華電內(nèi)江高壩電廠于1996年9月從芬蘭奧斯陸公司(現(xiàn)美國(guó)福斯特·惠勒公司)引進(jìn)投產(chǎn)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)100 MW CFB鍋爐,該鍋爐的順利運(yùn)行為國(guó)產(chǎn)化CFB鍋爐提供了有利條件。至今, 全國(guó)已有數(shù)十臺(tái)CFB鍋爐在江西分宜、河南新鄉(xiāng)、四川宜賓、山東華盛等電廠建成投產(chǎn)。這些國(guó)產(chǎn)化鍋爐的建成和投產(chǎn),標(biāo)志著中國(guó)的CFB鍋爐已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。一臺(tái)引進(jìn)法國(guó)A LSTOM的300MW CFB鍋爐已開始在四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司建設(shè)、安裝,標(biāo)志著中國(guó)在潔凈煤燃燒技術(shù)領(lǐng)域及在CFB鍋爐的大型化方面邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。
同其它鍋爐一樣,CFB鍋爐也有其自身的局限性和一個(gè)完善過程。從高壩電廠、華盛電廠、 宜賓電廠等CFB鍋爐運(yùn)行的情況來看,CFB鍋爐暴露出了以下問題:
1)冷渣器故障。冷渣器作為鍋爐灰渣處理的重要設(shè)備,是鍋爐正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。高壩電廠的冷渣器采用流化床式的冷渣器,主要故障是排渣管堵塞。國(guó)產(chǎn)化的CFB鍋爐大多采用了三分倉式的冷渣器——灰渣通過一、二室溢流到三渣室,由三渣室連續(xù)排出經(jīng)氣力輸送或刮板輸灰機(jī)輸送到渣倉,主要故障是排渣管容易堵塞;冷渣器選擇室結(jié)焦;冷渣器下灰倉格刪堵塞(采用倉泵輸灰的冷渣器)等。
2)J閥(旋風(fēng)分離器)故障(此故障主要出現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)化的CFB鍋爐)。主要體現(xiàn)在:J閥入口靜壓波動(dòng)大導(dǎo)致J閥回料不連續(xù),床壓、床溫出現(xiàn)大幅度的波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)破壞外循環(huán),使尾部受熱面積灰嚴(yán)重,造成尾部煙道再燃燒,損壞空預(yù)器。
3)給煤系統(tǒng)故障。主要體現(xiàn)在:旋轉(zhuǎn)給料閥堵塞、跳閘,煤倉貼煤,給煤機(jī)銷子斷,給煤機(jī)鏈條出現(xiàn)爬坡、斷鏈等。
4)CFB鍋爐的磨損和澆注料脫落。CFB鍋爐的磨損最嚴(yán)重部位是密相區(qū)澆注料與水冷壁的結(jié)合部,其次是水平煙道中的部分管道、密相區(qū)澆注料脫落部位。澆注料脫落主要發(fā)生在鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火初期,脫落后的澆注料修復(fù)后同舊的澆注料結(jié)合差,效果不理想,影響鍋爐帶負(fù)荷和機(jī)組的長(zhǎng)期運(yùn)行。
5)CFB鍋爐的膨脹問題。鍋爐在經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后,由于材質(zhì)的關(guān)系和鍋爐的頻繁啟停, 導(dǎo)致一些膨脹節(jié)及密封部位撕裂、泄露甚至燒壞,其中料腿膨脹節(jié)是最薄弱環(huán)節(jié)。
針對(duì)CFB鍋爐在運(yùn)行和維護(hù)中出現(xiàn)的問題,作者通過反復(fù)摸索、查閱資料、分析眾多廠家的 運(yùn)行數(shù)據(jù)及結(jié)合作者的運(yùn)行和調(diào)試經(jīng)驗(yàn),初步形成了如下措施,供CFB鍋爐運(yùn)行及維護(hù)、CFB鍋爐的大型化設(shè)計(jì)參考。
1冷渣器故障
1.1排渣管堵塞
1.1.1排渣管堵塞的主要原因
1)排渣管內(nèi)部耐磨材料膨脹受限導(dǎo)致內(nèi)部變形。
2)爐內(nèi)脫落的耐磨澆筑料、燃燒過程中形成的焦塊進(jìn)入排渣管。
3)采用階梯板的排渣管內(nèi)積灰過多,造成灰渣在排渣管中流動(dòng)不暢。
1.1.2排渣管堵塞采取的措施
1)渣管設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)消除設(shè)計(jì)角度偏差,考慮材料的膨脹間隙。施工時(shí)注意排渣管內(nèi)部 耐磨材料澆筑質(zhì)量,使排渣管內(nèi)部平滑。
2)鍋爐點(diǎn)火時(shí)應(yīng)對(duì)排渣口進(jìn)行吹掃,清除排渣管內(nèi)的雜物;爐內(nèi)澆筑料選擇既耐磨又具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度材料,在耐火材料的養(yǎng)護(hù)階段注意耐火材料的養(yǎng)護(hù),防止?fàn)t內(nèi)澆注料脫落;運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的控制,有效地抑制爐膛內(nèi)結(jié)焦;設(shè)計(jì)方便對(duì)排渣口結(jié)焦進(jìn)行疏通的捅灰口,出現(xiàn)堵塞應(yīng)及時(shí)安排人員進(jìn)行疏通。
3)對(duì)采用階梯板的排渣口和用壓縮空氣進(jìn)行進(jìn)渣的排渣管,應(yīng)及時(shí)排掉階梯板內(nèi)的積灰。
1.2選擇室結(jié)焦
1.2.1選擇室結(jié)焦的主要原因
1)在床壓較高情況下,排渣量突然增加,或從選擇室回灰大量涌入未燃盡燃料和床料,選擇室流化狀態(tài)被破壞,未燃盡的高溫燃料在選擇室燃燒結(jié)焦。
2)風(fēng)帽堵塞較多或大粒徑的床料進(jìn)入冷渣器導(dǎo)致選擇室的流化不良。
3)冷渣器中的床料未冷卻到設(shè)計(jì)溫度就進(jìn)行排渣,造成冷渣器內(nèi)部部件變形,影響冷渣器的流化;冷渣器長(zhǎng)時(shí)間停用或長(zhǎng)期選擇單個(gè)冷渣器排渣,停用的冷渣器中的床料在水蒸氣作用下粘結(jié),形成低溫焦。
4)運(yùn)行人員未把握好冷渣器流化風(fēng)量的配比,不恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)量配比導(dǎo)致了冷渣器中灰渣流化不良。
1.2.2 選擇室結(jié)焦的解決措施
1) 運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行工況的了解,及時(shí)調(diào)整鍋爐參數(shù),樹立鍋爐物料動(dòng)態(tài)平衡的概念,控制鍋爐的運(yùn)行床壓在正常值,盡量避免鍋爐大量排渣。
2) 每次停爐應(yīng)對(duì)冷渣器風(fēng)帽進(jìn)行吹掃,發(fā)現(xiàn)堵塞風(fēng)帽應(yīng)疏通,控制好燃料的粒徑。
3) 鍋爐進(jìn)行排渣,冷渣器應(yīng)交替進(jìn)行;對(duì)進(jìn)入冷渣器的灰渣進(jìn)行充分冷卻,保證冷渣器的運(yùn)行工況。
4)對(duì)冷渣器流化風(fēng)室風(fēng)量進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié),選擇冷渣器各風(fēng)室風(fēng)量的優(yōu)化參數(shù)包括冷渣器最低的流化風(fēng)量,保證冷渣器在任何負(fù)荷下的正常流化。
1.3 冷渣器下灰倉格刪堵塞原因及采取措施
采用倉泵輸灰的鍋爐,其格柵堵塞的主要原因是燃料中的大粒徑煤矸石和大量的排灰量。解決措施是加強(qiáng)燃料的質(zhì)量管理,優(yōu)化煤的分級(jí),對(duì)格柵進(jìn)行預(yù)見性的清理。
在冷渣器的改造方面,河南新鄉(xiāng)電廠做了有力探索,其改造的滾筒式冷渣器運(yùn)行取得了良好效果,該滾筒式冷渣器主要通過變頻器改變滾筒式冷渣器的轉(zhuǎn)速來滿足排渣要求。
2 J閥(旋風(fēng)分離器)故障
2.1 J閥(旋風(fēng)分離器)故障主要原因
1)旋風(fēng)分離器回料不正常。旋風(fēng)分離器因灰位較高而影響了分離器的分離效果,從而使一定量未分離灰進(jìn)入煙道造成空預(yù)器積灰嚴(yán)重,引起J閥入口靜壓波動(dòng)。
2)過高的循環(huán)倍率造成J閥循環(huán)灰量過大,超出J閥流通能力。
3)燃燒工況的突然改變破壞了J閥的循環(huán)。
4)流化風(fēng)配比不恰當(dāng),J閥回料未完全流化。
2.2J閥(旋風(fēng)分離器)故障采取措施
1)發(fā)現(xiàn)回料不正常時(shí),及時(shí)對(duì)旋風(fēng)分離器的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整,必要時(shí)降低鍋爐負(fù)荷;尾部煙道積灰嚴(yán)重時(shí),加強(qiáng)對(duì)其吹灰(注意控制爐膛負(fù)壓),必要時(shí)采用從事故放灰口放灰。
2)適當(dāng)降低冷渣器用風(fēng),適當(dāng)提高二次風(fēng)量的比例,降低燃燒風(fēng)量,保證爐內(nèi)的燃料和床料在爐內(nèi)有足夠的停留時(shí)間,即增加內(nèi)循環(huán)的時(shí)間和數(shù)量,降低旋風(fēng)分離器的物料比例。
3)在燃燒工況突然改變導(dǎo)致循環(huán)被破壞時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)建立新的平衡。
4)加強(qiáng)對(duì)J閥風(fēng)量配比的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),尋找J閥各部分最優(yōu)化參數(shù),選擇合適流化風(fēng)量和松動(dòng) 風(fēng),建議在風(fēng)量調(diào)定且回料正常時(shí),不宜對(duì)該風(fēng)量做隨意變更。
3給煤系統(tǒng)故障
3.1給煤系統(tǒng)故障主要原因
1)CFB鍋爐燃料的顆粒較粗,但燃料中的細(xì)微顆粒在煤質(zhì)中有較大水份時(shí)極容易粘結(jié),從而造成煤倉和給煤線堵塞。
2)煤粒在給煤機(jī)中堵塞、擠壓,從而造成給煤機(jī)鏈條爬坡、斷鏈。
3)煤中雜質(zhì)如編織袋、樹塊進(jìn)入給煤機(jī),造成給煤機(jī)卡澀、堵煤、跳閘和銷子斷。
3.2給煤系統(tǒng)故障解決措施
1) CFB鍋爐的燃煤根據(jù)煤的物理特性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,設(shè)置干煤設(shè)施;有效減少煤中的細(xì)微顆粒(如在煤破碎機(jī)前加設(shè)旁路),防止煤的過度粉碎,減少貼煤的可能性;根據(jù)各廠燃煤的實(shí)際情況,鍋爐煤倉加裝可靠的松動(dòng)裝置,在給煤機(jī)下加裝電動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥,保證給煤的連續(xù)性和均勻性。
2) 對(duì)給煤線做好選型,加強(qiáng)給煤線運(yùn)行中檢查。
3) 加強(qiáng)燃料的管理和質(zhì)量控制,防止不易破碎的雜物進(jìn)入給煤線。
4 CFB鍋爐的磨損和澆注料脫落
4.1 CFB鍋爐的磨損
CFB鍋爐典型特征是煙氣流速較高,煙氣中灰的濃度大,顆粒粒徑大,因而對(duì)爐墻的沖刷嚴(yán)重 。在CFB鍋爐中容易磨損的主要部位有:承壓部件、內(nèi)襯、旋風(fēng)分離器、布風(fēng)板、返料裝置及水冷風(fēng)室。影響磨損的主要因素有:燃料特性、床料特性、物料循環(huán)方式、運(yùn)行參數(shù)、受熱面結(jié)構(gòu)和布置方式。
其解決措施是:選擇合適的防磨材料及澆注料;采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);對(duì)材料表面進(jìn)行特殊處理,鍋爐磨損嚴(yán)重部位應(yīng)增加防磨襯墊;運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)鍋爐燃燒參數(shù)的調(diào)整,控制床溫變化幅度在允許值;注意煤質(zhì)質(zhì)量。
4.2 澆注料脫落
鍋爐頻繁的啟停、不恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施可能導(dǎo)致爐內(nèi)澆筑料在膨脹和收縮過程中的脫落。爐內(nèi)澆筑料應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)不同部位的溫度、磨損條件、耐磨材料的性質(zhì)、抗震特性、熱膨脹性及價(jià) 格因素綜合考慮,選擇既耐磨又具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度材料,耐火材料的澆注需要有資質(zhì)的專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行。對(duì)耐磨材澆注料脫落部位進(jìn)行修補(bǔ)前,應(yīng)將原來的澆注料盡量打掉,使之露出抓釘,對(duì)缺少抓釘?shù)牟课粦?yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊后方可進(jìn)行修補(bǔ),修補(bǔ)后的部位應(yīng)進(jìn)行固化烘干。在時(shí)間允許的前提下,烘爐前應(yīng)對(duì)大面積更換的耐火材料進(jìn)行自然干燥,在耐火材料的養(yǎng)護(hù)階 段應(yīng)特別注意耐火材料的養(yǎng)護(hù)。不能過度追求經(jīng)濟(jì)利益而縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間,應(yīng)嚴(yán)格按照材料的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行。
5 CFB鍋爐膨脹問題
鍋爐爐膛、旋風(fēng)分離器、尾部煙道有不同的膨脹中心,因此鍋爐的許多部件連接采用了膨脹節(jié)連接,如鍋爐到旋風(fēng)分離器進(jìn)口、旋風(fēng)分離器出口到水平煙道等。鍋爐在冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)部件之間的不同膨脹度,膨脹節(jié)惡劣的工作環(huán)境,鍋爐負(fù)荷的升降導(dǎo)致的床溫變化,鍋爐頻繁的啟停,使膨脹節(jié)容易在交變應(yīng)力下?lián)p壞,因此運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)床溫的控制。各膨脹節(jié)特別 是床下水冷風(fēng)室和回料系統(tǒng)的膨脹節(jié),在金屬膨脹節(jié)能夠滿足各方面的膨脹要求時(shí),應(yīng)考慮 換成金屬膨脹節(jié);充分利用停爐機(jī)會(huì),對(duì)膨脹節(jié)進(jìn)行檢查、修補(bǔ)、更換。非金屬膨脹節(jié)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮通風(fēng)以及防止積灰和煤粉導(dǎo)致?lián)p壞;在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮對(duì)不同的膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。
在這些故障中,不難看出,鍋爐的燃料導(dǎo)致了許多故障。因此,在鍋爐大型化設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)考慮對(duì)燃料預(yù)處理做出優(yōu)化設(shè)計(jì),如使燃料的水份降低,煤質(zhì)更具有寬篩分特點(diǎn),進(jìn)一步降低煤中煤矸石含量等。通過燃料的預(yù)處理改善燃料特性,將直接降低冷渣器、J閥(旋風(fēng) 分離器)、給煤系統(tǒng)、鍋爐的磨損等故障率,使鍋爐的可用率得到保證。