1、300MW 循环流化床锅炉机组启动调试过程问题分析 刘宏卫 内蒙古电力科学研究院 摘 要： 循环流化床锅炉在我国正在得到越来越广泛的发展, 循环流化床锅炉机组的启动调试工作是机组投入商业运行的必要程序, 对循环流化床机组基建调试过程中遇到的问题详细阐述, 分析结果可为循环流化床机组安全稳定运行提供参考。关键词： 循环流化床; 基建调试; 膨胀节烧损; 作者简介：刘宏卫 (1981-) , 男, 工程师。内蒙古呼和浩特, 010020收稿日期：2017-05-06Research on Load Throw-off Test of 300MW Circulating Fluidized Bed
2、BoilerLIU Hong-wei Abstract： Circulating fluidized bed boiler is more and more widely in the development of our country.CFB unit adjustment test commissioning is a necessary procedure into commercial operation, the problems encountered in the construction process of circulating fluidized bed units a
3、re described in detail, the results can provide reference for the safe and stable operation of circulating fluidized bed unit.Keyword： circulating fluidized bed; infrastructure commissioning; expansion joint burning; Received： 2017-05-06循环流化床锅炉机组发电技术做为一种洁净煤燃烧技术, 在电力行业中正扮演着越来越重要的角色。近几年我国投运和正在实施的 300
4、MW 等级循环流化床机组合同已经有上百台。循环流化床锅炉机组的启动调试工作是机组投入商业运行的必要程序, 基建调试过程是全面检查机组主辅设备能否正常运行的重要阶段。1 设备概况内蒙古某 2300 MW 坑口煤矸石热电厂工程, 锅炉为东方电气集团东方锅炉股份有限公司生产, 循环流化床、亚临界参数, 一次中间再热自然循环汽包炉、全炉紧身封闭、平衡通风、全钢架悬吊结构。锅炉带基本负荷并参与调峰, 主要由一个膜式水冷壁炉膛、3 台冷却式旋风分离器和尾部竖井组成。炉膛内前墙布置有 6 片中温过热器管屏、6 片高温过热器管屏、6 片高温再热器管屏, 后墙布置有两片水冷蒸发屏。炉前布置有 8 个给煤口, 在
5、前墙下部沿宽度方向均匀布置。炉膛底部是由水冷壁弯管弯成的水冷风室, 水冷风室两侧布置有一次风热风道, 进风方式为从风室两侧进风。本工程采用卧式管式空预器, 空预器一、二次风出口均在两侧。炉膛下部左右侧的一次风道内分别布置两个点火风道, 每个点火风道内布置两支点火油枪, 炉膛密相区水冷壁前后墙分别布置 6 台床上点火油枪。6 个排渣口布置于后墙水冷壁下部, 分别对应 6 台滚筒式冷渣器。烟风系统, 每台锅炉配备两台 50%容量的一次风机、二次风机及引风机。锅炉在燃用设计煤种和校核煤种时, 不投油长期连续安全稳定运行的最低负荷为锅炉的 30%BMCR, 炉内流化充分且不结焦。1.1 锅炉主要性能参
6、数锅炉主要性能参数见表 1。表 1 锅炉主要性能参数 下载原表 1.2 一次风机主要设备规范2 调试期遇到问题分析内蒙古某电厂 300 MW 循环流化床机组分系统试运及整套启动期间, 由于辅机设备安装和运行的原因, 锅炉出现了一次风机启动电流过大、一次风机抢风、膨胀节烧损、锅炉床温分布不均匀及风帽堵塞停炉等问题, 在所有参建单位共同努力下, 通过分析问题原因, 设备消缺处理, 优化操作等方式, 较好的解决了以上问题。2.1 一次风机电流过大现象:2015 年 12 月 18 日内蒙古某电厂 2 号锅炉进行风烟系统 8 h 试运工作, 依次启动两台高压流化风机、一台引风机、一台二次风机, 工频启
7、动甲一次风机, 电流返回值为 270 A, 入口导叶开度仅为 5%, 逐渐增大入口导叶开度, 电流继续增大, 调试下令停止甲一次风机运行。工频启动乙一次风机, 现象同工频启动甲一次风机。原因:参建单位各方连夜开启甲、乙一次风机侧面蜗壳人孔门, 检查一次风机入口导叶安装及动作是否正常, 检查结果未发现明显异常。又将两台一次风机正面人孔打开, 对照风机安装图纸比较发现, 甲乙两台一次风机叶轮均安装反向, 试运指挥部连夜召开专题会议商讨对调两台一次风机叶轮, 3 天后叶轮对调完毕, 一次风机启动后运行正常。2.2 两台一次风机抢风冷态流化试验时, 变频运行方式下, 两台一次风机并联运行, 在料层静止
8、厚度为 1000 mm, 变频器频率反馈小于 38 Hz 时, 两台一次风机电流差值近 100 A, 其中一台风机正常出力, 另一台达不到工频空载电流。当增加出力小的风机出力时, 会出现反向不平衡现象。床料流化需要一定的流化风压及风量, 否则床料不能充分流化。风机出口风压与转速的二次方成正比, 变频方式下, 风机转速低, 风机出口风压低, 由于床料的脉动作用瞬时风压较低的风机就会被该时刻瞬时风压较高的风机压制, 就会出现两台风机电流大幅摆动的运行不稳定工况, 如果不加干预, 情况会更加恶劣。此时若运行人员手动干预, 增加风机电流小的频率, 加大风机电流大的频率, 到一定时刻就会出现电流反向变化
9、, 这就是风机运行的不稳定工况。这一现象直至床料完全充分流化时会有所改变。循环流化床机组带负荷运行过程中, 一次风机变频运行方式下, 一方面要控制床压不要过高, 即使在高负荷运行时, 综合考虑燃烧煤种, 床温等参数, 尽可能以较薄的料层厚度运行, 防止出现料层过厚导致的抢风现象;另一方面机组高负荷运行时可采用变频与挡板相结合的方式进行调节, 兼顾一次风机出口风压和风量, 避免抢风现象发生, 保证循环流化床锅炉安全稳定运行。2.3 膨胀节烧损膨胀节是为了补偿温度差与机械振动引起的附加应力设置在管道上的一种挠性结构, 一般分为金属膨胀节和非金属膨胀节两种。由于膨胀节具有自由伸缩性能, 能补偿风道长
10、度方向的热胀冷缩量并维持风道密封, 耐腐蚀, 消声减振功能, 因此在电力行业广泛引用。本工程一次风系统在油枪燃烧产生的热烟气后和进入水冷风室之前左右两侧的点火风道各布置一个非膨胀节。2016 年 10 月 10 日, 某电厂 2 号机组负荷 200MW, 运行人员检查发现乙侧一次风道膨胀节烟气泄漏严重, 为保证人身安全, 立即停止机组运行。原因分析如下:a.安装单位清理时发现, 膨胀节与点火风道连接处浇注料脱落, 导致热烟气从风道不严密处窜出。b.一次风膨胀节质量不佳, 安装前发现橡胶蒙皮有划痕, 未及时更换。c.点火启动过程中油枪温度控制不良, 导致膨胀节处温度较高。d.热工人员检查测温元件
11、, 未发现明显异常。处理方法如下:a.更换厂家提供的新膨胀节后, 将膨胀节与点火风道接口处浇注料重新用高质量的可塑料填充, 同时用铁丝网罩住。b.对油枪雾化片出力重新核实, 发现上层油枪雾化片实际出力大于给定出力。这一原因导致油枪出口烟温过高。2.4 两侧床温分布不均匀东方锅炉生产的循环流化床锅炉由于考虑二次风的穿透能力, 截面设计为矩形, 宽深比较大, 300MW 等级循环流化床锅炉沿着炉膛宽的方向均匀布置 8 台给煤机, 该类型锅炉一直出现均匀给煤时中间床层温度高两侧温度低的燃烧现象, 最高和最低温差达 80100, 温度分布极不均匀。不均匀的床温分布一方面不利于燃烧效率提高;另一方面对锅
12、炉热态膨胀不利。锅炉因此在运行过程中一直被迫采用增加两侧给煤机给煤量而减少中间给煤机给煤量的运行方式, 勉强维持均匀的床温。分析原因如下:造成两侧床温分布不均匀的原因为宽深比较大的矩形截面结构。由于炉膛容积的边壁效应影响, 若所有给煤机均匀给煤, 处于炉膛中央位置给煤进入炉膛后仅仅与前后墙水冷壁进行换热, 而处于炉膛两侧的给煤机不仅要与前后墙水冷壁换热, 同时要与侧墙水冷壁换热, 因此边壁床温必然要低于炉膛中央。2.5 风帽堵塞风帽堵塞对于循环流化床锅炉运行来讲是致命问题, 2016 年 9 月 19 日某电厂1 号机组点火启动过程中, 投入甲侧 A1 油枪后, 发现甲侧点火风道温度和甲侧床温
13、上升较快, 投入乙侧风道燃烧器 B1 后, 乙侧风道燃烧器温度和甲侧床温上升较快, 而乙侧床温几乎不增加。再次点燃乙侧 B2 油枪, 甲侧床温上升更快。联系热工人员对所有测温元件进行检查, 排除测温元件故障的可能性。检查主流化风门动作正常。检查甲侧风帽, 发现众多风帽堵塞。根据现场实际分析如下:乙侧布风板风帽有堵塞, 因此乙侧燃油产生热烟气只能通过未堵塞的甲侧风帽, 从而甲侧床温上升, 果断停炉后, 清除甲侧床料检查甲侧风帽发现甲侧众多风帽被白色小棉球堵塞。逐个清除风帽后, 锅炉启动正常。3 总结大型循环流化床锅炉启动调试过程仍然处在一个摸索的阶段, 各种各样的问题层出不穷, 因此要求相关从事循环流化床锅炉燃烧工作的人员能够认真总结, 为以后循环流化床机组的大范围推广提供参考。参考文献1郑兴胜, 等.首台自助研发 600MW 超临界 CFB 锅炉启动调试及试运行J.东方电气评论, 2014, 28:1922. 2肖峰, 等.循环流化床锅炉运行中的故障处理J.中国特种设备安全, 2008, 25 (4) :4345.
