300MW循环流化床锅炉技术改造分析.pdf

第 1 期 2 0 1 4年 1月 锅炉制造 B0I LER MANUFACTURI NG No ．1 J a n ． 2 0 1 4 文章编号 C N 2 3 1 2 4 9 2 0 1 4 0 1 0 0 2 1 0 3 3 0 0 MW 循环流化床锅炉 技术 改造分析 何映光 大唐红河发电有限责任公司， 云南 开远 6 6 1 6 0 0 摘要 循环流化床锅炉是一项洁净煤燃烧技术 ， 但由于技术不够成熟 ， 在生产过程中存在诸多问题。解决的 方式很多 ， 但在生产过程中根据现实需求， 采取技术改造的方法加以解决。是目前最有效 、 最经济可行的手 段 。在对循环流化床锅炉存在问题分析后 ， 采取对受热面进行全方位改造 ， 减少了爆管次数， 改善了炉膛燃 烧， 降低了供电煤耗。满足了电网对机组长周期运行要求。 关键词 C F B锅炉； 受热面； 技术改造； 设备 中图分 类号 T K 2 2 文献标 识码 A 3 0 0 M W Ci r c u l a t i n g Fl u i d i z e d Be d Bo i l e r Te c hn o l o g y An a l y s i s He Y i n g gu an g D a t a n g Ho n g h e P o w e r G e n e r a t i o n C o ． ， L t d ． ， K a i y u a n 6 6 1 6 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ci r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d b o i l e r i s a c l e a n c o a l c o mb u s t i o n t e c h n o l o g y ， b u t d u e t o t h e t e c h n o l o g y i s n o t ma t u r e， ma n y p r o b l e ms e x i s t i n t h e p r o c e s s o f p r o d u c t i o n．S o l v e ma n y wa y s， b u t i n t h e p r o c e s s o f p r o d u c t i o n a c c o r d i n g t o t h e r e a l i t y d e ma n d， t a k e t e c h n o l o g i c a l t r a n s f o r ma t i o n me t h o d s t o s o l v e t he m．I s b y f a r t h e mo s t e f f e c t i v e a n d mo s t e e o n o mi e a n d f e a s i b l e me a n s ． Afte r t h e a n a l y s i s o f p r o b l e ms e x i s t e d i n c i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d b o i l e r ， t a k e t h e a l l r o u n d r e f o r m o f h e a t i n g s u r f a c e ， r e d u c e d t h e n u mb e r o f t u b e ， i mp r o v e t h e f u r n a c e b u r n i n g ， r e d u c e s t h e p o we r s u p p l y c o a l c o n s u mp t i o n ． Me e t t h e r e q u i r e me n t o f l o ng p e r i o d o pe r a t i o n o f t he p o we r g r i d ． Ke y wor ds CFB b o i l e r ； h e a t i n g s u rfa c e； t e c h n i c a l i n n o v a t i o n； e q u i p me n t 0 引 言 3 0 0 MW 循环流化床锅炉主要 由单炉膛 、 4台 高温绝热旋风分离器 、 4台回料 阀、 4台外置式换 热器 、 尾部对流烟道 、 4台冷渣器和 1台回转式空 预器等部分组成 。采用裤衩腿 、 双布风板结构 ， 炉 膛 内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙 结构 。采用水冷布风板 ， 大直径钟罩式风帽。具 有布风均匀、 防堵塞、 防结焦和便于维修等优点。 由于是采用进 口法 国技术设计制造 的， 国产化后 首台循环流化床锅 炉在实 际运 行 中存 在磨损严 重 、 设计不合理 、 运行周期短等一系列 问题 ， 因此 技术改造势在必行 。 l 水冷壁让管改造 1 ． 1 水冷壁让管改造的必要性 锅炉水冷壁全部采用膜式壁结构 ， 水冷壁浇 注料 以上 即标 高1 6 6 0 0 m m以上 均 采用规 格 5 7 5 ． 6 ， 材质 S A一 2 1 0 C材料 ， 水冷壁延伸墙采 用规格 6 3 ． 5 x 6 ． 6 ， 材质 S A一 2 1 0 C材料。 自正式投运后 ， 两 台锅炉 由于水冷壁管磨损 发生爆管多次。在小修期间对炉膛浇注料以上进 收稿 日期 2 0 1 3一 O 92 8 作者简 介 何映光 1 9 7 9一 ， 男， 汉族 ， 云南石屏人， 本科， 高级技师／ 高级工程师，2 0 0 1 年毕业于东北 电力学院， 研究方向为电力生产及安全。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 锅炉制造 第 2 4 3期 行 了大面积的检查 ， 检查发现浇注料以上 1 ． 5米 范 围内水冷壁磨损 比较严重 ， 其 中防磨途层有脱 落情况， 尤其是延伸墙与水冷壁管夹角部位磨损 严重 ， 个 别管 壁 厚 由安装 时 的 5 ． 6 m m 减 薄到 4 ． 4 m m 。 另外， 虽然对水冷壁进行防磨喷涂后可 有效减少水冷壁发生泄漏的机率 ， 但是未从根本 上杜绝该区域爆管。部分原因是 由于该区域浇注 料施工存在缺陷， 主要原因是该区域管排整体磨 损严重 ， 基本不能满足一个小修周期 ， 对机组安全 稳定运行构成较大的隐患。 1 ． 2 存在的问题 原来的设计是管排垂直布置， 缓冲台与管排 成 9 0 度布置， 下降物料被缓冲台阻挡缓冲后反溅 起来 ， 磨损管排 ， 造成管排爆管。 1 ． 3 改造方案 对锅炉缓冲台处水冷壁管排进行让管结构改 造 ； 在现有耐火材料高度基础上 ， 再增加 3 0 0 mm、 宽 5 0 mm的耐火材料 ； 同时将扩展水冷壁靠侧墙 侧两根管道 由 3 ． 5 6 ． 5更换为 q b 6 3 ． 5l 1 ． 3 的厚壁管道 新增耐火材 料上 3 0 0 mm ， 管道 内 壁采用 5 。 倒角以平滑过渡 。 1 ． 4 效果分析 磨损区域由于改造成浇注料包裹管排 ， 实 际 磨损是浇注料， 从而杜绝了该区域管排的磨损。 减少物料内循环带来 的磨损爆 管机率 ， 此改造项 目取得了较好 的经济效益和社会效益。 2 水冷壁 加 防磨梁 2 ． 1 水冷壁加防磨梁必要性 在机组长周期运行过程 中， 通过连续两年小 修防磨防爆检查发现， 两台炉水冷壁整体都有磨 损趋势 ， 个别位置磨损超过 1 mm ／ 年。通过让管 改造虽可避免密相区缓冲台区域水冷壁管排的磨 损 ， 但是其他位置的管排将和以往一样 ， 物料频繁 磨损管排， 严重影响水冷壁整体使用寿命。基本 不能满足一个小修周期 ， 对机组安全稳定运行构 成较大的隐患 。 2 ． 2 水冷壁加防磨梁后效果分析 对炉膛水冷壁加装防磨梁装置。该防磨梁装 置能有效减缓水冷壁管贴壁物料 的流动速度 ， 相 应 的减小了贴壁物料 的冲量 ， 带来 的效果就是贴 壁物料对水冷壁磨损也相应降低了， 以保证机组 安全长周期运行 。 2 ． 3 让管及防磨梁改造对机组效益分析 3 0 0 MW 循环流化床锅炉机组进行让管 、 防磨 梁改造后 ， 对锅炉 的主要影响是水冷壁换热面积 有所减少 ， 在机组负荷相同的前提下会造成锅炉 出口及尾部烟道各级受热面人口烟温升高， 进而 造成锅炉排烟损失增大， 锅炉效率降低。 让管改造后， 锅炉排烟温度升高 2 ． 7℃， 导致 锅炉效率降低 0 ． 1 ％ ， 发 电煤耗增加 0 ． 4 6 k 。 单纯防磨梁改造后锅炉排烟温度升高 3 ． 8 8 c c， 导致 锅炉效率降低 0 ． 1 3 ％ ， 发电煤耗增加 0 ． 6 6 g ／ k Wh 。 3 二、 三号外置床中过 I I吊挂管改造 3 ． 1 改造设备基本情况 中温过热器 I I 位于外置换热器中， 水平布置 ， 共有 1 个管组， 蛇形管的横向排数为 2 8排 ， 其中 8 排横 向节距为 1 2 2 m m， 其余 2 0排横 向节距为 9 8 m m， 每排管子由5 根管子绕成， 管子直径 1 ／ 3 ． 5 m m， 根据管子壁温， 冷段采用 1 2 C r l M o V G 材料 ， 热段采用 S A 2 1 3一T 9 1材料。在连续两次小 修中均发现左二 、 右二外置床 内部 吊挂管部位有 严重磨损现象发生， 中温过热器 二 吊挂管规格 分为 3 ． 76 ． 6和 4 ． 5 x 8 ． 6两种 ， 吊挂 管 1 8 0 。 管头部位与管排磨损深度达 2～ 3 m m左右 由于管排狭窄无法测量只能 目测 ， 严重影响机 组的安全稳定运行。 3 ． 2 改造必要性 在对外置床内部 的防磨防爆检查情况分析 ， 磨损严重部位主要集中在左一和右一外置床内部 中温过热器 I I 的吊挂管 和管排之间， 最深磨损量 在 3 mm以上 ， 以超过管子壁厚的一半 ， 属于严重 超标管。中过二吊挂管设计不合理， 运行一段时 间后吊挂管与支撑套管 、 中过二管排分别 出现磨 损 ， 2年后磨损达 3～4 m m。中过二 吊挂管设 计 壁厚 6 ． 6 ， 全部为 T 9 1材质 ， 施 工难度大 ， 热处 理 要求严格， 耗时长， 再加上外置床设计不合理， 没 有检修空间， 故发现缺陷或发生爆管后处理时间 极长 ， 且危险性大。中温过热器 I I 的吊挂管原设 计为 1 8 0 。 弯加在两个管排之间 ， 这主要是为了保 证 吊挂管的上下膨胀量 ， 但 由于原设计未考虑外 置床内部的振动 ， 未在此处增加 固定装置 ， 另外施 工时未按设计 间隙安装 ， 造成 了吊挂管与管排相 互磨擦 ， 造成长期磨损。 3 ． 3 外置床改造方案 中温过热器 I I 共2 8 排管， 准备对 1 、 2 号锅炉 2 、 3 号外置床内部的中温过热器 I I 吊挂管进行改 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 何映光 3 0 0 MW循环流化床锅炉技术改造分析 2 3 造并对磨损严重的管排进行更换， 将中过二原吊 挂管在出入口联箱处打堵， 同时将原吊挂装置改 造为 1 C r 2 0 N i l 4 S i 2材质 圆钢悬 吊， 同时对管排间 固定装置重新进行施工。对更换的磨损管及管排 焊 口进行对 接 对 口间隙 2 ． 5 m m， 错 边不超过壁 厚的 1 ／ 1 0， 即 0 ． 5 5 mm， 折 口不超过 1 mm。对 口焊接 ， 按焊接工艺细则卡进行 ， 手工氩弧焊 ， 焊 丝 2 ． 5 T 9 1 ；焊缝 1 0 0 ％ X光检验 ； 焊接后所有 焊 口按热处理工艺进行焊后热处理。 3 ． 4 效果分析 从之前爆管检修周期来分析 ， 改造前如果 出 现外置床爆管事故并进行检修， 将迫使锅炉至少 停运 1 5天以上 ， 如每年两 台炉平均 出现一次 ， 将 少发电 1 0 8 0 0万度 ， 按每度 电的利润为 0 ． 0 3分 ， 每年将损失最少收人 3 2 4万元 未计算更换爆管 及人工费用 。改造 至今再无发生外 置床爆管事 件 ， 取得明显经济效益 。 4 水冷壁延伸墙改造 4 ． 1 改造设备基本情况 为控制锅炉炉膛 出 口的烟气温度 ， 降低炉膛 高度在锅炉炉膛内部布置有 3 6屏水冷壁延伸墙 ， 分别布置在炉膛四周 前后墙水冷壁各布置 l 2屏 水冷壁延伸墙 ， 左右侧墙水冷壁各布置 6屏水冷 壁延伸墙， 同时在左右侧水冷壁延伸墙上下集箱 预留有 8屏延伸墙 的扩展管座 。 4 ． 2 水冷壁延伸墙改造必要性 锅炉设计燃用小龙 潭煤 ， 现因煤 种变化 大掺 烧大量劣质煤种， 烟气量远远大于设计值， 造成炉 膛 出 口烟气温度高达 8 5 0℃ ， 尾部省煤器传热温 差大使高温省煤器出口水温达到3 6 0℃处于饱和 状态， 容易造成锅炉水冷壁过热爆管， 加快水冷壁 的结垢率， 为保证锅炉的安全运行 ， 保证高温省煤 器出 口合适的水温 目前只有采用降低锅炉给水温 度。长期的低给水温度和高排烟温度运行对锅炉 的经济性影响较大 。 在额定运行工况下排烟温度长期高于 1 4 6℃， 单侧最高排烟温度可达 1 8 0℃， 为保证锅炉运行 安全给水温度长期控制在 2 7 0 。严重降低 了锅 炉效率， 2 0 0 9年因锅炉水冷壁顶棚管过热爆管造 成锅炉停运 3次。 4 ． 3 改造方案 改造主要是对两台锅炉的水冷壁延伸墙进行 技术改造 ， 充分利用锅炉水冷壁延伸墙上下集箱 预留的管座， 在左水冷壁前部安装 2 屏水冷壁， 左 侧水冷壁后部安装 2屏水冷壁， 右水冷壁前部安 装 2屏水冷壁 ， 左侧水冷壁后部安装 2屏水冷壁 ， 水冷壁延伸墙间距 8 7 0 mi l l ， 延伸墙上部及下部弯 头按照图纸用耐磨耐火浇注料做成防磨弯头， 技 术改造后左右侧水冷壁延伸墙总量变为 2 0屏 ， 炉 膛内部延伸墙数量变为 4 4屏 ， 应能满足运行中锅 炉高温省煤器出 口水温低于饱和温度 以及排烟温 度接近设计值的要求。 4 ． 4 经济效益分析 通过改造， 满足锅炉掺烧劣质煤时的运行要 求， 提高炉膛内部受热面的吸热量降低炉膛出口 烟气温度， 减小省煤器温升保证高温省煤器出口 水温未达到饱和状态 ， 同时降低了锅炉排烟温度 提高锅炉热效率 ， 减少 因水冷壁过热造成 的水冷 壁爆管提高锅炉运行的经济性和可靠性。改造后 排烟温度降低 5℃ ， 提高锅炉效率 0 ． 2 6 ％。对应煤 耗将降低 0 ． 8／ k Wh 。按年发 电量 1 8亿千瓦时 计算两台锅炉可节约标准煤 1 5 3 0吨， 约合资金 6 o 万左右。而对环保的影响就无法用经济衡量。 5 结束语 随着时间的推移 ， 流化 床锅炉暴露的问题很 多 ， 技术改造项 目也逐渐增多 ， 也有改造失败的教 训 ， 例如 一次风机改用小 叶轮没 能达 到节能效 果 、 引风机变频改造导致叶轮振动大叶轮频繁撕 裂而最终改造失败 ， 经济损失 巨大 。因而 目前改 造必须运用各种数据 ， 从安全 、 技术 、 财务 、 经济等 方面分析工程项 目的可行性和存在问题， 使改造 真正达到环保 、 经济 、 安全 、 节能的效果。 参考文献 [ 1 ] 孙献斌． 国产 3 0 0 MW 循环流化床锅炉的设计研究 [ J ] ． 热力发电． 2 0 0 1 ， 3 0 6 ．2 6 ． [ 2 ] 何映光． 降低 3 0 0 M W 循环流化床锅炉排烟温度的 方法探讨 [ J ] ． 电力安全技术． 2 0 1 1 ， 1 3 9 ．81 0 ． [ 3 ] 何映光． 3 0 0 MW循环流化床锅结焦分析[ J ] ． 黑龙 江电力． 2 0 0 9 ， 3 1 4 ．3 0 l一 3 0 3 ． [ 4 ] 何映光． 3 0 0 MW循环流化床锅炉配风优化[ J ] ． 热 力发电． 2 0 1 1 ， 4 0 9 ． 6 2 6 4 ． [ 5 ] 杨敏媛． 火电厂动力设备 [ M] ．北京 中国水利 电 力 出版社 ， 1 9 9 6 ． [ 6 ] 党黎军编著．循环流化床锅炉启动调试与安全运 行[ M] ．北京 中国电力出版社， 2 0 0 2 ． [ 7 ] 林万超． 火电厂热系统节能理论[ M] ． 西安 西安交 通大学 出版社 ， 1 9 9 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m