置看火孔，能够通过配风调整火焰的形状；二应保证点火风道燃烧器在使用前是彻底烘烤合格的，否则会在使用中发生塌落。
2．5 CFB锅炉特征量在线测量和监视可靠性低下
在CFB锅炉的运行中，除了需要煤粉锅炉所常用的测量装置外，还有许多数据需要监测和控制。例如：炉膛布风板上密相区的床温、布风板的料层厚度、布风板的床层压力、炉膛流化风量、J阀回料温度和料位、冷渣器的进渣温度、冷渣器的料层厚度、冷渣器的床温、冷渣器的冷却风量等。
因此，在CFB锅炉中设置了许多的床压、风量、床温等在线检测装置。但在实际使用中却经常发生所测数据不可靠的问题，容易造成运行人员的误判断。造成数据不可靠的主要原因是：
a．安装位置受到所测环境的影响，易堵塞，但所安装的吹堵装置吹堵效果又不明显，形同虚设。如：床层压力测点、床层密度测点及床层差压测点等；
b．测点的连接管或其接头漏气；
c．在管道设计中没有考虑预留足够的直管段或离风门较近等；
d．测量装置本身存在问题；
e．考虑耐磨后，温度测点的灵敏性较差或反应迟钝，不能及时反映温度的变化情况。
为保证监测数据的可信与可用，需要从测量装置的选型、管道设计、部件安装等环节抓起，避免出现监测故障，影响运行人员的正确判断。
2．6 给煤机的堵煤与断煤及燃煤粒径的控制
炉膛给煤口位于炉膛的密相区，由于CFB锅炉为微正压运行，当发生断煤或烧空仓时极易造成给煤机的烧损事故。
在运行中，必须密切监视给煤机落煤管的温度。
当发现此温度有异常时，应及时停用该给煤机，并迅速关闭给煤机落煤管的出口速断阀。维修人员一定要保证给煤机落煤管出口速断阀的灵活可用，并能够可靠关断。运行人员要定期检查煤仓的煤位情况，及时通知燃料上煤，一定要避免出现烧空仓的情况，否则后果不堪设想。
对于CFB锅炉来说，燃煤的颗粒度是一个很重要的控制指标，运行中必须要严格加以控制，绝不能将细碎机清理时的粗煤块直接输送到煤仓中，“宁细勿粗”这是保证CFB锅炉安全稳定运行的前提。因为燃煤颗粒的变粗，将影响冷渣器旋转给料阀的正常工作，并造成炉膛排渣量的增大：冷渣器旋转给料阀的卡涩将导致冷渣器的停用；锅炉底渣量过大将造成输渣系统的停用，使得炉渣直接外排，造成环境的严重污染和清理工作强度的增加。
2．7 辅机存在的问题
2．7．1 一次风机的振动及噪声
在100 MW等级的大型CFB锅炉中，许多电厂都选用了豪顿华公司的一次风机，该风机在运行中可以满足锅炉的需要。该风机结构上较特殊，风机的进风口为狭长形，风机轴系振动较小，但风机的机壳振
动较大，且引起风道的振动，风机噪声严重超标。
2．7．2 引风机出力选型偏小
在锅炉满负荷运行时，引风机的风门开度在90％左右，在煤质变差时，引风机出力略显不足，在燃用设计煤种时，不能满足110％额定蒸发量的需要。
从引风机本身看，在引风机开度为100％时，其工作电流没有超过额定最大电流，但引风机已经没有调节余地。
从引风机的入口负压看，设计值为－5 500 Pa，运行值为－5 600～－6 000 Pa，实际烟气系统的阻力高于设计值，故可能是锅炉厂提供的阻力偏小造成设计选型偏小。
对CFB锅炉而言，由于分离器部位的阻力较大，故引风机的出力应有一定的裕度。
2．7．3 声波吹灰效果不理想，排烟温度偏高 在450 t／h CFB锅炉的尾部竖井烟道设置了18台声波吹灰器，声波吹灰器分为5组，每组每次吹扫时间为15～30 s，吹扫时间间隔为15～30 min，由程序控制顺序执行。锅炉稳定运行过程中，当声波吹灰器投用后，锅炉对流受热面管子上应无明显积灰。
但吹灰效果没有达到预期值，在尾部受热面各部位参数与设计值相差不大的情况下，锅炉的排烟温度比设计值偏高20～40℃左右。
3 结论
a．冷渣器的运行必须要建立进渣与出渣的平衡，保持选择室床压的稳定与可控。配备旋转给料阀的选择式风水联合冷渣器，在建立了进渣与出渣的平衡后，能够实现连续排渣并稳定运行。 b．炉膛漏渣是由诸多因素造成的，布风板阻力设计偏小和回料量过于集中是主要的原因，应采取合理的方式予以改进。
c．耐火耐磨材料的选择、施工及烘烤是大型CFB锅炉所面临的重大难题，没有经验可循，必须引起足够的重视，并应尽快制定相应的标准和检验方法，以保证CFB锅炉的使用寿命。
d．在床下点火风道燃烧器上设置看火孔，是进行合理配风和保护燃烧器的必要措施。给煤机系统中的速关阀应能动作灵活、保证可靠关断，要及时上煤，严防出现空仓现象。要保证各在线测量监视参数的准确可靠，这是保证锅炉稳定可靠运行的基础。
e．应在优先保证锅炉长期稳定运行的基础上，解决其它影响锅炉经济运行的问题，使大型CFB锅炉机组能够安全、稳定、经济运行。
