0、引言
    循環(huán)流化床(CFB)鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式．是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式…。云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司2x300 MW CFB機(jī)組，分別于2006年6月3日和8月27日，相繼完成168 h試運(yùn)，投入了商業(yè)運(yùn)營。該機(jī)組鍋爐系哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司采用法國ALSTOM公司技術(shù)設(shè)計(jì)和制造的1 025 t/h亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、半露天島式布置鍋爐。與670 t/h以下CFB鍋爐相比，該鍋爐增加了4個(gè)外置式換熱器，解決了大型CFB鍋爐受熱面在尾部難以布置的問題，其過熱蒸汽、再熱蒸汽溫度以及床溫等參數(shù)控制與無外置式換熱器CFB鍋爐區(qū)別較大。該文以實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對300 MW CFB鍋爐外置式換熱器對參數(shù)的調(diào)節(jié)特性做出分析。
1、物料循環(huán)系統(tǒng)
    該爐物料循環(huán)由內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)組成。內(nèi)循環(huán)處于爐膛內(nèi)部密相區(qū)，外循環(huán)系統(tǒng)則由爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成。在一次風(fēng)的流化作用下．稀相區(qū)小顆粒物料隨煙氣進(jìn)入燃燒室左右兩側(cè)4個(gè)內(nèi)徑為8.3 m的高溫絕熱旋風(fēng)分離器，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，煙氣中夾帶的較大粒徑固體顆粒落入各自對應(yīng)的回料閥。每一回料閥一側(cè)與爐膛相連，另一側(cè)與對應(yīng)外置式換熱器相連。分離器分離下來的高溫物料，進(jìn)入回料閥后，一部分直接返送回爐膛．另一部分進(jìn)入外置式換熱器，最終分別以高溫和低溫物料的狀態(tài)返回爐膛．回料閥為非機(jī)械型單回路自平衡式．回料閥的作用是將分離器分離下來的高溫物料返送回爐膛，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料及石灰石的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)。在鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)的物料主要由床料、給煤、給煤中的灰、未反應(yīng)的石灰石、石灰石脫硫反應(yīng)產(chǎn)物等構(gòu)成。這些物料在從布風(fēng)板下送入的一次風(fēng)和從布風(fēng)板上送入的二次風(fēng)的作用下處于流化狀態(tài)，部分顆粒被煙氣夾帶在爐膛內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)。在爐膛的不同高度上，較粗的固體顆粒將沿著爐膛邊壁下落．形成物料的內(nèi)循環(huán)，計(jì)算內(nèi)循環(huán)量為6000t/h左右：較細(xì)的固體顆粒被煙氣夾帶進(jìn)入高溫絕熱旋風(fēng)分離器，進(jìn)行氣固兩相分離，絕大部分顆粒被分離下來，一部分通過回料閥直接返回爐膛．另一部分通過外置式換熱器再返送爐膛，形成物料的外循環(huán)，計(jì)算外循環(huán)量為2500t/h左右，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。
2、外置式換熱器結(jié)構(gòu)及作用
    外置式換熱器實(shí)際上是一個(gè)細(xì)顆粒的鼓泡流化床。4個(gè)外置式換熱器對稱布置于爐膛下部兩側(cè)，外置式換熱器裝于構(gòu)架鋼梁上，與回料閥的膨脹差是通過安裝在連接灰道上的膨脹節(jié)來解決。外置式換熱器外殼由8=8 mm碳鋼材料制成，頂板和布風(fēng)板由8=10 mm碳鋼材料制成．內(nèi)襯厚度為150 mm的絕熱材料和耐磨耐火材料。靠近爐前的2個(gè)外置式換熱器為高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器，由3個(gè)分室組成。第1室為空室，不布置受熱面；第2室布置有高溫再熱器，用HTR表示；第3室布置有低溫過熱器，用LTS表示。高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器主要作用是通過調(diào)整其進(jìn)料錐形閥的開度來調(diào)節(jié)再熱汽溫�？拷鼱t后的2個(gè)外置式換熱器為中溫過熱器外置式換熱器，由2個(gè)分室組成。第1室為空室，不布置受熱面：第2室布置有中溫過熱器I和中溫過熱器Ⅱ，分別用ITS，和ITS2表示。中溫過熱器外置式換熱器的主要作用是通過調(diào)整其進(jìn)料錐形閥的開度來調(diào)節(jié)爐膛床溫。外置式換熱器各室由水冷隔墻分隔而成，其內(nèi)冷卻水由冷渣泵提供。每個(gè)分室都布置有布風(fēng)板和風(fēng)箱，流化風(fēng)由高壓流化風(fēng)機(jī)供給。外置式換熱器的設(shè)置解決了隨著鍋爐容量的增大，鍋爐受熱面布置困難的矛盾，使受熱面的布置更加靈活。外置式換熱器入口設(shè)有錐形閥，通過調(diào)整錐形閥的開度來控制外置式換熱器和回料閥循環(huán)物料的分配量．從而實(shí)現(xiàn)了床溫和再熱蒸汽溫度分開調(diào)節(jié)和控制的目的，使調(diào)節(jié)更方便可靠．更有利于鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃，另外也避免了使用再熱器噴水減溫時(shí)影響整個(gè)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的弊端。
3、外置式換熱器的投運(yùn)和停運(yùn)
3.1  外置式換熱器的投運(yùn)
3.1.1  啟動(dòng)前加裝床料
    啟動(dòng)床料可用河沙或渣倉底渣。如果選用河沙做啟動(dòng)床料，應(yīng)控制砂子中的鈉、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以免引起床料結(jié)焦，并要求沙子最大粒徑不超過0.6 mm。如果選用渣倉底渣做啟動(dòng)床料，要求底渣粒徑小于lmm．最大粒徑不超過3mm。啟動(dòng)前通過外置式換熱器門孔實(shí)現(xiàn)填充床料，初始床料的高度要低于受熱面的頂部，約為受熱面高度的80%。
3.1.2啟動(dòng)期間加床料
    (1)啟動(dòng)期間回料閥填充床料是依靠物料的外循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，外置式換熱器是通過開啟外置式換熱器進(jìn)料的錐形閥完成最終加床料。當(dāng)循環(huán)物料量足夠大時(shí)．回料閥的床料填滿后，再緩慢開啟錐形閥對外置式換熱器填加床料。在此過程中必須保持爐膛總壓降A(chǔ)P不能降至15kPa以下．必要時(shí)向爐膛投床料以維持爐膛總壓降△只恒定不變。當(dāng)外置式換熱器所有風(fēng)室壓力不再增加，并趨于穩(wěn)定在某一數(shù)值．說明已完成了啟動(dòng)期間外置式換熱器加床料。一般情況下，此過程在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后帶低負(fù)荷20 MW之前完成，此時(shí)相應(yīng)的床溫將高于650℃。
3.1.3換熱器投運(yùn)
    首先將所有錐形閥關(guān)閉且調(diào)至手動(dòng)狀態(tài)．投入所有錐形閥、分室隔墻冷卻水。然后將二次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板和上二次風(fēng)擋板打開．以建立鍋爐風(fēng)煙回路自然通道。點(diǎn)火初期，外置式換熱器內(nèi)物料的溫度很低，當(dāng)蒸汽通過外置式換熱器內(nèi)受熱面的時(shí)候．部分蒸汽將被冷凝，此時(shí)必須保持外置式換熱器內(nèi)受熱面的疏水暢通。在開始任一個(gè)外置式換熱器流化之前，必須強(qiáng)制開啟高壓旁路至最小閥位5%,防止外置式換熱器干燒。當(dāng)主蒸汽流量達(dá)到150t/h．開始進(jìn)行外置式換熱器的流化，且根據(jù)汽輪機(jī)沖動(dòng)對汽溫的要求，將相應(yīng)的錐形閥置于10%～30%開度。檢查各外置式換熱器流化風(fēng)量：入口500m3／h;空室1850m3/h;ITS室6600 m3/h:LTS、HTR室7600m3/h。
    在整個(gè)投運(yùn)過程中．通過汽輪機(jī)高壓旁路調(diào)節(jié)過熱汽壓、低壓旁路調(diào)節(jié)再熱汽壓，減溫水量控制過熱汽溫．外置式換熱器錐形閥開度控制再熱汽溫等調(diào)節(jié)手段對汽壓、汽溫、床溫加以控制，從而順利實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、定速，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、帶負(fù)荷。
    熱態(tài)啟動(dòng)過程中．為了得到較高的汽溫，避免汽輪機(jī)負(fù)溫差啟動(dòng)，必須投運(yùn)外置式換熱器．故而必須建立一個(gè)物料循環(huán)流態(tài)，且床溫高于760℃．此時(shí)鍋爐燃燒強(qiáng)度必須足夠大，初始燃燒強(qiáng)度大于20%。
3.2外置式換熱器的停運(yùn)
3.2.1  正常停爐時(shí)的停運(yùn)
    首先減少給煤量．逐漸降低鍋爐負(fù)荷和床溫．同時(shí)適當(dāng)關(guān)小外置式換熱器進(jìn)料錐形閥。逐步開啟汽輪機(jī)高、低壓旁路，按滑停曲線降溫、降壓、減負(fù)荷。然后停運(yùn)給煤線，保持風(fēng)機(jī)運(yùn)行，繼續(xù)冷爐。打開各外置式換熱器進(jìn)料錐形閥，排空回料閥內(nèi)的物料。如果準(zhǔn)備對外置式換熱器受熱面進(jìn)行防磨防爆檢查，則打開事故排灰閥排空外置式換熱器。
3.2.2壓火操作時(shí)的停運(yùn)
    在壓火處理鍋爐缺陷時(shí)．要進(jìn)行熱態(tài)停爐，鍋爐要保持能夠再次快速熱態(tài)啟動(dòng)的狀態(tài)．還要防止外置式換熱器中受熱面過熱超溫．所以首先關(guān)閉外置式換熱器進(jìn)料錐形閥．停止外置式換熱器的流化．再進(jìn)行鍋爐壓火的操作。
4、外置式換熱器對鍋爐溫度參數(shù)的影響和控制
    由于300 MW CFB鍋爐獨(dú)特的外置式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，流經(jīng)外置式換熱器的風(fēng)、煙、灰量將引起鍋爐各溫度參數(shù)的變化，尤其過熱汽溫、再熱汽溫及床溫。因此，在運(yùn)行中可利用這一特性，通過調(diào)整外置式換熱器的進(jìn)料量分配，來實(shí)現(xiàn)對這些溫度參數(shù)的控制。
4.1過熱汽溫
    過熱器系統(tǒng)由包墻過熱器、過熱器吊掛管、低溫過熱器、中溫過熱器I、中溫過熱器Ⅱ、高溫過熱器組成。其中，中溫過熱器I、中溫過熱器Ⅱ布置在中溫過熱器外置式換熱器中．低溫過熱器布置在高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器中，其他過熱器都布置在尾部煙道中。在低溫過熱器與中溫過熱器I之間、中溫過熱器I與中溫過熱器Ⅱ之間、中溫過熱器Ⅱ與高溫過熱器之間管道上，分別布置有一、二、三級噴水減溫器．
    LTS和ITS所在外置式換熱器腔室內(nèi)物料量的變化．必然會(huì)導(dǎo)致過熱汽溫的變化，可通過噴水減溫器來控制過熱汽溫在所需溫度范圍內(nèi)。升降負(fù)荷時(shí)，對汽溫的變化趨勢要提前做好研判．并適當(dāng)超前開大或關(guān)小對應(yīng)進(jìn)料錐形閥的開度。為防止過熱器管壁超溫，過熱器出、入口汽溫應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：低溫過熱器入口汽溫不高于361℃，出口汽溫不高于385℃：中溫過熱器I入口汽溫不高于381℃．出口汽溫不高于412℃：中溫過熱器Ⅱ入口汽溫不高于404℃．出口汽溫不高于475℃：高溫過熱器入口汽溫不高于454℃，出口汽溫不高于540℃。
4.2再熱汽溫
    再熱汽溫通過改變高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器進(jìn)料錐形閥開度來控制。開度增大，進(jìn)入其中的灰量增加，換熱加強(qiáng)，再熱汽溫升高；反之再熱汽溫降低。在低溫再熱器入口處設(shè)置有事故噴水．當(dāng)再熱汽溫突然升高，且外置式換熱器進(jìn)料錐形閥已關(guān)至最小，但再熱汽溫仍有上升趨勢時(shí)，可用事故噴水。要謹(jǐn)慎控制事故噴水量，以防再熱汽溫降得過快，而且投入時(shí)間不宜過長。再熱汽溫發(fā)生波動(dòng)，還可通過改變高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器的流化風(fēng)量．增強(qiáng)或減弱再熱器與循環(huán)物料的熱交換來實(shí)現(xiàn)對再熱汽溫的輔助調(diào)節(jié)。
    為了防止再熱器管壁超溫．再熱器入口／出口汽溫應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：低溫再熱器入口汽溫不高于327℃，出口汽溫不高于416℃：高溫再熱器人口汽溫不高于416℃．出口汽溫不高于540℃。
4.3爐膛床溫
    床溫由燃料放熱與爐膛和外置式換熱器吸熱的平衡關(guān)系所決定，床溫設(shè)計(jì)值為850℃。各外置式換熱器進(jìn)料量對床溫有很大影響．高溫物料進(jìn)入其中后經(jīng)受熱面冷卻進(jìn)入爐膛，影響床溫；所以改變其進(jìn)料錐形閥開度可改變床溫。由于高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器用以調(diào)整再熱汽溫，床溫就由中溫過熱器外置式換熱器進(jìn)料錐形閥的開度來調(diào)整。進(jìn)料錐形閥開度增大．進(jìn)入其中的灰量增加，從而進(jìn)入爐膛的冷灰量增加，床溫降低，反之床溫升高。
    由于系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間及其他因素的影響．這些錐形閥的開度與負(fù)荷成正比例關(guān)系，在改變鍋爐負(fù)荷時(shí)．應(yīng)及時(shí)調(diào)整布置有過熱器的外置式換熱器進(jìn)料錐形閥的開度，從而控制床溫趨于穩(wěn)定。
    此外．還有一些其他手段可對爐膛溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制．例如：改變一次風(fēng)占總風(fēng)量的百分比；改變上部二次風(fēng)占總二次風(fēng)的百分比：改變爐膛總壓差△P1；改變過�？諝庀禂�(shù)等。
    調(diào)整床溫的同時(shí)．要保證分離器出口溫度在900℃以下。分離器出口煙溫出現(xiàn)偏差時(shí)，錐形閥的開度以及左右兩側(cè)過熱器減溫水量也將出現(xiàn)偏差．要及時(shí)調(diào)整外置式換熱器左右兩側(cè)進(jìn)料錐形閥的開度，必要時(shí)再通過改變兩側(cè)給煤量的偏置，使?fàn)t膛左右兩側(cè)床溫趨于平衡．
5、外置式換熱器異常原因分析及處理
5.1 回爐膛非金屬膨脹節(jié)爆破
5.1.1 原因
    (1)非金屬膨脹節(jié)質(zhì)量差，內(nèi)襯不銹鋼金屬網(wǎng)破損．從而造成非金屬膨脹節(jié)最外層蒙皮撕裂。
    (2)風(fēng)燃器超溫至950℃以上，引起外置式換熱器回爐膛非金屬膨脹強(qiáng)度降低而損壞。
    (3)鍋爐“翻床”，外置式換熱器回爐膛的物料通道被堵塞，而流化風(fēng)壓一直維持在55 kPa，沒有按規(guī)定適當(dāng)減少至30 kPa．導(dǎo)致外置式換熱器內(nèi)超壓．造成外置式換熱器回爐膛的非金屬膨脹節(jié)發(fā)生爆破。
5.1.2處理
    迅速關(guān)小外置式換熱器迸料錐形閥．減少外置式換熱器的進(jìn)料，降低鍋爐負(fù)荷，減少物料的外循環(huán)量。根據(jù)檢修要求，請示中調(diào)同意，按鍋爐壓火的預(yù)案處理。
5.2不進(jìn)料
5.2.1  原因
    (1)外置式換熱器錐形閥打不開，錐形閥執(zhí)行器有問題。
    (2)外置式換熱器錐形閥口附近結(jié)焦或脫落的澆注料堵住外置式換熱器進(jìn)料錐形閥。
    (3)由于外置式換熱器空室流化風(fēng)量偏小，引起回料閥至外置式換熱器空室的斜管堵塞，導(dǎo)致外置式換熱器不進(jìn)料。
5.2.2處理
    安排檢修人員檢查、處理錐形閥執(zhí)行器。頻繁開關(guān)錐形閥，反復(fù)用壓縮空氣吹掃，適當(dāng)增加回料閥流化風(fēng)量，促使大焦塊或澆注料松動(dòng)后排入外置式換熱器，恢復(fù)外置式換熱器進(jìn)料。如果是外置式換熱器進(jìn)料斜管堵塞，則關(guān)小錐形閥，適當(dāng)提高流化風(fēng)母管壓力，開大外置式換熱器空室流化風(fēng)調(diào)節(jié)檔板，同時(shí)借助外置式換熱器空室壓縮空氣進(jìn)行輔助吹掃。待有流化風(fēng)量指示后．說明外置式換熱器恢復(fù)了流化。關(guān)閉壓縮空氣吹掃手動(dòng)門．再緩慢恢復(fù)流化風(fēng)母管壓力，逐漸開大錐形閥開度至適當(dāng)位置。若采取上述措施仍無效，則開啟外置式換熱器空室事故排灰門排灰，直至外置式換熱器進(jìn)料為止。
5.3不流化
5.3.1原因
    (1)外置式換熱器風(fēng)室積灰嚴(yán)重。
    (2)外置式換熱器物料板結(jié)。
    (3)外置式換熱器各分室流化風(fēng)壓下降或流化風(fēng)門故障。
    (4)外置式換熱器隔墻耐火磚脫落。
    (5)錐形閥異常，導(dǎo)致外置式換熱器進(jìn)料量過大，造成外置式換熱器無法流化。
5.3.2處理
    通過提高外置式換熱器流化風(fēng)母管壓力，用壓縮空氣吹掃、疏通，外置式換熱器事故放灰等手段來處理．
    若是外置式換熱器隔墻耐火磚脫落，則采取將床料溢過耐火磚脫落的外置式換熱器分室，促使床料在其他外置式換熱器分室繼續(xù)流化換熱，待有停爐機(jī)會(huì)時(shí)再徹底處理。
    如果是因?yàn)橥庵檬綋Q熱器進(jìn)料量過大，致使外置式換熱器無法流化，應(yīng)采取關(guān)小錐形閥，逐室排灰疏通的方法．直至外置式換熱器恢復(fù)流化為止。
5.4錐形閥卡澀
5.4.1原因
    (1)外置式換熱器錐形閥執(zhí)行器的問題，造成錐形閥卡澀。
    (2)錐形閥長時(shí)間大開度運(yùn)行（50%以上），外置式換熱器內(nèi)由于流化不暢或溫度過高，在錐形閥口形成一些焦塊．造成錐形閥卡澀。
    (3)澆注料脫落，恰好卡住錐形閥。
5.4.2處理
    安排檢修人員檢查、處理錐形閥執(zhí)行器。運(yùn)行人員打開卡澀的錐形閥壓縮空氣風(fēng)門，吹掃5—10min，若錐形閥輕度卡澀，一般就能活動(dòng)了。若采取上述措施無效時(shí)．保持用壓縮空氣繼續(xù)吹掃，就地手搖錐形閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來回活動(dòng)錐形閥。如果仍不見效，應(yīng)配合檢修人員用鉸鏈強(qiáng)制開啟或關(guān)閉錐形閥。在此過程中．注意壓縮空氣吹掃時(shí)間不宜過長，錐形閥一旦活動(dòng)，應(yīng)立即關(guān)閉吹掃風(fēng)門，防止壓縮空氣吹掃時(shí)間過長．造成外置式換熱器錐形閥磨損吹壞。
5.5爆管
5.5.1原因
    (1)受熱面管材質(zhì)有問題。
    (2)安裝焊接質(zhì)量差。
    (3)由于汽溫控制不當(dāng)，導(dǎo)致受熱面管壁運(yùn)行時(shí)經(jīng)常超溫、過熱。
    (4)外置式換熱器流化風(fēng)量偏大，局部形成煙氣渦流，造成外置式換熱器管壁局部沖刷磨損。
    (5)過熱蒸汽品質(zhì)惡化，致使受熱面管壁內(nèi)部結(jié)垢、積鹽、腐蝕。
5.5.2處理
    立即關(guān)閉錐形閥，降低鍋爐負(fù)荷至最低，申請中調(diào)停爐。汽輪機(jī)打閘后，開啟汽輪機(jī)旁路，開啟爐側(cè)疏水，間斷打開鍋爐過熱器出口PCV閥，對鍋爐進(jìn)行泄壓。繼續(xù)保持風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對爐膛、外置式換熱器通風(fēng)冷卻。采用逐室增加流化風(fēng)的手段，將外置式換熱器的物料排至爐膛及冷渣器。先全開外置式換熱器緊靠爐膛分室下面的流化風(fēng)門．再全開中間分室下面的流化風(fēng)門，最后全開空室的流化風(fēng)門。打開外置式換熱器事故排灰門排灰。汽包壓力降至1.0 MPa時(shí)，對鍋爐進(jìn)行帶壓放水。床溫降至54℃時(shí)，停運(yùn)所有風(fēng)機(jī)。做好檢修措施后，搶修人員開始處理外置式換熱器爆管。
6、結(jié)語
    通過近1a的實(shí)踐．基本熟悉了國產(chǎn)化300 MWCFB鍋爐外置式換熱器的特性，逐步掌握了外置式換熱器故障的處理方法．為300 MW循環(huán)流化床鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了可靠的保證。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
2、木屑顆粒機(jī)
2、秸稈顆粒機(jī)