0、前言
    某廠300 MW循環(huán)流化床鍋爐(DG1025/17. 45 -Ⅱ16)采用單汽包、自然循環(huán)，循環(huán)流化床燃燒方式，主要由1個(gè)膜式水冷壁爐膛，3臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器和1個(gè)由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)三部分組成，已于2008年投產(chǎn)。其設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)在于特大型、單床面布風(fēng)裝置以及三分離器M型不對(duì)稱布置，并且分離器尺寸也相對(duì)于原135 MW分離器有較大增加。鍋爐布置示意圖如圖1，鍋爐爐膛高38.9 m，寬28. 275m，深8.439m；布風(fēng)板寬28.275 m，深4.006 m；整個(gè)爐膛以標(biāo)高18.471 m為界，分為上、下兩部分；下部縱向剖面由于前、后墻水冷壁與水平面相交角度為75。而成為梯形，其下部耐磨材料交界處采用外彎結(jié)構(gòu)防磨。采用3臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器，內(nèi)空8.5 m(耐火材料內(nèi)表面，原135MW -般小于8.0 m)，分離器中心筒內(nèi)空為4.125 m。旋風(fēng)分離器中心筒采用高溫高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨損的RA - 253MA鋼板卷制而成。
    風(fēng)煙系統(tǒng)示意圖如圖2所示。從一次風(fēng)機(jī)出來(lái)的空氣分成四路送入爐膛：第一路，經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱風(fēng)從兩側(cè)墻進(jìn)入爐膛底部的水冷風(fēng)室，通過(guò)布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽使床料流化，并形成向上通過(guò)爐膛的氣固兩相流；第二路，經(jīng)空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)播煤系統(tǒng)，用于爐前氣力播煤；第三路，經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱風(fēng)作為床上助燃油槍用風(fēng)，第四路，一部分未經(jīng)預(yù)熱的冷一次風(fēng)作為給煤皮帶的密封用風(fēng)。經(jīng)二次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后的二次風(fēng)直接經(jīng)爐膛下部前后墻的二次風(fēng)箱分二層送入爐膛。上二次風(fēng)前、后墻個(gè)8個(gè)噴口均勻布置；下二次風(fēng)前墻8個(gè)噴口，后墻6個(gè)噴口。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    這種特大床面，三分離器不對(duì)稱布置方式是第一次應(yīng)用于工程實(shí)際，特大床面對(duì)流化均勻性的影響，以及三分離器不對(duì)稱布置對(duì)分離回料均勻性及爐膛影響等需要詳細(xì)的試驗(yàn)測(cè)試分析。本文針對(duì)該鍋爐主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)，進(jìn)行了詳細(xì)鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)。
1、試驗(yàn)
    試驗(yàn)在完成鍋爐主要部件靜態(tài)檢查、鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)輔機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)、二次風(fēng)擋板調(diào)節(jié)特性及調(diào)平、風(fēng)量測(cè)量裝置的流量系數(shù)標(biāo)定、爐膛布風(fēng)裝置阻力特性測(cè)試、布風(fēng)裝置的布風(fēng)均勻性檢查、料層阻力特性測(cè)試、臨界流化風(fēng)量的測(cè)量等試驗(yàn)內(nèi)容外，還著重進(jìn)行了3個(gè)分離器，回料器回料均勻性檢查。
1.1靜態(tài)檢查
    冷態(tài)試驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)爐膛、風(fēng)煙道、回料器、分離器、各風(fēng)門擋板進(jìn)行靜態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)爐膛風(fēng)帽有十幾個(gè)松動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行緊固處理后，才進(jìn)行下一步試驗(yàn)工作。檢查結(jié)果表明，鍋爐安裝結(jié)束后，由于經(jīng)過(guò)中低溫烘爐，鍋爐風(fēng)帽有可能出現(xiàn)松動(dòng)，對(duì)風(fēng)帽進(jìn)行全面檢查很有必要。
1.2沿爐膛寬度方向二次風(fēng)風(fēng)量分配特性
    沿爐膛寬度方向二次風(fēng)量分配對(duì)鍋爐熱態(tài)燃燒應(yīng)有較大影響。由于該鍋爐二次風(fēng)風(fēng)箱布置在爐前后墻，風(fēng)箱長(zhǎng)度達(dá)到28. 275 m，上二次風(fēng)前后墻各8個(gè)二次風(fēng)門沒(méi)有可調(diào)擋板（下二次風(fēng)有），因此需要測(cè)量沿爐膛寬度方向二次風(fēng)量分配的分配特性。測(cè)量的各噴口速度見(jiàn)圖3。由圖可以看出，沿爐膛寬度方向，上二次風(fēng)分配比較均勻，偏差一般在10%以內(nèi)；個(gè)別點(diǎn)風(fēng)速偏差較大可能為風(fēng)速測(cè)量誤差引起；而并沒(méi)有出現(xiàn)以前類似風(fēng)箱馬鞍型分配特性。
1.3風(fēng)量測(cè)量裝置標(biāo)定
    在熱態(tài)下，對(duì)一次風(fēng)風(fēng)量、二次風(fēng)風(fēng)量以及各上、下二次風(fēng)進(jìn)行了風(fēng)量標(biāo)定；選擇8個(gè)播煤風(fēng)中的2個(gè)進(jìn)行了風(fēng)量標(biāo)定（給出標(biāo)定結(jié)果），對(duì)其它播煤風(fēng)則作了風(fēng)門開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)風(fēng)量變化的影響檢查；對(duì)于回料器各風(fēng)量測(cè)點(diǎn)，由于測(cè)量需要的直管段很短，很難保證測(cè)量準(zhǔn)確性，沒(méi)有進(jìn)行標(biāo)定，而著重進(jìn)行了風(fēng)門開(kāi)度對(duì)風(fēng)量測(cè)點(diǎn)測(cè)量參數(shù)影響變化檢查，實(shí)際風(fēng)量隨風(fēng)門變化線性較好。
    流化風(fēng)量測(cè)量裝置1套為2個(gè)風(fēng)量測(cè)量一次元件對(duì)稱布置取樣后并聯(lián)，送人1個(gè)差壓變送器，低風(fēng)量時(shí)測(cè)量裝置線性較差；后改為2個(gè)風(fēng)量測(cè)量一次元件對(duì)稱布置取樣分別單獨(dú)送入2個(gè)差壓變送器，分別計(jì)算風(fēng)量再平均，測(cè)量線性好，標(biāo)定系數(shù)也較好。
1.4布風(fēng)板阻力特性試驗(yàn)
    在布風(fēng)板不鋪床料的情況下，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，維持爐膛出口負(fù)壓不變，調(diào)整一次風(fēng)量，記錄各工況下水冷風(fēng)室壓力和爐內(nèi)密相區(qū)下部床壓，二者的差值即為布風(fēng)板阻力。因空氣密度隨溫度升高而變小，熱態(tài)下布風(fēng)板阻力關(guān)系特性與冷態(tài)不同，通過(guò)溫度修正，可得出相應(yīng)熱態(tài)工況下的一次風(fēng)量與布風(fēng)板阻力關(guān)系曲線。溫度修正時(shí)選取實(shí)際運(yùn)行工況下熱一次風(fēng)溫度進(jìn)行修正。試驗(yàn)得到的冷態(tài)布風(fēng)板阻力特性曲線見(jiàn)圖4。對(duì)其進(jìn)行擬合，并進(jìn)行溫度修正后的熱態(tài)布風(fēng)阻力公式如式(1)。
    根據(jù)此公式，計(jì)算得到設(shè)計(jì)額定運(yùn)行工況（熱風(fēng)溫度275℃，流化風(fēng)量34萬(wàn)），布風(fēng)板阻力是3. 51 kPa。
1.5布風(fēng)裝置布風(fēng)均勻性試驗(yàn)
    布風(fēng)板的均勻性好壞是流化床鍋爐能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。布風(fēng)板不均勻會(huì)造成床料的不均勻，會(huì)導(dǎo)致熱運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部死區(qū)，引起溫度不均勻，從而引起結(jié)渣。試驗(yàn)時(shí)，先在布風(fēng)板上鋪設(shè)0.9 m厚的床料，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，逐漸增大一次風(fēng)量風(fēng)量，在床料流化狀態(tài)下，突然停止送風(fēng)，進(jìn)入爐內(nèi)檢查床料的平整程度。檢查結(jié)果是床料表面平整，粗細(xì)顆粒分層明顯。這表明風(fēng)帽布風(fēng)均勻，流化良好，能夠達(dá)到熱態(tài)運(yùn)行的要求。值得注意的是，爐膛4個(gè)角部明顯有較多細(xì)顆粒堆積，但是細(xì)顆粒層下面，較粗顆粒并沒(méi)有同樣形成堆積。這表明在角部堆積的細(xì)顆粒主要是停風(fēng)機(jī)后沿壁面滑落下來(lái)的細(xì)顆粒相對(duì)較多引起的；同時(shí)，該類風(fēng)箱角部進(jìn)風(fēng)量相對(duì)較小也是其中原因之一。熱態(tài)試運(yùn)時(shí)，角部爐膛溫度值得關(guān)注。試驗(yàn)床料為電廠原135 MW循環(huán)流化床機(jī)組鍋爐排渣，篩分粒徑分布如表1。
1.6臨界流化風(fēng)量測(cè)量及料層阻力特性試驗(yàn)
    臨界流化風(fēng)量是指床料從固定狀態(tài)到流化狀態(tài)所需的最小風(fēng)量，它是鍋爐運(yùn)行時(shí)最低的一次風(fēng)量。測(cè)量臨界流化風(fēng)量的方法是在布風(fēng)板上鋪上一定厚度的床料，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，逐漸增加一次風(fēng)量，初始階段隨著一次風(fēng)量增加，床壓逐漸增大；當(dāng)風(fēng)量超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，繼續(xù)增大一次風(fēng)量，床壓將不再增加，該風(fēng)量值即為臨界流化風(fēng)量。把一次風(fēng)量和料層阻力繪制在同一坐標(biāo)系中即得到料層阻力特性曲線，根據(jù)此曲線可以得出臨界流化風(fēng)量。
    試驗(yàn)前，先鋪設(shè)約900 mm厚的床料。試驗(yàn)時(shí)，先逐步加大流化風(fēng)量至完全流化后，逐步減小流化風(fēng)量至最小（只啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)）。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的流化風(fēng)量與料層阻力特性曲線見(jiàn)圖5。從圖5中可以看出，臨界流化風(fēng)量約為17.3萬(wàn)Nm3/h。需要說(shuō)明的是，該臨界流化風(fēng)量是在試驗(yàn)時(shí)風(fēng)量測(cè)點(diǎn)的指示值。當(dāng)風(fēng)煙道擋板等改變時(shí)，其對(duì)風(fēng)量測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果影響較大。因此，每次鍋爐啟動(dòng)前，都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)流化試驗(yàn)。為確保機(jī)組運(yùn)行時(shí)床料流化良好，目前流化風(fēng)量低保護(hù)定值仍選擇17.3萬(wàn)Nm3/h，但建議實(shí)際運(yùn)行中控制流化風(fēng)量不低于21萬(wàn)Nm3/h。
    流化風(fēng)量試驗(yàn)結(jié)束后，停運(yùn)風(fēng)機(jī)檢查料層厚度約為0.8 m。充分流化后的阻力特性試驗(yàn)表明，0. 95 m厚的床料料層阻力約為10.4 kPa，0. 87 m厚的床料料層阻力約為9.6 kPa。這表明，試驗(yàn)時(shí)，在床料充分流化后，每0.1 m厚的料層對(duì)應(yīng)料層阻力約為1.1 kPa。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
1.7三分離器不對(duì)稱布置對(duì)回料均勻性影響檢查
在完成回料器冷態(tài)試驗(yàn)，如回料器回料風(fēng)及流化風(fēng)風(fēng)量測(cè)點(diǎn)及風(fēng)門特性檢查試驗(yàn)，著重針對(duì)該鍋爐三分離器布置方式對(duì)回料均勻性影響進(jìn)行檢查。在保持高壓流化風(fēng)機(jī)停運(yùn)，一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行約2h后，打開(kāi)所有回料器入孔門，檢查3個(gè)分離器分離回到回料器的回料量。檢查結(jié)果表明3個(gè)分離器分離下來(lái)，回到回料器床料量較為均勻，偏差不大。由此可推斷，在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，如果爐膛床溫分布較為均勻，3個(gè)分離器回料量偏差應(yīng)該不大。
2、與135 MW級(jí)流化床鍋爐對(duì)比
    相對(duì)于135 MW流化床鍋爐而言，300 MW循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)板面積大幅度增加，分離器尺寸也大大增加。在布風(fēng)板面積增加的情況下，布風(fēng)阻力如何變化，對(duì)爐膛床料流化均勻性的影響非常大。對(duì)幾種典型流化床鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)空床阻力對(duì)比見(jiàn)表2。分離器的結(jié)構(gòu)尺寸放大，分離效率能否達(dá)到原135 MW分離效果，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)證明。而流化速度、流化風(fēng)量與爐型、試驗(yàn)床料特性均有較大關(guān)系，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可比性不是很大，此處不做比較。
3、結(jié)  論
    對(duì)某廠300 MW循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了仔細(xì)地冷態(tài)試驗(yàn)。結(jié)果表明：沿爐膛寬度方向二次風(fēng)風(fēng)量分配比較均勻，偏差小于10%；三分離器非對(duì)稱布置方式，3個(gè)分離器分離回料量較為均勻；額定工況下，布風(fēng)板阻力約3.5 kPa．相對(duì)于原135 MW的設(shè)計(jì)有所增加；臨界流化風(fēng)量約17.3萬(wàn)Nm3 /h，但鑒于機(jī)組運(yùn)行安全性，建議實(shí)際運(yùn)行時(shí)的機(jī)組流化風(fēng)量不低于21萬(wàn)Nm3 /h。試驗(yàn)結(jié)果為鍋爐熱態(tài)運(yùn)行調(diào)整提供了指導(dǎo)信息。