在CFB锅炉建设中,从锅炉长期运行着手,理解设计意图,制定相应的施工方案,使锅炉达到最好的运行性能是大多数电力建设单位所迫切需要的。循环流化床锅炉迅速发展,炉型具有多样性,并且蒸发量在不断变大,各种炉型均有自身的特点,只有在有限的时间里理解和惨透锅炉的特点,并针对其特点制定相应的施工方案,才能使锅炉达到最优良的运行性能。 我公司经历安装了河北正定热电厂三台80t/h、石家庄热电厂两台哈锅220t/h和四台东锅410t/h、保定热电厂两台450t/h的循环流化床锅炉,并且均已经达标投产。因设计和制造问题,流化床锅炉运行中存在许多的问题,安装初期,因施工经验不足和对流化床锅炉的认识不足,走过了一些弯路,经过几年的流化床锅炉安装摸索,逐渐形成了一套较为成熟的CFBB施工管理经验。因施工经验的不足,最早安装的正定热电厂的3台蒸发量80t/hCFBB运行中出现了不少的问题,经过长时间的摸索、改造现已运行正常,安全运行已达到510天以上。经过施工摸索,运用新的管理模式之后,现在石电和保电的6台锅炉均是一次点火成功,运行良好,打破了现在国内流化床锅炉的运行纪录,得到了省局领导和业主的肯定。 现状分析 1.1大型CFBB的发展 流化床燃烧(FBC)技术已在电力工业及工业锅炉等方面得到应用。它具有能燃用劣质燃料,能实现经济的床内脱硫等优点。是高效,低污染利用煤炭资源的新技术,是当前国际上开发研究清洁燃煤新技术的最活跃的课题之一。我国自60年代开始发展FBC技术,是以利用劣质燃料特别是利用矸石煤等,为主要目的,设备容量较小,现有2000多台鼓泡沸腾炉流化床锅炉在运行,是世上流化床锅炉台数最多的国家,这种锅炉飞灰扬折损失大,燃烧的效率不高,且不易实现大型化等缺点,最近10年内便纷纷上马循环流化床锅炉, 1.2CFBB的设计意图及优缺点
1CFBB的设计意图 工业发达的国家,如美、德、英、日和瑞典等国,研制流化的主要目的是能经济地解决燃煤的环境保护问题。它可燃用高硫煤,而排入大气的SO2和NOx并不增加多少。CFBB正在成为煤粉锅炉的替代产品,这是因为锅炉燃用高硫煤时,必须按日益提高环境保护要求规定,加装昂贵的烟气脱硫装置,但安装脱硫装置费用昂贵,占电厂总投资的比重较大,所以发展床内脱硫的循环流化床锅炉势在必行。我国从70年代开始发展流化床锅炉至今,CFBB发展较为缓慢,中国加入WTO之后,人们对环保的要求日益提高,尤其是市区内的热电联产机组,循环流化床已成为摆脱化石燃料面临困境的一条途境。 1.2.2循环流化床锅炉(CFBB)的主要优点 a、燃料适性好,几乎可以燃用各种优劣质燃料。 b、燃烧效率高,对无烟煤可达97%,对其它煤种可达98%-99.5%。可与煤粉炉相竞争。 c、床内直接加石灰等脱硫剂的脱硫效率高。当CA/S=1.5~2.0时,脱硫效率可达85%~90%。 d、两段低温燃烧,NOx排放量小。(<100~200PPM)。 e、负荷调节范围大,其负荷调节范围为(25~100)%。 f、飞灰和炉渣的含碳量低,通常低于(4~5)%,有利于飞灰和炉渣的综合利用。 g、 给煤电数量少,为流化床锅炉的大型化创造了有利的条件。 f、 无埋管磨损,消除了鼓泡床锅炉埋管受热面的磨损问题。 1.2.3CFBB的主要缺点 a、炉膛高大,炉本体钢材耗量大,制造成本高。 b、分离循环系统比较复杂,布风板阻力及系统阻力大,自身耗电量大。 c、床内速度高,粒子浓度大;由于分段燃烧,缺氧还原区的存在,致使受热面与吊挂管磨损与腐蚀严重。 d 、旋风分离器的数量与尺寸,限制了循环流化床锅炉的大型化发展。 应当说明,以上观点均系对国际上当今流行的循环流化床锅炉种类而言。从国内已投运的循环流化床锅炉情况来看情况与此不完全相同。 1.3CFBB与普通煤粉炉的结构区别 1.3.1共性 在发展初期,大多数的循环流化床锅炉是在煤粉炉的基础上改造而成的。经过几代的发展,循环流化床锅炉已经发展成为具有自身特点的、环保节能型炉种。循环流化床锅炉和普通煤粉炉的共性是均具有膨胀性。 1.3.2区别
目前国内运行的大型循环流床锅炉形式多样,下面以FW型循环流化床锅炉为例介绍其不同点: 1、汽包2、屏式过热器3、回料阀4、布风板 1、汽包 2、屏式过热器 5、点火风道 6、旋风分离器 7、过热器 3、炉膛过热器4、 过热器 图一 DG410(450)/9.81-9型循环 图二 普通煤粉炉示意图 流化床锅炉示意图(FW型) 1.3.2.1布风装置应用 布风装置是流化床锅炉运行的心脏,布风装置的安装是否合理直接决定了流化床内物料的流化质量。FW型流化床锅炉采用的布风装置为风帽型, 流化床布风装置主要由布风板、风室、风帽和冷渣管组成。布风装置的主要作用有: (1)支撑床料; (2)使空气均匀分布在整个炉膛截面上,并提供足够的动压头,使床料和物料均匀地流化,避免勾流、腾涌、气泡尺寸大、流化死区等不良现象出现,并防止物料泄漏; (3)使基本烧透、流化性较差并沉积的大颗粒及时排除,避免流化分层,维护机组运行的安全性; 布风板施工的关键是控制风帽的尺寸和角度使其配风合理。 1.3.2.2粒子分离器的应用 粒子分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一。它的性能直接影响了锅炉的安全和经济运行CFBB的燃烧室内气动力性、传热性、循环倍率、燃烧效率、锅炉出力、蒸汽参数、石灰石脱硫的效率等均与分离器有关,分离器安装的优良是流化床锅炉施工质量的关键。FW型锅炉采用旋风分离器,其利用旋转气流对粒子产生离心力使其从气流中分离,故施工的关键因素是控制好旋风分离器的圆度尺寸。 1.3.2.3回料装置应用 回料装置也是CFB锅炉所特有的部件,其作用是: (1)使再循环物料顺利地返回炉膛; (2)提供旋风分离器的负压和炉膛下燃烧室正压之间的密封; 回料装置设计安装不当,会造成大量的积灰或是密封压力不够,炉膛向回料阀返灰。 1.3.3.4耐磨耐火材料的大量应用 耐磨耐火材料的大量应用也是流化床锅炉的突出特点,施工部位大致分为承压部件和非承压部件: (1)承压部件设计为燃烧室和分离器等敷管炉墙部位,其耐磨耐火材料同时还具有低绝热性,目的是锅炉的热传导不会受到影响。防磨区域设计为密集销钉+耐磨耐火可塑料。 (2)非承压部件未被循环水冷却,直接接触高温烟气,设计耐火材料为两层:保温层+耐磨层。 2 根据结构特点,制定CFB关键部位施工方案 有以上条件可知循环流化床锅炉设计的根本目的是实现床内脱硫,燃烧经济,其实现的根本途径是:旋风分离器、“J”阀、布风板和点火风道等设备。这些设备均是煤粉炉所不具备的,所以如何组织好施工,使这些大型设备在组装和吊装时不发生变形是我们技术控制的关键。 2.1水冷布风板的施工过程控制 2.1.1施工前准备 结合流化床锅炉的特点,由专业工地专责工程师牵头进行施工前图纸会审,分析施工特点、步骤、施工方案并制定相应的措施。到货的设备进行检查,对锅炉受热面管道进行组装前的通球试验,清理联箱,杜绝管道与设备之间的强应力连接,正确存放设备,防止设备变型。水冷布风装置的施工分为:水冷风室施工和布风板施工 2.1.2水冷风室的施工方案 前墙水冷壁管的一部分弯曲延伸构成了布风板的水冷壁管,在水冷壁之间焊上鳍片密封,形成通常意义上的花板。在鳍片上开孔,安装风帽。风帽与鳍片相交接处的上、下两侧均焊上加强板,使风帽严格固定并使风箱保持良好的气密性。 水冷风室在水冷壁吊装之前提前吊装就为。吊装时采用组合式吊装方案。利用300T和100T履带吊配合完成吊装工作,并用手拉葫芦接钩就位,对口安装,在前水冷壁组合安装完毕之后与前水冷壁对接。 为了保证水冷风室的气密性,在工作条件下不变形,水冷风室应做好各部位的密封施工,密封焊接的施工人员必须经过培训,并应取得国家劳动部门颁发的特种工作业证书方可施工。 2.1.3布风板施工 布风板施工包括:布风板安装就位和风帽的安装两部分组成,风帽应在风室和水冷壁组装完毕之后进行。风帽的安装质量的好坏将直接影响锅炉今后运行的性能,风帽的安装必需派专人进行监督、指导,风帽的角度必须严格按图纸施工。不得任意修改风帽的角度。保定热电厂9#炉在点火之后,在前墙处发生了积灰现象,分析之后发现布风板风帽设计不均匀,离前、后墙500mm的距离没有设计风帽,经过设计变更之后加装水平向风帽,问题的到解决。
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