0、引言
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式．是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式…。云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司2x300 MW CFB機組，分別于2006年6月3日和8月27日，相繼完成168 h試運，投入了商業(yè)運營。該機組鍋爐系哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司采用法國ALSTOM公司技術(shù)設(shè)計和制造的1 025 t/h亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、半露天島式布置鍋爐。與670 t/h以下CFB鍋爐相比，該鍋爐增加了4個外置式換熱器，解決了大型CFB鍋爐受熱面在尾部難以布置的問題，其過熱蒸汽、再熱蒸汽溫度以及床溫等參數(shù)控制與無外置式換熱器CFB鍋爐區(qū)別較大。該文以實際運營經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對300 MW CFB鍋爐外置式換熱器對參數(shù)的調(diào)節(jié)特性做出分析。
1、物料循環(huán)系統(tǒng)
該爐物料循環(huán)由內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)組成。內(nèi)循環(huán)處于爐膛內(nèi)部密相區(qū)，外循環(huán)系統(tǒng)則由爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成。在一次風(fēng)的流化作用下．稀相區(qū)小顆粒物料隨煙氣進入燃燒室左右兩側(cè)4個內(nèi)徑為8.3 m的高溫絕熱旋風(fēng)分離器，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，煙氣中夾帶的較大粒徑固體顆粒落入各自對應(yīng)的回料閥。每一回料閥一側(cè)與爐膛相連，另一側(cè)與對應(yīng)外置式換熱器相連。分離器分離下來的高溫物料，進入回料閥后，一部分直接返送回爐膛．另一部分進入外置式換熱器，最終分別以高溫和低溫物料的狀態(tài)返回爐膛．回料閥為非機械型單回路自平衡式．回料閥的作用是將分離器分離下來的高溫物料返送回爐膛，實現(xiàn)鍋爐燃料及石灰石的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)。在鍋爐運行時，爐內(nèi)的物料主要由床料、給煤、給煤中的灰、未反應(yīng)的石灰石、石灰石脫硫反應(yīng)產(chǎn)物等構(gòu)成。這些物料在從布風(fēng)板下送入的一次風(fēng)和從布風(fēng)板上送入的二次風(fēng)的作用下處于流化狀態(tài)，部分顆粒被煙氣夾帶在爐膛內(nèi)向上運動。在爐膛的不同高度上，較粗的固體顆粒將沿著爐膛邊壁下落．形成物料的內(nèi)循環(huán)，計算內(nèi)循環(huán)量為6000t/h左右：較細的固體顆粒被煙氣夾帶進入高溫絕熱旋風(fēng)分離器，進行氣固兩相分離，絕大部分顆粒被分離下來，一部分通過回料閥直接返回爐膛．另一部分通過外置式換熱器再返送爐膛，形成物料的外循環(huán)，計算外循環(huán)量為2500t/h左右，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、
木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、外置式換熱器結(jié)構(gòu)及作用
外置式換熱器實際上是一個細顆粒的鼓泡流化床。4個外置式換熱器對稱布置于爐膛下部兩側(cè)，外置式換熱器裝于構(gòu)架鋼梁上，與回料閥的膨脹差是通過安裝在連接灰道上的膨脹節(jié)來解決。外置式換熱器外殼由8=8 mm碳鋼材料制成，頂板和布風(fēng)板由8=10 mm碳鋼材料制成．內(nèi)襯厚度為150 mm的絕熱材料和耐磨耐火材料�？拷鼱t前的2個外置式換熱器為高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器，由3個分室組成。第1室為空室，不布置受熱面；第2室布置有高溫再熱器，用HTR表示；第3室布置有低溫過熱器，用LTS表示。高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器主要作用是通過調(diào)整其進料錐形閥的開度來調(diào)節(jié)再熱汽溫�？拷鼱t后的2個外置式換熱器為中溫過熱器外置式換熱器，由2個分室組成。第1室為空室，不布置受熱面：第2室布置有中溫過熱器I和中溫過熱器Ⅱ，分別用ITS，和ITS2表示。中溫過熱器外置式換熱器的主要作用是通過調(diào)整其進料錐形閥的開度來調(diào)節(jié)爐膛床溫。外置式換熱器各室由水冷隔墻分隔而成，其內(nèi)冷卻水由冷渣泵提供。每個分室都布置有布風(fēng)板和風(fēng)箱，流化風(fēng)由高壓流化風(fēng)機供給。外置式換熱器的設(shè)置解決了隨著鍋爐容量的增大，鍋爐受熱面布置困難的矛盾，使受熱面的布置更加靈活。外置式換熱器入口設(shè)有錐形閥，通過調(diào)整錐形閥的開度來控制外置式換熱器和回料閥循環(huán)物料的分配量．從而實現(xiàn)了床溫和再熱蒸汽溫度分開調(diào)節(jié)和控制的目的，使調(diào)節(jié)更方便可靠．更有利于鍋爐的低負荷穩(wěn)燃，另外也避免了使用再熱器噴水減溫時影響整個機組熱經(jīng)濟性的弊端。
3、外置式換熱器的投運和停運
3.1 外置式換熱器的投運
3.1.1 啟動前加裝床料
啟動床料可用河沙或渣倉底渣。如果選用河沙做啟動床料，應(yīng)控制砂子中的鈉、鉀質(zhì)量分數(shù)，以免引起床料結(jié)焦，并要求沙子最大粒徑不超過0.6 mm。如果選用渣倉底渣做啟動床料，要求底渣粒徑小于lmm．最大粒徑不超過3mm。啟動前通過外置式換熱器門孔實現(xiàn)填充床料，初始床料的高度要低于受熱面的頂部，約為受熱面高度的80%。
3.1.2啟動期間加床料
(1)啟動期間回料閥填充床料是依靠物料的外循環(huán)來實現(xiàn)，外置式換熱器是通過開啟外置式換熱器進料的錐形閥完成最終加床料。當(dāng)循環(huán)物料量足夠大時．回料閥的床料填滿后，再緩慢開啟錐形閥對外置式換熱器填加床料。在此過程中必須保持爐膛總壓降A(chǔ)P不能降至15kPa以下．必要時向爐膛投床料以維持爐膛總壓降△只恒定不變。當(dāng)外置式換熱器所有風(fēng)室壓力不再增加，并趨于穩(wěn)定在某一數(shù)值．說明已完成了啟動期間外置式換熱器加床料。一般情況下，此過程在發(fā)電機并網(wǎng)后帶低負荷20 MW之前完成，此時相應(yīng)的床溫將高于650℃。
3.1.3換熱器投運
首先將所有錐形閥關(guān)閉且調(diào)至手動狀態(tài)．投入所有錐形閥、分室隔墻冷卻水。然后將二次風(fēng)機入口調(diào)節(jié)擋板和上二次風(fēng)擋板打開．以建立鍋爐風(fēng)煙回路自然通道。點火初期，外置式換熱器內(nèi)物料的溫度很低，當(dāng)蒸汽通過外置式換熱器內(nèi)受熱面的時候．部分蒸汽將被冷凝，此時必須保持外置式換熱器內(nèi)受熱面的疏水暢通。在開始任一個外置式換熱器流化之前，必須強制開啟高壓旁路至最小閥位5%,防止外置式換熱器干燒。當(dāng)主蒸汽流量達到150t/h．開始進行外置式換熱器的流化，且根據(jù)汽輪機沖動對汽溫的要求，將相應(yīng)的錐形閥置于10%～30%開度。檢查各外置式換熱器流化風(fēng)量：入口500m3／h;空室1850m3/h;ITS室6600 m3/h:LTS、HTR室7600m3/h。
在整個投運過程中．通過汽輪機高壓旁路調(diào)節(jié)過熱汽壓、低壓旁路調(diào)節(jié)再熱汽壓，減溫水量控制過熱汽溫．外置式換熱器錐形閥開度控制再熱汽溫等調(diào)節(jié)手段對汽壓、汽溫、床溫加以控制，從而順利實現(xiàn)汽輪機沖轉(zhuǎn)、定速，發(fā)電機并網(wǎng)、帶負荷。
熱態(tài)啟動過程中．為了得到較高的汽溫，避免汽輪機負溫差啟動，必須投運外置式換熱器．故而必須建立一個物料循環(huán)流態(tài)，且床溫高于760℃．此時鍋爐燃燒強度必須足夠大，初始燃燒強度大于20%。
3.2外置式換熱器的停運
3.2.1 正常停爐時的停運
首先減少給煤量．逐漸降低鍋爐負荷和床溫．同時適當(dāng)關(guān)小外置式換熱器進料錐形閥。逐步開啟汽輪機高、低壓旁路，按滑停曲線降溫、降壓、減負荷。然后停運給煤線，保持風(fēng)機運行，繼續(xù)冷爐。打開各外置式換熱器進料錐形閥，排空回料閥內(nèi)的物料。如果準(zhǔn)備對外置式換熱器受熱面進行防磨防爆檢查，則打開事故排灰閥排空外置式換熱器。
3.2.2壓火操作時的停運
在壓火處理鍋爐缺陷時．要進行熱態(tài)停爐，鍋爐要保持能夠再次快速熱態(tài)啟動的狀態(tài)．還要防止外置式換熱器中受熱面過熱超溫．所以首先關(guān)閉外置式換熱器進料錐形閥．停止外置式換熱器的流化．再進行鍋爐壓火的操作。
4、外置式換熱器對鍋爐溫度參數(shù)的影響和控制
由于300 MW CFB鍋爐獨特的外置式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計，流經(jīng)外置式換熱器的風(fēng)、煙、灰量將引起鍋爐各溫度參數(shù)的變化，尤其過熱汽溫、再熱汽溫及床溫。因此，在運行中可利用這一特性，通過調(diào)整外置式換熱器的進料量分配，來實現(xiàn)對這些溫度參數(shù)的控制。
4.1過熱汽溫
過熱器系統(tǒng)由包墻過熱器、過熱器吊掛管、低溫過熱器、中溫過熱器I、中溫過熱器Ⅱ、高溫過熱器組成。其中，中溫過熱器I、中溫過熱器Ⅱ布置在中溫過熱器外置式換熱器中．低溫過熱器布置在高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器中，其他過熱器都布置在尾部煙道中。在低溫過熱器與中溫過熱器I之間、中溫過熱器I與中溫過熱器Ⅱ之間、中溫過熱器Ⅱ與高溫過熱器之間管道上，分別布置有一、二、三級噴水減溫器．
LTS和ITS所在外置式換熱器腔室內(nèi)物料量的變化．必然會導(dǎo)致過熱汽溫的變化，可通過噴水減溫器來控制過熱汽溫在所需溫度范圍內(nèi)。升降負荷時，對汽溫的變化趨勢要提前做好研判．并適當(dāng)超前開大或關(guān)小對應(yīng)進料錐形閥的開度。為防止過熱器管壁超溫，過熱器出、入口汽溫應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：低溫過熱器入口汽溫不高于361℃，出口汽溫不高于385℃：中溫過熱器I入口汽溫不高于381℃．出口汽溫不高于412℃：中溫過熱器Ⅱ入口汽溫不高于404℃．出口汽溫不高于475℃：高溫過熱器入口汽溫不高于454℃，出口汽溫不高于540℃。
4.2再熱汽溫
再熱汽溫通過改變高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器進料錐形閥開度來控制。開度增大，進入其中的灰量增加，換熱加強，再熱汽溫升高；反之再熱汽溫降低。在低溫再熱器入口處設(shè)置有事故噴水．當(dāng)再熱汽溫突然升高，且外置式換熱器進料錐形閥已關(guān)至最小，但再熱汽溫仍有上升趨勢時，可用事故噴水。要謹慎控制事故噴水量，以防再熱汽溫降得過快，而且投入時間不宜過長。再熱汽溫發(fā)生波動，還可通過改變高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器的流化風(fēng)量．增強或減弱再熱器與循環(huán)物料的熱交換來實現(xiàn)對再熱汽溫的輔助調(diào)節(jié)。
為了防止再熱器管壁超溫．再熱器入口／出口汽溫應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：低溫再熱器入口汽溫不高于327℃，出口汽溫不高于416℃：高溫再熱器人口汽溫不高于416℃．出口汽溫不高于540℃。
4.3爐膛床溫
床溫由燃料放熱與爐膛和外置式換熱器吸熱的平衡關(guān)系所決定，床溫設(shè)計值為850℃。各外置式換熱器進料量對床溫有很大影響．高溫物料進入其中后經(jīng)受熱面冷卻進入爐膛，影響床溫；所以改變其進料錐形閥開度可改變床溫。由于高溫再熱器、低溫過熱器外置式換熱器用以調(diào)整再熱汽溫，床溫就由中溫過熱器外置式換熱器進料錐形閥的開度來調(diào)整。進料錐形閥開度增大．進入其中的灰量增加，從而進入爐膛的冷灰量增加，床溫降低，反之床溫升高。
由于系統(tǒng)反應(yīng)時間及其他因素的影響．這些錐形閥的開度與負荷成正比例關(guān)系，在改變鍋爐負荷時．應(yīng)及時調(diào)整布置有過熱器的外置式換熱器進料錐形閥的開度，從而控制床溫趨于穩(wěn)定。
此外．還有一些其他手段可對爐膛溫度進行調(diào)節(jié)控制．例如：改變一次風(fēng)占總風(fēng)量的百分比；改變上部二次風(fēng)占總二次風(fēng)的百分比：改變爐膛總壓差△P1；改變過�？諝庀禂�(shù)等。
調(diào)整床溫的同時．要保證分離器出口溫度在900℃以下。分離器出口煙溫出現(xiàn)偏差時，錐形閥的開度以及左右兩側(cè)過熱器減溫水量也將出現(xiàn)偏差．要及時調(diào)整外置式換熱器左右兩側(cè)進料錐形閥的開度，必要時再通過改變兩側(cè)給煤量的偏置，使?fàn)t膛左右兩側(cè)床溫趨于平衡．
5、外置式換熱器異常原因分析及處理
5.1 回爐膛非金屬膨脹節(jié)爆破
5.1.1 原因
(1)非金屬膨脹節(jié)質(zhì)量差，內(nèi)襯不銹鋼金屬網(wǎng)破損．從而造成非金屬膨脹節(jié)最外層蒙皮撕裂。
(2)風(fēng)燃器超溫至950℃以上，引起外置式換熱器回爐膛非金屬膨脹強度降低而損壞。
(3)鍋爐“翻床”，外置式換熱器回爐膛的物料通道被堵塞，而流化風(fēng)壓一直維持在55 kPa，沒有按規(guī)定適當(dāng)減少至30 kPa．導(dǎo)致外置式換熱器內(nèi)超壓．造成外置式換熱器回爐膛的非金屬膨脹節(jié)發(fā)生爆破。
5.1.2處理
迅速關(guān)小外置式換熱器迸料錐形閥．減少外置式換熱器的進料，降低鍋爐負荷，減少物料的外循環(huán)量。根據(jù)檢修要求，請示中調(diào)同意，按鍋爐壓火的預(yù)案處理。
5.2不進料
5.2.1 原因
(1)外置式換熱器錐形閥打不開，錐形閥執(zhí)行器有問題。
(2)外置式換熱器錐形閥口附近結(jié)焦或脫落的澆注料堵住外置式換熱器進料錐形閥。
(3)由于外置式換熱器空室流化風(fēng)量偏小，引起回料閥至外置式換熱器空室的斜管堵塞，導(dǎo)致外置式換熱器不進料。
5.2.2處理
安排檢修人員檢查、處理錐形閥執(zhí)行器。頻繁開關(guān)錐形閥，反復(fù)用壓縮空氣吹掃，適當(dāng)增加回料閥流化風(fēng)量，促使大焦塊或澆注料松動后排入外置式換熱器，恢復(fù)外置式換熱器進料。如果是外置式換熱器進料斜管堵塞，則關(guān)小錐形閥，適當(dāng)提高流化風(fēng)母管壓力，開大外置式換熱器空室流化風(fēng)調(diào)節(jié)檔板，同時借助外置式換熱器空室壓縮空氣進行輔助吹掃。待有流化風(fēng)量指示后．說明外置式換熱器恢復(fù)了流化。關(guān)閉壓縮空氣吹掃手動門．再緩慢恢復(fù)流化風(fēng)母管壓力，逐漸開大錐形閥開度至適當(dāng)位置。若采取上述措施仍無效，則開啟外置式換熱器空室事故排灰門排灰，直至外置式換熱器進料為止。
5.3不流化
5.3.1原因
(1)外置式換熱器風(fēng)室積灰嚴(yán)重。
(2)外置式換熱器物料板結(jié)。
(3)外置式換熱器各分室流化風(fēng)壓下降或流化風(fēng)門故障。
(4)外置式換熱器隔墻耐火磚脫落。
(5)錐形閥異常，導(dǎo)致外置式換熱器進料量過大，造成外置式換熱器無法流化。
5.3.2處理
通過提高外置式換熱器流化風(fēng)母管壓力，用壓縮空氣吹掃、疏通，外置式換熱器事故放灰等手段來處理．
若是外置式換熱器隔墻耐火磚脫落，則采取將床料溢過耐火磚脫落的外置式換熱器分室，促使床料在其他外置式換熱器分室繼續(xù)流化換熱，待有停爐機會時再徹底處理。
如果是因為外置式換熱器進料量過大，致使外置式換熱器無法流化，應(yīng)采取關(guān)小錐形閥，逐室排灰疏通的方法．直至外置式換熱器恢復(fù)流化為止。
5.4錐形閥卡澀
5.4.1原因
(1)外置式換熱器錐形閥執(zhí)行器的問題，造成錐形閥卡澀。
(2)錐形閥長時間大開度運行（50%以上），外置式換熱器內(nèi)由于流化不暢或溫度過高，在錐形閥口形成一些焦塊．造成錐形閥卡澀。
(3)澆注料脫落，恰好卡住錐形閥。
5.4.2處理
安排檢修人員檢查、處理錐形閥執(zhí)行器。運行人員打開卡澀的錐形閥壓縮空氣風(fēng)門，吹掃5—10min，若錐形閥輕度卡澀，一般就能活動了。若采取上述措施無效時．保持用壓縮空氣繼續(xù)吹掃，就地手搖錐形閥執(zhí)行機構(gòu)，來回活動錐形閥。如果仍不見效，應(yīng)配合檢修人員用鉸鏈強制開啟或關(guān)閉錐形閥。在此過程中．注意壓縮空氣吹掃時間不宜過長，錐形閥一旦活動，應(yīng)立即關(guān)閉吹掃風(fēng)門，防止壓縮空氣吹掃時間過長．造成外置式換熱器錐形閥磨損吹壞。
5.5爆管
5.5.1原因
(1)受熱面管材質(zhì)有問題。
(2)安裝焊接質(zhì)量差。
(3)由于汽溫控制不當(dāng)，導(dǎo)致受熱面管壁運行時經(jīng)常超溫、過熱。
(4)外置式換熱器流化風(fēng)量偏大，局部形成煙氣渦流，造成外置式換熱器管壁局部沖刷磨損。
(5)過熱蒸汽品質(zhì)惡化，致使受熱面管壁內(nèi)部結(jié)垢、積鹽、腐蝕。
5.5.2處理
立即關(guān)閉錐形閥，降低鍋爐負荷至最低，申請中調(diào)停爐。汽輪機打閘后，開啟汽輪機旁路，開啟爐側(cè)疏水，間斷打開鍋爐過熱器出口PCV閥，對鍋爐進行泄壓。繼續(xù)保持風(fēng)機運行，對爐膛、外置式換熱器通風(fēng)冷卻。采用逐室增加流化風(fēng)的手段，將外置式換熱器的物料排至爐膛及冷渣器。先全開外置式換熱器緊靠爐膛分室下面的流化風(fēng)門．再全開中間分室下面的流化風(fēng)門，最后全開空室的流化風(fēng)門。打開外置式換熱器事故排灰門排灰。汽包壓力降至1.0 MPa時，對鍋爐進行帶壓放水。床溫降至54℃時，停運所有風(fēng)機。做好檢修措施后，搶修人員開始處理外置式換熱器爆管。
6、結(jié)語
通過近1a的實踐．基本熟悉了國產(chǎn)化300 MWCFB鍋爐外置式換熱器的特性，逐步掌握了外置式換熱器故障的處理方法．為300 MW循環(huán)流化床鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了可靠的保證。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機產(chǎn)品：
1、
生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
2、
木屑顆粒機
2、
秸稈顆粒機
