循环流化床的调试

循环流化床锅炉的调试循环流化床(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、低灰熔点、高硫份、高灰份的煤种。尤其是在炉内流化低温(850～900℃)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SO2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3×220t/hCFB锅炉、四川内江高坝电厂1×410t/hCFB锅炉、宁波中华纸业自备电厂2×220t/hCFB锅炉、重庆爱溪电厂1×220t/hCFB锅炉、宁波镇海炼化第二热电站2×220t/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和缩短调试时间。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参考，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比较，以判断风帽是否堵塞，如果相差较大，表明部分风帽有堵塞，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措施，严格按照耐火耐磨材料厂家的要求，一次性使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500℃)。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℃左右，中温养护达到500℃(烧结温度)，高温养护达到800℃。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℃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℃)，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。2.3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。3空负荷试验和带负荷试验3.1首次冲转及电气并网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℃，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℃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。3.4一、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，因此，它对床层和悬浮段燃烧室分布有调节作用，同时对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，CO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150～300μm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信号实现自动调节。