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0、前言
    山東恒通化工股份有限公司熱電廠11#、12#、13#、14#鍋爐是240 t/h循環(huán)流化床鍋爐。該爐系高溫、高壓、單鍋筒、自然循環(huán)蒸汽鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒方式、高溫分離技術(shù)。其技術(shù)特點為：循環(huán)物料采用高溫旋風(fēng)分離器分離，分離器內(nèi)工作溫度與爐膛溫度接近；燃燒室上部與前墻垂直布置有3片翼形水冷壁和6片Ⅱ級過熱器；一、二次風(fēng)采取分級供風(fēng)方式，在爐前墻加入燃煤，實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫和控制NOx的生成量：采用“菌狀風(fēng)帽”式一次風(fēng)布風(fēng)裝置；點火啟動采用爐內(nèi)物料流化循環(huán)，燃油加熱升溫并引燃燃煤的方式；循環(huán)物料控制采用J型閥。4臺鍋爐分別于2002年10月29日、2002年10月12日、2004年2月18日、2004年7月29日投入運行，其中11#、128鍋爐為該型鍋爐首次設(shè)計并最早投入運行的2臺，由于在設(shè)計上存在著許多缺陷，因此在安裝過程中，堅持一邊施工一邊更改的原則，設(shè)計變更達(dá)100多處。從2年多的運行情況來看，該型鍋爐能夠達(dá)到設(shè)計要求，能在30%~110%額定負(fù)荷下穩(wěn)定運行。
1、鍋爐本體與工藝流程
    鍋爐本體主要由4部分組成，即燃燒室、高溫旋風(fēng)分離器、返料裝置和尾部對流煙道。燃燒室位于鍋爐的前部，其斷面呈矩形(長度×寬度為5.28 m×10.24 m)，四周和頂棚布置有膜式水冷壁，底部為略有傾斜的水冷布風(fēng)板，由于在燃燒室中磨損嚴(yán)重區(qū)域水冷壁上內(nèi)襯耐火材料，造成水冷壁受熱不足，因此在上部與前墻垂直布置有3片翼形水冷壁，另有6片II級過熱器。燃燒室后有2個平行布置的旋風(fēng)分離器，密封返料閥位于旋風(fēng)分離器下部，與燃燒室和分離器相連接。燃燒室、旋風(fēng)分離器和返料裝置構(gòu)成了固體物料循環(huán)回路。約占鍋爐總量60%的熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)室和布風(fēng)板進(jìn)入爐膛，對爐膛的床料流化，形成流化床燃燒。二次風(fēng)從爐膛不同高度進(jìn)入，實現(xiàn)分級燃燒。高溫?zé)煔鈴臓t頂后墻兩側(cè)分別進(jìn)入2個高溫旋風(fēng)分離器，其中絕大部分的顆粒被分離下來并作為循環(huán)灰，經(jīng)2個氣力控制的自平衡式型閥送回爐膛下部，形成循環(huán)床，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    尾部對流煙道的鍋爐后部，其內(nèi)沿?zé)煔饬鞒桃来尾贾肐II級過熱器和I級過熱器，下部煙道內(nèi)依次布置有3組省煤器和一次風(fēng)、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器。
2、運行及控制分析
2.1鍋爐點火與啟動
    鍋爐點火啟動采用床料循環(huán)加熱方式，冷床料（粒度<8 mm爐渣，可燃物<5%，床料厚度350—400mm，總量2m3/h）在流化床循環(huán)的條件下加熱升溫。加入床料啟動2臺“J”閥風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)，按吹掃要求建立吹掃風(fēng)量對鍋爐進(jìn)行吹掃，并將所有風(fēng)機(jī)置于自動方式。
    11#鍋爐冷態(tài)點火啟動時間約10 h，間歇投煤時床溫為470℃。鍋爐壓火時間較長(>2 h)，床溫低于投煤溫度。在鍋爐溫態(tài)啟動時需投運油燃燒器。
    鍋爐壓火后1—2h內(nèi)熱態(tài)啟動，熱態(tài)啟動床溫高于投煤溫度，可直接投煤。熱態(tài)啟動時要嚴(yán)格控制風(fēng)量大于臨界流化風(fēng)量，若風(fēng)量過大會導(dǎo)致床溫降低，壓火前適當(dāng)保持較高床壓運行以保證爐膛較大的蓄熱量。
    由于有大量的高溫床料存于爐內(nèi)，壓火后要保持一段時間過熱器排汽、冷卻過熱器泄壓。停運給水泵前，將水加至汽包較高水位。到燃燒器投運為止，床溫平均下降速率約為35℃/h，由于床內(nèi)有較多的耐火材料要求床溫的變化率控制在< 80℃/h。在較低的負(fù)荷下穩(wěn)定運行30 min，有利于保護(hù)分離器及其它部位澆注料。
2.2鍋爐熱效率
    臨沂市能源監(jiān)測中心對11#、12#鍋爐進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表1所示。
    由表1可知，鍋爐熱效率可以達(dá)到86. 6%、88.6%。飛灰未燃燼碳含量低于設(shè)計值8%，分析室在4月6日和28日分別對飛灰進(jìn)行測試，結(jié)果分別為8. 80%和10.04%，這與運行工況和燃料粒度等因素有關(guān)。
2.3  輔機(jī)運行情況
    輔機(jī)運行情況見表2。
    從表2可以看出，各輔機(jī)都留有較大余量，形成“大馬拉小車的現(xiàn)象，造成用電量較高，不利于節(jié)能。
2.4控制參數(shù)
    該鍋爐具有較好的控制性能，運行期間最低穩(wěn)定負(fù)荷為80 t/h，在30%—110%額定負(fù)荷之間瞬時負(fù)荷變化率和連續(xù)負(fù)荷變化率可達(dá)到設(shè)計值。運行中幾個主要控制參數(shù)情況如下。
    (1)料層差壓：設(shè)計控制參數(shù)為7.0~9.5kPa，實際運行中控制在8.0 kPa，料差的控制通過改變水冷滾筒式冷渣機(jī)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。我廠滾筒式冷渣機(jī)的使用效果良好，關(guān)鍵在于兩個方面，一方面嚴(yán)格控制入爐煤的粒度，防止大顆粒堵塞冷渣機(jī)，另一方面操作人員對冷渣機(jī)結(jié)構(gòu)及運行保護(hù)理解全面。
    (2)爐膛差壓：設(shè)計控制參數(shù)為<1.5 kPa，實際控制在1.0 kPa，爐膛差壓的調(diào)控通過放灰來實現(xiàn)。投運初期需人工放灰，現(xiàn)經(jīng)過技改工程加裝冷灰機(jī)，可以在微機(jī)上實現(xiàn)自控。
    (3)氧含量：設(shè)計控制參數(shù)為3%~5%，實際運行中為6%。這就增大了排煙損失，需進(jìn)一步加強(qiáng)操作控制，把過量空氣系數(shù)控制在1.15~1. 25（50%負(fù)荷以下可以取1.6~1.8高值）。安裝時，過熱器后2個測點儀器一為國產(chǎn)產(chǎn)品，插入深度1.5 m，另一為進(jìn)口產(chǎn)品，插入深度較淺，導(dǎo)致測量結(jié)果偏高，二者平均值為6%。若將測點按規(guī)定安裝，可以控制在<5%的指標(biāo)內(nèi)。
3、存在問題、采用新技術(shù)及建議
    11#、12#鍋爐在安裝及試運行期間發(fā)現(xiàn)諸多設(shè)計上問題。由于是第一次設(shè)計制造，許多問題由設(shè)計人員、安裝人員及廠方在現(xiàn)場協(xié)商變更，變更達(dá)100多處，現(xiàn)僅列出對鍋爐比較重要的幾項供分析參考。
    2002年7-9月試運行期間，發(fā)現(xiàn)爐膛由于水冷壁剛性梁設(shè)計不合理致使水冷壁剛性差，出現(xiàn)間歇性腹吸式振動。根據(jù)煤粉爐設(shè)計和使用經(jīng)驗，剛性梁問題最大不應(yīng)超過96倍水冷壁外徑，但對于流化床鍋爐則不同，廠家設(shè)計間距（從下至上）分別為1.8 m、2.0 m、2.8 m、3.0 m，2.4m、2.4 m、2.5 m。經(jīng)過三方協(xié)商，對剛性梁問題進(jìn)行調(diào)整，標(biāo)高19.2 m、22.0 m、25.0 m之間3道改為5道，并加裝止晃裝置后運行正常。
    2003年停爐檢查時發(fā)現(xiàn)，兩旋風(fēng)分離器中心筒變形嚴(yán)重。原設(shè)計中心筒外圈只有底部1道環(huán)形拉板，中心筒外圈中部缺少環(huán)形固定拉板（起限制變形的作用），因此在長期的高溫條件下，中心筒中間部分變形嚴(yán)重。為了減小中心筒變形量，在中心筒外圓中部加1道環(huán)形拉板，可大大減小高溫條件下中心筒的變形量，從而保證了旋風(fēng)分離器的分離效率。
    爐膛衛(wèi)燃帶澆注料過渡區(qū)水冷壁管磨損嚴(yán)重，到目前為止還沒有根本解決方法。本型循環(huán)流化床( CFB)鍋爐爐膛衛(wèi)燃帶高度為5m，雖然鍋爐廠采用美國紐克拉電站循環(huán)流化床鍋爐的外彎讓管設(shè)計方案，防磨效果并不理想。這類磨損的機(jī)理主要有以下2個方面：一是過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體物料運動方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦旋流；另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷。衛(wèi)燃帶與水冷壁過渡區(qū)域內(nèi)水冷壁管的磨損并不是在爐膛四周均勻發(fā)生的，而是與爐膛內(nèi)物料總體流動形式有關(guān)。磨損主要發(fā)生在后墻和左右側(cè)墻，尤其是后墻更為嚴(yán)重，前墻磨損較輕。我廠在11#、12#CFB鍋爐爐膛水冷壁澆注料過渡區(qū)采用鉻鎳硬質(zhì)合金火焰噴涂，效果不好，使用一段時間后，檢查發(fā)現(xiàn)在噴涂區(qū)與基材過渡區(qū)涂層結(jié)合不好，涂層容易脫落形成臺階。經(jīng)過焊補(bǔ)處理后，在過渡區(qū)焊銷釘，增打可塑料防磨圈梁，在防磨圈梁上的一定高度范圍內(nèi)實施超音速電弧冷噴涂進(jìn)行防磨，可大大減輕磨損，延長該區(qū)域水冷壁管的使用壽命。
    爐膛衛(wèi)燃帶澆注料過渡區(qū)4個角水冷壁管磨損爆管現(xiàn)象嚴(yán)重。原因可能是角落區(qū)域內(nèi)沿壁面向下流動的固體物料受到相鄰2個面的共同作用，物料濃度比較高，同時流動狀況也受到破壞，因此磨損要比其它幾個面嚴(yán)重，目前也沒有根本解決方法。我廠最早投運的11#、12# 240 t/h CFB鍋爐角落區(qū)域曾發(fā)生過多次水冷壁爆管現(xiàn)象。在運行中，盡量不要長時間超負(fù)荷運行；在停爐檢修過程中，要認(rèn)真檢查，對檢查出的問題要妥善處理，必要時在四角一定高度內(nèi)增打可塑料防護(hù)，在實施超音速電弧噴涂時，四角水冷壁管噴涂高度比其它區(qū)域要高一些。
    爐膛出口之間水冷壁管磨損嚴(yán)重。運行一段時間后，停爐檢查時發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域水冷壁管在迎煙氣流動方向45。~ 90。范圍內(nèi)磨損嚴(yán)重，最薄處壁厚為3.8 mm(水冷壁管規(guī)格為：∮60 mm×5mm)。主要原因是大量含塵煙氣在臨近爐膛出口處體積變小，流速增加，流動方向發(fā)生變化，目前也沒有根本解決方法。在該區(qū)域也要采用超音速電弧噴涂進(jìn)行防護(hù)，減輕水冷壁管的磨損，延長水冷壁管的使用壽命。
    爐膛頂部翼形水冷壁和屏式過熱器（Ⅱ級過熱器）變形嚴(yán)重，與前墻讓管處水冷壁管磨損嚴(yán)重。最早投運的11#、12# 240 t/h鍋爐曾發(fā)生過屏式過熱器和翼形水冷壁泄漏爆管事故。在停爐檢查過程中，認(rèn)真檢查，檢查出的缺陷及時處理。
    尾部豎井煙道內(nèi)布置的Ⅲ級過熱器、I級過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器磨損較輕，運行2年后，幾乎沒有磨損現(xiàn)象。這主要有3個方面的原因：一是旋風(fēng)分離器分離效率高，大量的物料被分離下來，返回爐膛多次循環(huán)燃燒，流經(jīng)尾部受熱面的煙氣含塵濃度較低；二是流經(jīng)尾部受熱面煙氣流速較低；三是聲波吹灰器運行效果較好，能及時清除尾部受熱面積灰，避免局部煙氣流速過高而加快該區(qū)域受熱面的磨損速率。
    風(fēng)帽磨損現(xiàn)象嚴(yán)重。本型鍋爐采用1872個“菌狀”風(fēng)帽，與水冷布風(fēng)板采用螺紋連接，風(fēng)帽磨損區(qū)域主要靠近后墻回料口附近。其原因主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料以較大的、平行于布風(fēng)板的速度分量沖刷風(fēng)帽；另一種情況是風(fēng)帽小孔的擴(kuò)大，改變了布風(fēng)特性，固體物料漏到風(fēng)室，減小了風(fēng)室的有效容積，大風(fēng)室起不到穩(wěn)壓均流作用，從而造成流化質(zhì)量下降．甚至堵塞送風(fēng)通道。且布風(fēng)板螺紋容易變形，停爐檢修時不容易更換風(fēng)帽，可將螺紋連接改為直接插裝電焊固定。
    鍋爐冷渣機(jī)冷渣通道容易堵塞和泄漏，進(jìn)渣嘴容易泄漏，鍋爐煤質(zhì)變差和入爐煤粒度得不到保證時，冷渣機(jī)不能滿足鍋爐排渣量。短節(jié)的長度過長，不能滿足鍋爐水冷壁管熱狀態(tài)下向下膨脹的需要；冷渣器進(jìn)渣管磨損嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生泄漏；冷渣通道容易被大顆粒堵塞，且不易清理；距冷渣通道進(jìn)口約5 cm范圍內(nèi)，經(jīng)常發(fā)生泄漏；進(jìn)渣口落紅渣時，托輪軸承容易被燒壞；在進(jìn)渣端設(shè)置6根回水管，給檢修和疏通渣管堵塞帶來不便。為了滿足鍋爐熱態(tài)下向下膨脹的需要，將短節(jié)長度由150 mm改為50 mm;冷渣器進(jìn)料管是雙層殼體結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層是進(jìn)渣通道，是夾層是冷卻水通道，是帶有一定速度的高溫爐渣最先經(jīng)過的部件，工作環(huán)境最為惡劣，并且該部件并不隨冷渣器轉(zhuǎn)動，磨損特別嚴(yán)重，很容易被磨漏。根據(jù)多年的經(jīng)驗，決定在此處焊上銷釘，打上1層可塑料防護(hù)層，可有效地起到防磨作用，從而大大減小冷渣器進(jìn)料管的維修工作量；為了提高冷渣器的耐磨性能和運行可靠性，生產(chǎn)廠家作了如下改進(jìn)：冷渣通道的板材厚度由3 mm改為4 mm;板材材質(zhì)由20#改為16Mn;為了增加滾筒轉(zhuǎn)動時的穩(wěn)定性、防止熱渣下落時燒壞托輪軸承，將托輪由前端改為滾筒下部；為了檢修方便，將進(jìn)渣端的回水管改為出渣端回水管。通過廠家的進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計，該型滾筒式冷渣器的性能得到進(jìn)一步提高。針對冷渣器高溫區(qū)冷渣通道氧化和磨損特別嚴(yán)重的實際情況，建議廠家在設(shè)計時考慮在高溫區(qū)增加防磨護(hù)瓦，可進(jìn)一步提高冷渣通道的抗氧化和抗磨損能力。
    正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)倉泵進(jìn)料閥、出料閥、底部流化盤磨損嚴(yán)重。倉泵出料閥密封面容易磨損且價格較高，維修費用較高，進(jìn)料閥在泵體內(nèi)，檢修極不方便。對倉泵出料閥要加強(qiáng)運行管理與檢修維護(hù)，在閥體底部加設(shè)吹掃頭，提高出料閥的使用壽命，降低維修費用；為了檢修方便，在倉泵進(jìn)口管道增加1只進(jìn)料閥，原泵體內(nèi)的進(jìn)料閥不再使用。
    大風(fēng)室積灰、漏灰現(xiàn)象嚴(yán)重。目前有一種中間加裝套管的新型大孔徑風(fēng)帽，可以大大減輕風(fēng)帽之間的磨損和大大減少風(fēng)室漏渣現(xiàn)象，但是對現(xiàn)有鍋爐改造較困難，這需要鍋爐廠重新更改水冷布風(fēng)板的設(shè)計。所以目前可以加厚風(fēng)帽，以延長風(fēng)帽的使用壽命。關(guān)于風(fēng)室漏渣問題，只有要求操作人員及時將大風(fēng)室積灰放掉，管理人員加強(qiáng)監(jiān)管力度。鍋爐每次檢修時，都要認(rèn)真查找風(fēng)室漏灰點，并要加以消除。2004年11月128鍋爐計劃停爐檢修時，檢查人員發(fā)現(xiàn)由于風(fēng)室漏灰，水冷布風(fēng)板下集箱局部區(qū)域被沖刷磨損現(xiàn)象。
    蓬煤、堵煤現(xiàn)象比較嚴(yán)重。入爐摻兌燃料中含有一定量造氣爐渣和除塵灰（它是由化肥造氣轉(zhuǎn)來的）。特別是在陰雨天，入爐煤又細(xì)又濕，煤倉蓬煤、落煤管堵煤現(xiàn)象更加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響著鍋爐機(jī)組的正常運行，還增加了操作人員的勞動強(qiáng)度。在煤斗內(nèi)壁鑲貼高分子聚氯乙烯板，實際使用效果并不理想，聚氯乙烯板多次發(fā)生脫落，給正常生產(chǎn)帶來很大麻煩；采用疏松機(jī)技術(shù)，煤斗蓬煤后，自動疏通，使用效果較好。入爐煤細(xì)小顆粒較多，水分較大，尤其在摻燒造氣除塵灰后，在落煤管彎頭處和爐膛給煤口處粘附，越積越多，最終導(dǎo)致落煤管堵塞，發(fā)生堵煤現(xiàn)象�？刹捎迷鲈O(shè)播煤風(fēng)系統(tǒng)，在落煤管彎頭處加吹掃風(fēng)，及時將煤吹進(jìn)爐膛；運行中加強(qiáng)對落煤管的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)有煤粘附落煤管壁，要及時清除；同時加強(qiáng)入爐煤的管理，混合料各成分和粒徑搭配均勻，盡量減少入爐煤的水分。
    根據(jù)國內(nèi)廠家流化床鍋爐澆注及砌筑的實際情況，我廠對澆注料及砌筑項目給予了高度重視，安排專人負(fù)責(zé)此項工程，經(jīng)過對國內(nèi)410 t/h、220 t/h、130 t/h、75 t/h、35 t/h 5種爐型澆注料及砌筑工程施工和使用情況的考察，對廠家的圖紙作了大幅修改，主要有以下幾個方面：
    (1)所有澆注料部位用料提高一個檔次。
    (2)旋風(fēng)分離器采用內(nèi)江410 t/h鍋爐設(shè)計。
    (3)尾部煙道爐墻縱向膨脹由原設(shè)計1道40 mm改為2道各20 mm。
    (4)返料器回料高度改為450 mm。
    (5)省煤器防磨梁增打澆注料。
    (6)燃燒室、水冷套等處安裝時的變形由澆注料存度增減來彌補(bǔ)。
    4臺240 t/h鍋爐自投運至今，澆注料及砌筑完好，沒有發(fā)現(xiàn)損壞處。主要經(jīng)驗有3個方面：一方面要選擇有資質(zhì)、有實力、有施工經(jīng)驗的單位；二是對用料檢驗把好關(guān)；三是加強(qiáng)施工監(jiān)管。
    部分受熱面設(shè)計不合理，不能滿足鍋爐正常運行要求。11#、12# 240 t/h CFB鍋爐排煙溫度設(shè)計為140℃，實際運行中160℃左右，空氣預(yù)熱面積偏小，建議重新核算。2004年10月各爐在較低負(fù)荷（每臺鍋爐約帶170~180 t/h負(fù)荷）運行，在減溫水全部關(guān)閉的情況下，過熱蒸汽溫度僅達(dá)到500℃左右，嚴(yán)重影響了熱電廠的熱效率，建議鍋爐廠家對各種負(fù)荷下的受熱面重新進(jìn)行校核計算。
    針對各風(fēng)機(jī)余量較大，造成用電量較高的實際情況，結(jié)合成熟的節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，建議各風(fēng)機(jī)與驅(qū)動電機(jī)采用液力偶合器連接，不但降低各風(fēng)機(jī)的耗電量，而且可大大降低風(fēng)機(jī)的啟動力矩和啟動電流。
4、結(jié)語
    (1)4臺240 t/h循環(huán)流化床鍋爐運行穩(wěn)定，蒸汽參數(shù)、鍋爐出力、變負(fù)荷能力等均達(dá)到設(shè)計值。
    (2)分離器分離效果較好，尾部煙道防磨措施得當(dāng)，尾部受熱面磨損輕。
    (3)鍋爐熱效率達(dá)不到保證值。