引言

    循環流化床鍋爐( CFB)燃燒技術是一種新型的高效、低汙染清潔燃煤技術，由於它在煤種適應性、變負荷調整能力以及汙染物排放上具有的獨特優勢，近年來得到了廣泛的應用。我國現有不同容量的循環流化床鍋爐近3000台，其中100一150MW等級的循環流化床鍋爐超過150台。截至2008年底，已投運的300MW循環流化床鍋爐機組已達13台，在建和擬建的300MW循環流化床鍋爐機組已達50台以上。我國自主研製的330MW循環流化床鍋爐機組已於2009年1月投入運行。2008年，世界上首台600MW超臨界CFB發電機組已經在我國四川白馬電廠開工建設，CFB鍋爐機組的容量和參數快速提高。然而
，故障率高是CFB鍋爐機組運行中最為突出的問題之一，CFB機組年利用小時數不到常規煤粉機組的2,/3
，致使其運行的經濟性尚未達到設計要求。

    本文對2台150MW CFB鍋爐機組進行分析，旨在找出提高CFB機組運行可靠性和經濟性的方法。

1
、東方電廠鍋爐簡介

    東方電廠始建於2006年
，現裝有2台上海鍋爐有限公司引進ALSTOM公司先進技術設計和製造的SG-490/13.8 - M572型

、超高壓參數、一次中間再熱、單鍋筒
、自然循環CFB鍋爐，與2台由南京汽輪機廠製造的150MW超高壓中間再熱抽汽式汽輪發電機組相匹配。設計燃料為唐山市範各莊洗煤3#加15%原煤
，低位發熱量為13.71NU/kg。該CFB鍋爐主要性能參數如表1所示。

    鍋爐安裝4台床上啟動油燃燒器、4台皮帶給煤機和2台高溫旋風分離器。原煤采用兩級破碎
，合格粒度的燃煤進入爐前大煤鬥，再經4台帶式給煤機將煤粒送至落煤管上方
，由播煤風將落下的煤粒均勻地吹入爐膛。鍋爐采用平衡通風，從一次風機送出的冷空氣經暖風器、空氣預熱器加熱後，第一路進入爐膛底部一次風室；第二路從一次風室引出1根總風道至爐前，再從該總風道上引出4根支管至落煤管作為播煤風；第三路從一次風機出口後的冷風道上引出一股高壓冷風作為爐前落煤管和給煤機的密封風。二次風經暖風器

、空氣預熱器加熱後引至爐前的二次風箱，再引出若幹根支管分2層從爐膛前後牆、密相區的上部進入爐膛燃燒室助燃。攜帶固體粒子的煙氣離開爐膛後，分別切向進入2台旋風分離器進行氣固分離。經過分離器淨化過的煙氣進入尾部煙道，分離器分離下來的高溫物料經U型返料器返回爐膛，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓製的木屑生物質顆粒燃料。

2、CFB鍋爐機組運行分析

2.1鍋爐磨損

    對於CFB鍋爐機組而言，減少或避免非計劃停爐是節能的關鍵。鍋爐材料磨損是造成CFB鍋爐機組非計劃停爐的主要原因之一。

2.1.1磨損機理

    在zai工gong程cheng上shang
，磨mo損sun主zhu要yao分fen為wei金jin屬shu部bu件jian磨mo損sun和he非fei金jin屬shu耐nai火huo材cai料liao磨mo損sun。其qi中zhong金jin屬shu部bu件jian磨mo損sun主zhu要yao是shi爐lu膛tang下xia部bu澆jiao注zhu料liao與yu水shui冷leng壁bi過guo渡du段duan區qu域yu水shui冷leng壁bi之zhi間jian的de磨mo損sun。非fei金jin屬shu耐nai火huo耐nai磨mo材cai料liao磨mo損sun主zhu要yao發fa生sheng在zai布bu風feng裝zhuang置zhi
、旋風分離器、返料裝置內表麵和尾部煙道等位置。

    1)金屬部件磨損原因。

    通常情況下
，金屬部件磨損原因為：一是由於過渡區域內由於沿壁麵下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運動方向相反，局部產生渦旋流引起的磨損；二是沿爐膛壁麵下流的固體物料在交界區域改變流動方向，對水冷壁產生衝刷引起的磨損。

    2)非金屬耐火耐磨材料磨損原因。

    通過現場調研分析，非金屬耐火耐磨材料磨損原因主要有：一是熱應力和熱衝擊造成的磨損，主要表現在溫度波動熱衝擊和機械應力使得耐火材料裂縫甚至剝落；二是因耐火耐磨材料的理化特性發生變化和耐火耐磨材料受煙氣強烈衝刷造成的損壞。

2.1.2金屬部件防磨措施

    1)采用在金屬表麵噴塗的方法防止金屬壁麵磨損和腐蝕。

    2)在爐膛水冷壁下部與燃燒室防磨層的交接處上部特定區域內焊製防磨鰭片，達到防磨的要求。

2.1.3非金屬耐火耐磨材料防磨措施

    1)由熱應力和熱衝擊產生的磨損，應注重耐火耐磨澆鑄料骨架布置及型式的合理性，降低骨架在受熱時產生的熱脹應力。同時，還要注重CFB鍋爐澆鑄料烘爐工藝及烘爐質量驗收，尤其是低溫烘爐工藝。

    2)對於因耐火耐磨材料的理化特性發生變化而造成的磨損加劇，應特別注意對CFB鍋爐耐火耐磨材料驗收和施工質量等方麵的監督。

  3)對(dui)於(yu)因(yin)固(gu)體(ti)物(wu)料(liao)對(dui)耐(nai)火(huo)耐(nai)磨(mo)材(cai)料(liao)強(qiang)烈(lie)衝(chong)刷(shua)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)破(po)壞(huai)，在(zai)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)應(ying)盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)形(xing)狀(zhuang)變(bian)形(xing)
，采(cai)用(yong)平(ping)緩(huan)過(guo)渡(du)的(de)方(fang)法(fa)，降(jiang)低(di)衝(chong)擊(ji)角(jiao)
，盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)此(ci)類(lei)衝(chong)擊(ji)力(li)。

2.2冷渣器係統

    冷渣器是CFB鍋爐的重要輔機之一，其正常運行直接影響到CFB鍋爐的安全和經濟連續運行，已投產的CFB鍋(guo)爐(lu)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)水(shui)冷(leng)滾(gun)筒(tong)冷(leng)渣(zha)器(qi)
，即(ji)鍋(guo)爐(lu)排(pai)渣(zha)經(jing)落(luo)渣(zha)管(guan)進(jin)入(ru)冷(leng)渣(zha)機(ji)渣(zha)鬥(dou)，再(zai)進(jin)入(ru)水(shui)冷(leng)滾(gun)筒(tong)內(nei)，由(you)膜(mo)式(shi)水(shui)冷(leng)螺(luo)旋(xuan)管(guan)排(pai)向(xiang)前(qian)推(tui)進(jin)。灰(hui)渣(zha)在(zai)翻(fan)滾(gun)流(liu)動(dong)中(zhong)與(yu)冷(leng)卻(que)水(shui)管(guan)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)
，當(dang)灰(hui)渣(zha)冷(leng)卻(que)到(dao)150℃左右時，從水冷渣滾筒的另一端向下排出，通過鬥提機送人渣倉。冷渣器簡體采用了“中心與外環百葉式傳熱滾筒”新(xin)技(ji)術(shu)
，傳(chuan)熱(re)效(xiao)率(lv)高(gao)。傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)星(xing)擺(bai)減(jian)速(su)機(ji)係(xi)統(tong)，不(bu)但(dan)可(ke)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)冷(leng)渣(zha)機(ji)出(chu)力(li)，而(er)且(qie)也(ye)可(ke)手(shou)動(dong)調(tiao)速(su)。同(tong)時(shi)，其(qi)對(dui)多(duo)塵(chen)環(huan)境(jing)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)大(da)大(da)高(gao)於(yu)電(dian)磁(ci)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)，其(qi)基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)如(ru)圖(tu)3所示。

3、東方電廠CFB鍋爐機組節能分析

    東方電廠l#
、2#CFB鍋爐分別於2009年2月14日和3月24日投產
，鍋爐運行效率不足90%，主要是由冷渣器係統運行可靠性低及鍋爐燃燒係統適應變工況運行能力差等原因造成的。目前CFB鍋爐運行節能重點工作主要包括啟停節油、餘熱回收、鍋爐防磨和輔機節電等4個方麵。針對東方電廠的運行狀況，重點分析受熱麵防磨和餘熱回收2個方麵。

3.1受熱麵防磨

    1) 2010年11月22日，1#鍋(guo)爐(lu)左(zuo)側(ce)爐(lu)膛(tang)出(chu)口(kou)東(dong)側(ce)水(shui)冷(leng)壁(bi)泄(xie)露(lu)。泄(xie)露(lu)位(wei)置(zhi)處(chu)於(yu)水(shui)冷(leng)壁(bi)焊(han)口(kou)，由(you)於(yu)上(shang)下(xia)水(shui)冷(leng)壁(bi)不(bu)對(dui)正(zheng)，安(an)裝(zhuang)時(shi)強(qiang)行(xing)焊(han)接(jie)鰭(qi)片(pian)，水(shui)冷(leng)壁(bi)本(ben)身(shen)存(cun)在(zai)內(nei)應(ying)力(li)加(jia)之(zhi)磨(mo)損(sun)而(er)造(zao)成(cheng)泄(xie)露(lu)。2010年12月7日
，l#鍋guo爐lu爐lu膛tang兩liang出chu口kou煙yan道dao之zhi間jian水shui冷leng壁bi爆bao管guan。因yin安an裝zhuang時shi此ci處chu水shui冷leng壁bi鰭qi片pian為wei一yi不bu規gui則ze扁bian鐵tie
，造zao成cheng此ci處chu水shui冷leng壁bi鰭qi片pian凸tu起qi，貼tie壁bi流liu下xia降jiang過guo程cheng中zhong遇yu到dao凸tu起qi障zhang礙ai點dian變bian向xiang
，衝chong刷shua附fu近jin水shui冷leng壁bi致zhi使shi磨mo損sun加jia劇ju。2010年12月8日，2#鍋爐水冷壁西南角(25m)處泄露，此處位於爐膛西南角
，物料濃度較大
，加劇了這一區域水冷壁的磨損。

    主要采取的防磨措施是：zailutangshuilengbimixiangqunaihuonaimojiaozhuliaoyuguangguanguoduquyuyanlutangxiangshangjinxingchaoyinsuhuoyanpentu，lutangshangbudeshuilengpinghepingshiguoreqixiabiaomianhanyouxiaoding
，bingfushegaowennaihuofangmoceng。

    2)東方電廠於2010年9月2日至10月22日分別對2台490t/h CFB鍋guo爐lu進jin行xing了le檢jian修xiu
，檢jian修xiu發fa現xian旋xuan風feng分fen離li器qi內nei部bu和he返fan料liao器qi磨mo損sun嚴yan重zhong並bing出chu現xian澆jiao注zhu料liao脫tuo落luo現xian象xiang。因yin此ci

，在zai旋xuan風feng分fen離li器qi及ji旋xuan風feng分fen離li器qi進jin出chu口kou煙yan道dao內nei壁bi采cai用yong防fang磨mo可ke塑su料liao，同tong時shi設she置zhi高gao密mi度du銷xiao釘ding加jia以yi固gu定ding，保bao證zheng耐nai磨mo材cai料liao牢lao固gu可ke靠kao，並bing敷fu設she高gao溫wen耐nai磨mo層ceng。在zaiU型返料器及其連接管路內，凡是與高溫高濃度灰粒接觸的煙道內表麵
，均敷設一層高溫耐磨澆注料和一層耐火保溫澆注料，並用Y型銷釘固定。

3.2餘熱回收方案

3. 2.1冷渣器係統節能改造

    CFB鍋爐設置4台GTL - 12滾gun筒tong冷leng渣zha器qi
，分fen布bu於yu爐lu膛tang下xia部bu，其qi冷leng卻que介jie質zhi為wei閉bi式shi工gong業ye水shui
，冷leng卻que水shui吸xi收shou的de熱re量liang被bei釋shi放fang到dao外wai部bu環huan境jing中zhong

，沒mei有you得de到dao有you效xiao利li用yong。因yin此ci

，需xu對dui冷leng渣zha器qi係xi統tong進jin行xing改gai造zao
，回hui收shou底di渣zha物wu理li顯xian熱re，提ti高gao鍋guo爐lu的de運yun行xing效xiao率lv。改gai造zao方fang法fa如ru下xia：

    1)caiyongningjieshuizuoweilengqueshuiyuan，ningjieshuixishouwanrelianghouzaitongguoshuibengjinrudiyajiareqijinxingxunhuan
，shixianduidizhaxianredehuishouliyong，tishengguoluxiaolv。zaigongreqijian，kecaiyongbishishuizuoweilengqueshuiyuan

，huanrehoudereshuikezuoweiyibufendegongreshuiyuan。

    2)在zai滾gun筒tong內nei螺luo旋xuan葉ye片pian之zhi間jian的de滾gun筒tong內nei壁bi上shang沿yan軸zhou向xiang焊han接jie多duo個ge防fang磨mo板ban
，這zhe些xie防fang磨mo板ban不bu但dan起qi到dao防fang磨mo作zuo用yong以yi延yan長chang冷leng渣zha器qi的de使shi用yong壽shou命ming
，還hai增zeng加jia了le換huan熱re麵mian積ji
，降jiang低di冷leng渣zha器qi的de排pai渣zha溫wen度du。

3.2.2排煙餘熱回收工藝方案

    電站鍋爐排煙溫度一般在130~160℃，煙(yan)氣(qi)中(zhong)的(de)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)處(chu)於(yu)過(guo)熱(re)狀(zhuang)態(tai)，水(shui)蒸(zheng)氣(qi)的(de)汽(qi)化(hua)潛(qian)熱(re)沒(mei)有(you)被(bei)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)。煤(mei)粉(fen)鍋(guo)爐(lu)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)濕(shi)法(fa)脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)，脫(tuo)硫(liu)裝(zhuang)置(zhi)安(an)裝(zhuang)在(zai)電(dian)除(chu)塵(chen)器(qi)的(de)後(hou)麵(mian)，如(ru)在(zai)尾(wei)部(bu)煙(yan)道(dao)底(di)部(bu)布(bu)置(zhi)餘(yu)熱(re)回(hui)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)，則(ze)易(yi)發(fa)生(sheng)低(di)溫(wen)腐(fu)蝕(shi)
，如(ru)布(bu)置(zhi)在(zai)脫(tuo)硫(liu)裝(zhuang)置(zhi)後(hou)
，則(ze)因(yin)濕(shi)法(fa)脫(tuo)硫(liu)後(hou)的(de)煙(yan)溫(wen)降(jiang)低(di)到(dao)70·90℃，回收利用經濟性較差。與其相比，CFB鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒中脫硫效率高達90%以上、排煙中含硫量低等優點，可基本避免空氣預熱器低溫腐蝕的問題。實踐表明，CFB鍋爐排煙溫度在130～160℃
，與煤粉爐基本相當，具備深度回收排煙餘熱的潛力。

    以東方電廠CFB鍋爐為例，在CFB鍋爐尾部煙道低溫空氣預熱器下部安裝1套分離式熱管換熱器，可將排煙溫度降低到50～70℃，從而充分回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結潛熱，提升鍋爐效率，最大限度地利用了低品位煙氣的顯熱和潛熱資源。冷凝式CFB鍋爐煙氣餘熱回收工藝係統如圖4所示。

    電站鍋爐效率一般在90%～94%，熱效率是以燃料低位發熱值計算所得

，未考慮燃料高位發熱值中汽化潛熱的熱損失。按常規計算方法，冷凝式餘熱回收CFB鍋爐工藝效率可提高至105%～108%。

4
、結論

    1) CFB鍋爐受熱麵防磨是一個長期困擾電力生產的技術難題
，延長磨損周期

，減少和避免鍋爐機組的非計劃停運是東方電廠CFB鍋爐機組運行、維護的重點。因此，通過對東方電廠CFB鍋爐不同部位磨損原因進行分析
，提出了相應的改造和表麵處理措施，在一定程度上縮短了停運時間
，提高了鍋爐效率。

    2)餘yu熱re回hui收shou是shi火huo力li發fa電dian廠chang節jie能neng的de一yi個ge重zhong要yao方fang麵mian。針zhen對dui東dong方fang電dian廠chang的de運yun行xing狀zhuang況kuang，提ti出chu了le冷leng渣zha器qi係xi統tong節jie能neng改gai造zao及ji排pai煙yan餘yu熱re深shen度du回hui收shou工gong藝yi方fang案an。分fen析xi表biao明ming，排pai煙yan餘yu熱re深shen度du回hui收shou工gong藝yi可ke最zui大da限xian度du地di利li用yong了le低di品pin位wei煙yan氣qi的de顯xian熱re和he潛qian熱re資zi源yuan
，富fu通tong新xin能neng源yuan不bu但dan生sheng產chan銷xiao售shou木mu屑xie顆ke粒li機ji而er且qie還hai大da量liang銷xiao售shou木mu屑xie顆ke粒li機ji壓ya製zhi的de楊yang木mu木mu屑xie生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao。


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