火電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐安裝調(diào)試與故障處理分析探討

摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例，分析介紹了循環(huán)流化床鍋爐(CFB)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并針對(duì)流化床鍋爐特有的膨脹節(jié)、風(fēng)帽、錨固件、砌筑爐墻等部件安裝過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中故障分析處理進(jìn)行探討和總結(jié)。

關(guān)鍵詞:火電廠; 循環(huán)流化床鍋爐;安裝調(diào)試;故障處理

中圖分類(lèi)號(hào):TK229.6+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)12-0134-03

1引言

大型火電廠循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式，這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，即通常所講的半懸浮燃燒方式。所謂的流態(tài)化是指固體顆粒在空氣的作用下處于流動(dòng)狀態(tài)，從而具有許多流體性質(zhì)的狀態(tài)。在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)存在著大量的床料(物料)，這些床料在鍋爐一次風(fēng)、二次風(fēng)的作用下處于流化狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和爐外的外循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐不斷地往復(fù)循環(huán)燃燒。

循環(huán)流化床鍋爐是環(huán)保節(jié)能型鍋爐，符合今后火電廠的發(fā)展方向，目前在國(guó)際上已進(jìn)入大型化、商品化生產(chǎn)階段，國(guó)內(nèi)電廠也陸續(xù)開(kāi)始采用，但它必竟是一種新的應(yīng)用技術(shù)，其鍋爐結(jié)構(gòu)特殊，燃燒方式與煤粉爐有本質(zhì)區(qū)別，為此，從安裝施工的角度對(duì)幾個(gè)突出問(wèn)題加以論述。

2工程概況

某大型火電廠二期2×300MW機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、半露天布置的循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐整體呈左右對(duì)稱(chēng)布置，支吊在鍋爐鋼架上，采用高溫旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，采用外置換熱器控制床溫及再熱汽溫，見(jiàn)圖1。

本鍋爐由5跨組成，第1、2跨布置有主循環(huán)回路(爐膛、高溫鋼板旋風(fēng)分離器、回料器以及外置式換熱器)、冷渣器以及二次風(fēng)系統(tǒng)等;第3、4跨布置尾部煙道(包括高溫過(guò)熱器、低溫再熱器以及省煤器);第5跨為單獨(dú)布置的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。爐膛采用全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛底部采用褲衩型將下?tīng)t膛一分為二。布風(fēng)板之下為由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室。鍋爐采用回料器給煤方式，4個(gè)給煤口布置在在回料器上，石灰石采用氣力輸送，8個(gè)石灰石給料口布置回料腿上。在水冷風(fēng)室之前的2個(gè)一次風(fēng)道內(nèi)分別布置1臺(tái)風(fēng)道點(diǎn)火器，另外在爐膛下部還設(shè)置有2×4只不帶點(diǎn)火和火檢的床上助燃油槍?zhuān)糜阱仩t啟動(dòng)點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃。4臺(tái)流化床式冷渣器被分為2組布置在爐膛兩側(cè)，每臺(tái)冷渣器有9個(gè)排渣口，分別將底渣排到機(jī)械除渣系統(tǒng)或地面。1臺(tái)高溫旋風(fēng)分離器布置在爐膛兩側(cè)的鋼架副跨內(nèi)，在旋風(fēng)分離器下各布置臺(tái)回料器。由旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的物料一部分經(jīng)回料器直接返回爐膛，另一部分則經(jīng)過(guò)布置在爐膛兩側(cè)的外置換熱器后再返回爐膛。外置式換熱器內(nèi)布置有受熱面，靠后墻外置式換熱器內(nèi)設(shè)置有中溫過(guò)熱器(ITS1和ITS2)，可以通過(guò)控制其間的固體粒子流量來(lái)控制爐膛溫度;靠前墻外置式換熱器內(nèi)設(shè)置有低溫過(guò)熱器(LTS)和高溫再熱器(HTR)，可以通過(guò)控制其間的固體粒子流量來(lái)控制再熱蒸汽溫度，汽冷包墻包覆的尾部煙道內(nèi)從上到下依次布置有高溫過(guò)熱器、低溫再熱器、省煤器，空氣預(yù)熱器采用四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

3循環(huán)流化床鍋爐安裝施工技術(shù)

3.1鍋爐爐架安裝

本工程鍋爐的爐架結(jié)構(gòu)多為鋼結(jié)構(gòu)，鍋爐鋼架設(shè)備主要包括柱子、橫梁、垂直斜撐、水平斜撐、樓梯欄桿、吊掛裝置等。它是支撐所有受熱面、爐墻及爐體其它附件的重量的構(gòu)架。為保證鍋爐鋼架的穩(wěn)定性，將其設(shè)計(jì)成桁架結(jié)構(gòu)，并在不同高度設(shè)有水平支撐。為節(jié)省鋼材，鋼架立柱因受力不同。主承柱截面積大，翼緣板、腹板用的鋼板較厚;輔柱翼緣板、腹板用的鋼板較薄，水平支撐設(shè)計(jì)為雙拼角鋼形式。鋼結(jié)構(gòu)的連接方式可分為焊接和螺栓連接兩種方式，焊接方式不需要在鋼材上開(kāi)孔，不削弱截面，焊縫剛度大，密封性好。但因其焊接的高溫作用而形成影響區(qū)，使附近的鋼材金相組織及機(jī)械性能發(fā)生變化，影響鋼結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。

所以，鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)連接方式都采用高強(qiáng)度螺栓連接，高強(qiáng)度螺栓連接可以保證連接件有較好的整體性和剛性。鋼結(jié)構(gòu)安裝中立柱和橫梁的吊裝工作量較大，如果都是用傳統(tǒng)的單件起吊方法，施工速度是相當(dāng)慢的，效益特別低，所以本工程采用如下吊裝方式，見(jiàn)圖2。

采用單吊多件的方法能減少吊機(jī)在空間的周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而提高吊機(jī)的利用率和功效，更重要的是能提高施工速度節(jié)省吊裝時(shí)間。

3.2燃燒系統(tǒng)安裝

與燃料有關(guān)的煤、風(fēng)、煙系統(tǒng)稱(chēng)為鍋爐的燃燒系統(tǒng)。鍋爐的“爐”即泛指燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)是由燃燒設(shè)備(爐膛、燃燒器和點(diǎn)火裝置)、空氣預(yù)熱器、通風(fēng)設(shè)備(風(fēng)機(jī))以及煙風(fēng)道組成的，鍋爐的燃燒系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。

鍋爐機(jī)組的燃燒系統(tǒng)組成設(shè)備有原煤管道，一次冷熱風(fēng)道，二次冷熱風(fēng)道，送粉管道，三次風(fēng)管道，本體煙道，中部煙道，尾部煙道，四角切圓燃燒器，爐膛和點(diǎn)火裝置，回旋式空預(yù)器等等，其中有風(fēng)門(mén)，閘板門(mén)，防爆門(mén)，金屬膨脹節(jié)，煙溫、煙壓、流量測(cè)點(diǎn)等重要部件。安裝這些設(shè)備時(shí)，風(fēng)門(mén)的靈活度，方向在地面組合時(shí)就要搞好，其中尤其是方向。金屬膨脹節(jié)冷熱偏值，在圖上都有個(gè)要求，在地面就要將預(yù)偏值搞好，不管是壓縮，或是伸長(zhǎng)，并用型鋼加固牢靠。四角切圓燃燒器是整個(gè)燃燒系統(tǒng)安裝的最關(guān)鍵點(diǎn)，它的安裝質(zhì)量直接確定了整臺(tái)鍋爐以后的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，安裝不好，燃燒情況達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，不光是浪費(fèi)煤，燃燒不好，還容易結(jié)焦，影響鍋爐的使用受命，故燃燒器的性能好壞直接影響燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

布置在四個(gè)主燃燒器的正上方螺旋水冷壁切角處，在垂直水冷壁安裝結(jié)束后，爐左側(cè)兩個(gè)燃燒器利用筒吊+150t汽車(chē)吊在爐膛內(nèi)扳起組件，筒吊就位，爐右側(cè)兩個(gè)燃燒器利用10t卷?yè)P(yáng)機(jī)+50t滑車(chē)組+150t汽車(chē)吊在爐膛內(nèi)扳起組件，卷?yè)P(yáng)機(jī)就位。

燃燒器就位后，受螺旋水冷壁施工周期長(zhǎng)限制，因冷灰斗不能受力，爐膛內(nèi)找正切圓腳手架無(wú)法搭設(shè)，但燃燒器周?chē)附庸ぷ髁枯^大，于是采取方法進(jìn)行了找正，安裝完畢后，進(jìn)行了復(fù)核，安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良。

3.3汽包安裝

本工程鍋爐汽包重162t，長(zhǎng)19.7m，布置在鍋爐前鋼架KA前1.8m處，由軸承支撐在鋼架上。汽包吊裝采用液壓頂升裝置，由布置在汽包頂上的2臺(tái)200t液壓千斤頂，將汽包由鍋爐0m傾斜15°角抬吊就位，然后安裝汽包支撐梁及軸承，然后找正就位。由于是坐式汽包，設(shè)計(jì)位置在鋼架主框架前的支撐梁上，因此安裝前的汽包間支撐框架的加固方案經(jīng)過(guò)了多方論證。

3.4風(fēng)帽安裝

在循環(huán)流化床鍋爐的安裝過(guò)程中風(fēng)帽的安裝很重要。因?yàn)殄仩t床上物料、回料器物料、外置床物料的流化完全依賴(lài)于一次風(fēng)和流化風(fēng)通過(guò)風(fēng)帽進(jìn)行流化，所以風(fēng)帽的安裝角度、水平度要求很?chē)?yán)格。風(fēng)帽的噴嘴根據(jù)風(fēng)帽型號(hào)的不同有很大的區(qū)別。風(fēng)帽安裝根據(jù)型號(hào)和規(guī)格進(jìn)行編號(hào)，在每一個(gè)風(fēng)帽的安裝位置編上相對(duì)應(yīng)的號(hào)碼后再進(jìn)行安裝。風(fēng)帽點(diǎn)焊固定后校正風(fēng)帽噴嘴的方向和水平度、垂直度，最后整體校正后最終固定焊接。

3.5錨固件安裝

鍋爐的爐墻耐火耐磨材料的敷設(shè)位置全部設(shè)計(jì)有密布的錨固件。錨固件的安裝質(zhì)量直接影響到耐火耐磨材料的使用壽命。錨固件全部為不銹鋼，爐墻殼體為碳鋼，異種鋼焊接難度大。錨固件布置間距小，本身形狀復(fù)雜。為了保證錨固件的排列整齊和安裝質(zhì)量，錨固件安裝前在安裝位置按照設(shè)計(jì)要求間距用墨線進(jìn)行放線，在線的接點(diǎn)處將錨固件焊接在設(shè)備的向火面。在焊接錨固件前，錨固件與爐墻殼體焊接處應(yīng)當(dāng)用磨光機(jī)清除干凈鐵銹和油漆，以保證錨固件根部焊接融合質(zhì)量。錨固件的焊接必須由合格焊工施工，焊接完畢后清理干凈焊縫藥皮，否則影響耐火耐磨材料的安裝質(zhì)量。

3.6整體砌筑

循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨材料施工量大，環(huán)節(jié)多，質(zhì)量工藝要求高，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀極不規(guī)則，尤其是水冷壁和旋風(fēng)分離器及進(jìn)出口煙道的施工難度很大。

3.6.1鍋爐水冷壁耐火耐磨料的施工

鍋爐布風(fēng)板上面密向區(qū)的耐火耐磨澆筑料設(shè)計(jì)了獨(dú)特的工作縫和集中膨脹縫。在施工中只能采用分塊澆筑，是由于上層和下層必須錯(cuò)縫，工作縫為Z字形縫，每條工作縫的向火面必須形成三角形溝槽。集中膨脹縫設(shè)計(jì)在四周墻體的角部各頂部。為了保證安裝質(zhì)量和進(jìn)度，我們按照?qǐng)D紙的尺寸在電腦上演示分割澆筑區(qū)域，精確地保證了每一道設(shè)計(jì)的膨脹縫的施工。

3.6.2旋風(fēng)分離器及進(jìn)出口煙道耐火耐磨料的施工

旋風(fēng)分離器以砌磚為主。為了保證耐磨材料的使用壽命，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員按照廠家的技術(shù)圖紙要求對(duì)耐火磚進(jìn)行了認(rèn)真檢查，確保耐火材料的質(zhì)量。因旋風(fēng)分離器內(nèi)在運(yùn)行過(guò)程中由于高速煙氣對(duì)分離器內(nèi)壁形成強(qiáng)烈沖刷，因此磨損非常嚴(yán)

重，在施工質(zhì)量上要求非常嚴(yán)格。其中耐火磚的灰縫飽滿度必須大于90%以上，灰縫控制在1~3mm，相鄰磚的平整度小于0.3mm，膨脹縫均勻，寬度在正負(fù)1mm。同時(shí)對(duì)旋風(fēng)分離器的內(nèi)徑誤差要求在正負(fù)3mm內(nèi)。同時(shí)對(duì)殼體的制作和安裝精度要求非常高，在施工過(guò)程和驗(yàn)收時(shí)技術(shù)人員進(jìn)行了全過(guò)程控制，保證了旋風(fēng)分離器的整體安裝和砌筑質(zhì)量。

3.7膨脹節(jié)安裝

鍋爐爐膛、旋風(fēng)分離器、尾部煙道有不同的膨脹中心，因此鍋爐的許多部件連接采用了非金屬膨脹節(jié)連接，鍋爐到旋風(fēng)分離器進(jìn)口、旋風(fēng)分離器出口到水平煙道、回料器到爐膛、外置床到爐膛、空氣預(yù)熱器連接一二次風(fēng)道、點(diǎn)火風(fēng)道連接爐膛風(fēng)室處。鍋爐在冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)部件之間的不同膨脹度，膨脹節(jié)惡劣的工作環(huán)境，使膨脹節(jié)容易在交變應(yīng)力下?lián)p壞，因此在安裝時(shí)嚴(yán)格保證膨脹節(jié)在冷態(tài)的情況下的安裝尺寸，安裝前對(duì)膨脹節(jié)進(jìn)行檢查、修補(bǔ)。

4循環(huán)流化床鍋爐調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中問(wèn)題分析及處理

鍋爐安裝好后進(jìn)行了整體水壓試驗(yàn)、 漏風(fēng)試驗(yàn)、 連鎖試驗(yàn)、 轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械分部試轉(zhuǎn)、 烘爐、 煮爐、 化學(xué)清洗、 沖管、 蒸汽汽密性試驗(yàn)及安全門(mén)調(diào)整等運(yùn)行調(diào)試工作，最后進(jìn)行成套試運(yùn)行。循環(huán)流化床鍋爐在試運(yùn)過(guò)程中暴露了一些問(wèn)題，但在各參建單位共同努力下，得到了較好的解決。

4.1冷渣器故障及處理

冷渣器作為循環(huán)流化床鍋爐灰渣處理的重要設(shè)備，是鍋爐正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。循環(huán)流化床鍋爐采用三倉(cāng)式風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，灰渣通過(guò)一、二室溢流到三渣室，由三渣室連續(xù)排出經(jīng)刮板輸灰機(jī)輸送到渣倉(cāng)。試運(yùn)過(guò)程中的主要問(wèn)題是排渣管容易堵塞。

為此，停爐消缺時(shí)，在冷渣器排渣管的一次門(mén)前加裝了兩路吹掃風(fēng)。再次啟動(dòng)后排渣效果有了明顯的改善，為以后風(fēng)水聯(lián)合冷渣器排渣系統(tǒng)的安裝方案確定提供了很好的借鑒。

4.2澆注料脫落

鍋爐頻繁的啟停和不恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施易導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)澆筑料在膨脹和收縮過(guò)程中的脫落。爐內(nèi)澆筑料應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)不同部位的溫度、磨損條件、耐磨材料的性質(zhì)、抗震特性、熱膨脹性及價(jià)格因素綜合考慮，選擇既耐磨又具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度材料，耐火材料的澆筑需要有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行。對(duì)耐磨材澆筑料脫落部位進(jìn)行修補(bǔ)前，應(yīng)將原來(lái)的澆筑料盡量打掉，使之露出抓釘，對(duì)缺少抓釘?shù)牟课粦?yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊后方可進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后的部位應(yīng)進(jìn)行固化烘干。在烘爐前應(yīng)對(duì)大面積更換的耐火材料進(jìn)行自然干燥，不能過(guò)度追求經(jīng)濟(jì)利益而縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格按照材料的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行。

4.3錐形閥故障及處理

鍋爐正常運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)啟錐形閥后，床壓無(wú)任何變化，各倉(cāng)室溫度無(wú)任何變化，采取各種排渣手段后仍舊無(wú)法排出，確認(rèn)冷渣器錐形閥堵。采取以下措施后，情況有所好轉(zhuǎn)。利用停爐機(jī)會(huì)檢查爐膛出渣口處流化情況，發(fā)現(xiàn)指向出渣口的定向風(fēng)帽有結(jié)焦堵塞現(xiàn)象，造成渣不能很好地向錐形閥流動(dòng)，應(yīng)將其清理。從運(yùn)行調(diào)整上注意控制床溫不要過(guò)高，盡量保持冷渣器連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，減少間斷性排渣。

4.4給煤系統(tǒng)故障及處理

試運(yùn)過(guò)程中，給煤系統(tǒng)暴露了一些問(wèn)題，如給料機(jī)堵塞、跳閘，煤倉(cāng)蓬煤，給煤機(jī)鏈條出現(xiàn)斷鏈等。經(jīng)過(guò)同設(shè)計(jì)人員和制造廠家的溝通，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況要求，增加刮板給煤機(jī)的刮板數(shù)量，增大刮板給煤機(jī)出力，保證了給煤機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)論

綜上所述，由于火電廠循環(huán)流化床鍋爐的參數(shù)高、部件多、體積大、重量大，無(wú)法在制造廠組裝成整體后運(yùn)往工地，只能在制造廠加工成零件或?qū)⑦\(yùn)輸裝卸能力允許的組裝件運(yùn)往工地，再進(jìn)行組合裝配，裝置成能夠投產(chǎn)的運(yùn)行的完整鍋爐。本工程鍋爐體積大、組合工序多、笨重，吊裝就位難，施工密度大，難度大，交叉作業(yè)多，因此，在科學(xué)合理地進(jìn)行施工組織的基礎(chǔ)上，制定了切實(shí)可行的安裝技術(shù)方案，保證施工工期、質(zhì)量和安全，取得了良好的實(shí)際效果。

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