3MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析.docx

135MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析1．概述徐州彭城电力有限责任公司位于江苏省徐州市 ,根据国家环保及节 约能源要求，扩建两台 440t/h 超高压中间再热循环流化床锅炉及 135MW 汽轮发电机组工程设计单位是中南电力设计院，锅炉由武汉锅炉股份公司供 货，汽轮机和发电机由哈尔滨汽轮机有限公司供货山东电力建设 第三工程公司负责电厂主机的安装施工，机组调试由山东电力研究 院负责江苏兴源电力建设监理有限公司负责整个工程的监理工 作机组于 2004年 2月 28日开工建设，两台机组分别于2005年 7月 11 日和 9 月 16 日顺利完成 168 小时满负荷试运行，移交电厂转入商业 运行2． 锅炉整体布置特点2.1 锅炉本体设计参数及布置特点锅炉是武汉锅炉股份有限公司采用引进的 ALSTOM 公司技术设 计制造的首台 440t/h 超高压中间再热、高温绝热旋风分离器、返料 器给煤、平衡通风、半露天布置的锅炉 锅炉的主要设计参数如下表所示：名称单位B-MCRB-ECR过热蒸汽流量t/h440411.88过热蒸汽出口压力MPa(g>13.713.7过热蒸汽出口温度°C540540再热蒸汽流量t/h353.29330.43再热蒸汽进口压力MPa(g>2.7552.56再热蒸汽讲/出口温度C318/540313/540锅炉燃用的设计及校核煤种如下表所示：项目符号单位设计煤种校核煤种全水份Mt%5.55.50收到基灰份Aar%46.8352.51收到基挥发份Var%19.2317.28收到基碳Car%37.6532.32收到基氢Har%2.802.57收到基氮Nar%0.690.60收到基氧Oar%5.895.94全硫St ar%0.640.56收到基低位发热量Qnet.arKcal/kg34682968锅炉与国产 135MW 高温超高压一次中间再热纯凝汽式汽轮发电机组相匹配。

锅炉由以下三部分组成： ＜附图 1)附图1第一部分为锅筒、炉 膛及冷渣器炉膛采用 全膜式水冷壁结构，炉 膛内布置有一片双面水 冷壁，炉膛前上部沿宽 度方向还布置有屏式过 热器和屏式再热器炉 膛底部是水冷壁管弯制 而成的水冷风室风室 底部的点火风道内布置 有床下点火燃烧器，炉 膛下部密相区布置有床 上启动燃烧器，用于锅 炉启动点火和低负荷稳燃炉膛前墙布置流化床风水冷冷渣器，把渣冷却至150°C以下第二部分为炉膛与尾部烟道之间布置有两台高温绝热旋风分离 器，每个旋风分离器下部布置一台非机械型分路回料装置回料装 置将气固分离装置捕集下来的固体颗粒返送回炉膛，从而实现循环 燃烧第三部分为尾部烟道及受热面尾部烟道中从上到下依次布置有 过热器、再热器、省煤器和空气预热器过热器系统及再热器系统 中设有喷水减温器管式空气预热器采用光管卧式布置锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上2.2 锅炉岛系统布置特点输煤系统：原煤经两级破碎机破碎后，由皮带输送机送入炉前 煤斗，合格的原煤从煤斗经二级给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛 燃烧床料加入系统：启动床料经斗式提升机送入启动料斗，再通过输煤 系统的给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛。

一次风系统：一次风经空预器加热成热风后分成两路，第一路直接 进入炉膛底部水冷风室，第二路进入床下启动燃烧器二次风系统：二次风共分四路，第一路未经预热的冷风作为给煤机 密封用风，第二路经空预器加热成热风后分上、下行风箱进入炉 膛，第三路热风作为落煤管输送风，第四路作为床上启动燃烧器用 风返料器用风系统：返料器输送风由单独的高压流化风机＜罗茨风机） 供应，配置为2x100%容量＜一运一备）冷渣器用风系统：冷渣器用风由单独的风机供应，配置为 2x100％ 容量＜一运一备）石灰石系统：购买成品石灰石粉作为脱硫剂，采用气力输送的 方式，由锅炉返料斜腿送入炉膛，配置 2 台高压流化风机 ＜罗茨风 机）作为石灰石系统风机 除灰系统：落入布袋除尘器灰斗中的粉尘借助气力输送系统送入灰 仓除渣系统：采用风水联合冷渣器，冷渣器排出的冷渣通过一级 刮板输渣机、斗式提升机送入渣仓吹灰系统：采用蒸汽吹灰在锅炉尾部烟道的对流受热面区域 布置伸缩或固定式吹灰器3． 锅炉本体设计特点锅炉为武锅引进ALSTOM技术生产制造的首台135MW循环流化 床锅炉同时，采用该技术生产的锅炉在中国国内已投运多台，针 对上述工程在国内的运行情况，在本次锅炉设计过程中进行了局部 优化设计，主要有以下几点：3．1 炉膛下部密相区耐磨层与水冷壁管过渡区域的防磨措施。

炉膛下部密相区耐磨层与水冷壁管过渡区域内由于沿壁面下流的 颗粒与炉内向上运动的颗粒运动方向相反，因而在此处形成漩涡 流，同时沿炉膛壁面下流的颗粒在交界区域产生流动方向的改变， 因而对水冷壁产生磨损＜见附图 2）在本台锅炉的设计中，水冷壁管采用外让结构＜见附图 3），金属 表面喷涂防磨材料，同时要求耐磨材料施工厂家，在耐磨材料施工 中，严格按照锅炉厂设计 要求，保证耐磨材料内表面与上部水冷壁 管中心线平齐，避免颗粒在此处形成漩涡流，达到减轻磨损的目 的 采取了上述措施后，锅炉运行一年后，进行停炉检查，该区域水冷 壁管基本未见磨损现象出现3.2 炉膛内过热器屏及再热器屏的热有效系数的选取早期投运的锅炉在试运期间多次出现过热器、再热器超温爆管 现象，测量发现，再热器管壁温度高达 700 °C左右，远高于设计 值，管壁氧化涨粗现象严重分析认为是炉内屏面积布置过多，屏 再、屏过吸热量偏大，同时，由于蒸汽流程或结构不合理，造成蒸 汽流量偏差较大，使低流量管子得不到有效冷却而导致超温爆管针对上述现象，在本台锅炉的设计中，我们多次与ALSTOM公司相关人员展开讨论研究，分析认为国外循环流化床炉膛内多布置贯穿前后墙的Q屏，而国内考虑到成本原因多采用平行前墙的L屏，ALSTOM公司认为L屏的换热低于Q屏，而实际运行表明，两种型 式屏的换热系数基本相同，根据上述情况，在我们的建议下， ALSTOM 公司修改了设计导则，调整了炉内过热器屏、再热器屏的 面积。

同时，优化了过热器＜再热器）屏进出口集箱的引入引出形式，合 理选择分配集箱和汇集集箱的规格，从蒸汽系统的连接方式及控制 蒸汽流速出发，减小流量偏差；经过上述调整，从锅炉运行情况来看，已完全消除了早期投运的135MW循环流化床锅炉普遍存在的过热器 ＜ 再热器）超温现象3.3 锅炉尾部烟道中省煤器的热有效系数的选取目前国内已投运的同容量的循环流化床锅炉普遍存在排烟温度偏 高的现象，而本工程配备的是布袋除尘器，相对于电除尘器来说， 布袋除尘器对排烟温度更敏感若排烟温度高于180 °C，将严重缩 短布袋除尘器的使用寿命，布袋除尘器不能投入正常使用针对上述问题，我们与ALSTOM公司共同研究分析，认为国外循 环流化床锅炉特别是 ALSTOM－EVT 公司设计的锅炉多燃用高水分 的褐煤＜水分35〜58%，灰分1〜40%，低位热值8〜12MJ/kg）， 而国内由于政府政策的原因多燃用高灰分的劣质燃料，如本工程就 是燃用的劣质烟煤＜水分 5.5% ， 灰分 46.83% ， 低位热值 14.52MJ/kg ），因此，尾部烟道对流受热面特别是低温区域 ＜ 省煤 器、空预器）的积灰情况，存在较大差异 在本台锅炉的设计中，对省煤器的受热面积进行了调整。

从目前的 运行工况来看，达到了当初的设想但如果吹灰器不投入运行的情 况下，锅炉排烟温度会高于设计值3.4 布风板风帽的型式布风装置结构和尺寸是否合理直接决定着流化床内物料的流化质 量，从而影响锅炉的点火、运行，锅炉的燃烧、负荷特性，以及锅 炉的安全性和经济性本工程采用的是大直径钟罩式风帽＜附图 4），风帽由内管和外 罩两部分组成，合理设计内管开孔尺寸及数量使布风板具有合理的 阻力特性风帽外罩采用水平开孔且孔径较大，因此不易被颗粒堵 塞；风帽采用高合金耐热钢精铸而成，使用寿命长；风帽数量少， 易于检修钟罩式风帽特有的结构布置有效的防止物料落入风室运 行表明，钟罩式风帽充分满足了循环流化床锅炉流化的要求附图q 附图丘3.5 风水联合式冷渣器的优化设计锅炉装有风水联合式冷渣器＜见附图 5）锅炉炉膛的底渣通过炉 底排渣口进入冷渣器，被流化风及水冷管束冷却到150°C以下溢流 排渣到排渣系统该冷渣器对煤种的适应性强，运行稳定，进渣量 大时溢流量增加，进渣量小时溢流量也随之减少 风水联合冷渣器从理论上来讲是非常先进的，首先它能将进入冷渣 器的细粒子直接送回炉膛，提高床内细物料的保有量及细粒子的停 留时间，提高锅炉的燃烧效率，同时又能将热渣的物理热量充分吸 收。

实际运行情况是国外的电厂大多运行良好，而在国内的应用中出现 了很多问题，仅个别电厂运行较正常主要问题是当排渣颗粒偏大 时，热渣较难进入冷渣器；而进入的大颗粒热渣又流化不好，只好 被迫加大流化风量，从而造成冷渣器内部管式受热面磨损加剧 造成上述现象的主要原因是我国没有严格的配煤制度，燃煤的粒度 仅仅依靠电厂的 2 级破碎是难以满足设计要求，煤中大颗粒偏多， 导致冷渣器不能正常运行，正常排渣口排渣量偏少，需经常开启事 故排渣况排放大渣针对上述问题，在冷渣器的设计上，我们主要从以下几方面着 手提高运行可靠性：1． 在保证受热面不出现磨损加剧的前提下，适当提高流化速度； 2． 将正常排渣口由溢流排渣改为下部排渣，保持排渣顺畅；3． 采用微倾斜布风板，且对隔墙结构和排渣口结构进行改进设 计，同时根据大渣的粒度情况，定期排放大渣，防止堵塞；4． 在冷渣器的进渣口和空仓，增加吹扫空气管，防止堵塞 经过上述调整，目前冷渣器均能正常运行，锅炉运行一年来没有出 现由于冷渣器排渣不畅原因造成的非计划停炉4． 锅炉整套启动过程中出现的问题及解决措施锅炉于 2005年 6月 19日开始整套点火启动，7月 11日机组完成168 小时试运行，并移交试生产。

锅炉运行主要技术数据见下表:单位设计值工况一工况二工况三锅炉状况吹灰后高加切除、汽水系统机组电功率MW135136.1132138给水流量t/h405 2/403.6373/372.1401.1/400.2SH喷水量t/h23.1610.7/20.123.7/25.017.6/19.6RH中间喷水t/h3.483.8/1.64.7/4.84.6/1.5Eco入口温度°C244241 9164 3246 3SH3出口温度°C540534.9/533.8543.5/531.3535/537RH1入口温度°C313312.1/230.1240.7/347.4248.5/229.8RH2出口温度°C540529.1/530.7531.6/534.9533.9/539.4Eco入口压力MPa15 4514 413 714 7SH3出口压力MPa13.712.912.513.3RH1入口压力MPa2.7552.6/2.72.7/2.82.7RH2出口压力。