淺談330MW級循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計優(yōu)化的一些問題

陳文杰 黎吉云

摘 要：文章針對寧夏國華寧東公司CFB鍋爐投產(chǎn)運行后所發(fā)生的問題，關(guān)于設(shè)計方面，進行簡要的原因分析和提出應(yīng)對措施，為新建的CFB鍋爐項目設(shè)計優(yōu)化提供參考，盡可能避免這些問題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐；設(shè)計；優(yōu)化

引言

寧夏國華寧東發(fā)電有限公司2×330MW機組，于2010年12月投產(chǎn)后，CFB鍋爐出現(xiàn)了一些問題。根據(jù)現(xiàn)場情況來看，導(dǎo)致這些問題的根本原因，既有設(shè)計上的缺陷，也有施工上的誤差。本文針對寧東公司CFB鍋爐設(shè)計所發(fā)生的問題，進行簡要的原因分析，提出一些應(yīng)對的措施，希望能夠給新建的CFB鍋爐項目提供一些警示，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，盡可能早地、甚至在基建期就能避免這些問題的發(fā)生。

1 CFB鍋爐設(shè)計問題分析及應(yīng)對措施

1.1 尾部豎井轉(zhuǎn)向室

寧東項目在基建期取消了尾部豎井下方的灰斗，在兩側(cè)煙道水平段各加了兩根Ф159的放灰管，同時還在轉(zhuǎn)向室前部支路各設(shè)置了一道擋板，其中增設(shè)的擋板目的是啟爐時通過減小二次風(fēng)空預(yù)器的煙氣流量從而提高一次風(fēng)溫度。但是事實證明，這種設(shè)計效果不理想，第一，忽視了現(xiàn)場清理積灰時的作業(yè)環(huán)境；第二，給搭設(shè)腳手架檢查末級空預(yù)器管的腐蝕情況帶來了很大困難；第三，因為積灰嚴(yán)重，擋板很快就被卡死，起不到設(shè)計時的作用。當(dāng)前寧東項目的實際情況是：高過、低過、低再積灰非常嚴(yán)重，只能用壓縮空氣吹掃，工作環(huán)境很差，工作量也很大。從上往下逐層吹，直到吹至轉(zhuǎn)向室后，積灰可達(dá)2m，這個地方用一般的薪酬幾乎找不到工人去清理。取消灰斗后，轉(zhuǎn)向室處無法搭設(shè)腳手架，導(dǎo)致空預(yù)器末級管至今都未檢查過腐蝕情況。

如果未取消灰斗，檢查空預(yù)器末級管前可以清除尾部豎井所有受熱面的積灰至灰斗并輸送至灰?guī)?，或者清理完灰斗后從上往下進行水沖洗。此后就可以在灰斗上搭設(shè)腳手架，檢查空預(yù)器末級管的腐蝕情況。

1.2 石灰石爐前輸送管道

寧東項目石灰石系統(tǒng)爐前輸送是由母管通過分配器分成四個支路，從爐前穿過下二次風(fēng)管進入爐膛的。由于各支路阻力不均，且各支路上未設(shè)置吹掃管，導(dǎo)致四個支路兩個堵塞嚴(yán)重，兩個磨損嚴(yán)重。由于石灰石具有較強的吸濕性，堵塞之后很容易板結(jié)，一旦板結(jié)很不好處理。在此建議在項目招標(biāo)時，一定要對多個支路在不同輸送濃度下進行阻力計算，防止各支路阻力偏差過大，引起流量偏差，最后導(dǎo)致有的管道磨損過量、有的管道頻繁堵塞。有些CFB機組的石灰石系統(tǒng)，采取了從返料腿輸入的方式。無論采取哪種方式輸送，都需要控制各支路間的的流量偏差，盡可能減少彎頭的設(shè)計，以便減小阻力。當(dāng)然，在支路上設(shè)置吹掃管也是很有必要的。

1.3 尾部豎井省煤器前煙氣調(diào)節(jié)擋板變形

寧東項目煙氣調(diào)節(jié)擋板鋼架在結(jié)構(gòu)設(shè)計和材質(zhì)選型上存在一些問題。首先材質(zhì)選型上，煙氣調(diào)節(jié)擋板鋼架用的是15CrMo，而省煤器吊桿鋼架用的是12Cr1MoV，材質(zhì)不一致。而且根據(jù)火電廠金屬選用導(dǎo)則所述，15CrMo鋼在500℃以上，會發(fā)生珠光體球化的問題，而本項目煙風(fēng)調(diào)節(jié)擋板處的煙氣實測溫度達(dá)到了605℃；其次其鋼架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是平面田字形結(jié)構(gòu)，未考慮中部十字鋼梁的自重沉降和高溫環(huán)境強度下下降問題。最終中部十字鋼梁沉降達(dá)300mm以上，所有葉片嚴(yán)重變形，投產(chǎn)3個月后擋板就完全失去了作用。因此以后煙氣調(diào)節(jié)擋板設(shè)計和選材上應(yīng)結(jié)合實際情況設(shè)計。

1.4 給煤口密封板變形，給煤口、下二次風(fēng)口穿墻管變形

寧東項目給煤口上部水冷壁密封板變形較嚴(yán)重，致使此處可塑料拱起、脫落。給煤口、下二次風(fēng)穿墻管變形很嚴(yán)重，它對可塑料的擠壓導(dǎo)致了口部可塑料的裂縫、磨損及脫落，最終發(fā)生了水冷壁爆管事故。

實際上廣東寶麗華在這個問題的處理上走在了前面，處理的很好。寶麗華采取的處理措施是將給煤口、下二次風(fēng)口穿墻管換成了不銹鋼鑄鋼管，厚度在20-30mm，同時在下二次風(fēng)口口部四周設(shè)置了可塑料凸臺，有效解決了可塑料過量磨損和局部脫落的問題，且給煤口管磨損嚴(yán)重可以進行堆焊，減少了檢修工作量。其中給煤口上部水冷壁的密封板，采取用鋼筋加固鋼板條且留好膨脹間隙的辦法，即可有效解決可塑料拱起問題。東鍋調(diào)研后對其處理方式也給予了充分地肯定，希望在其它項目上加以推廣。

1.5 冷渣器

寧東項目的滾筒冷渣器存在的問題比較多，特別是運行中自流的問題，至今無法解決。根據(jù)現(xiàn)場運行情況，給大家提供一些建議，以減輕存在的問題。設(shè)備采購需要注意：（1）旋轉(zhuǎn)接頭采用軸承外置型式——內(nèi)置式軸承很容易磨損；（2）進渣管膨脹節(jié)采用金屬波紋膨脹節(jié)，吸收膨脹量以1.5～2倍進行設(shè)計，若采用錐斗式膨脹節(jié)，噴渣的問題比較嚴(yán)重；（3）筒內(nèi)進渣彎管的設(shè)計不合理，很容易偏斜，進而發(fā)生自流等問題，因此宜將膨脹節(jié)下方的管子設(shè)計成一體化的，以穿筒部位為膨脹死點，上下進行自由膨脹。設(shè)備檢修維護需要注意：（1）每天檢查擋輪、支撐輥和減速機輸出端齒輪的磨損情況，判斷筒體是否存在軸竄，若存在及時進行調(diào)整；（2）每周進行一次內(nèi)部檢查，主要檢查出口芯軸是否泄漏，筒內(nèi)進渣彎管是否歪斜變形，進口動靜密封環(huán)是否磨損。設(shè)備運行需要注意：在渣封形成條件不好的情況下，不在高負(fù)荷不可采用連續(xù)排渣，不適宜采用低床壓運行方式。冷渣器自流的原因是單一的，就是在進渣管形成不了渣封，而多次自流并強轉(zhuǎn)后，導(dǎo)致的其它問題是繁雜的。因此在冷渣器最初發(fā)生自流的時候，要以形成渣封為目標(biāo)，從運行方式、設(shè)備安裝質(zhì)量等進行詳盡分析，盡可能減少自流次數(shù)和加強設(shè)備檢查維護。

1.6 落煤管過量磨損

寧東項目落煤管的磨損周期為3～5個月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同類型機組一年左右的周期。針對此處過量磨損的現(xiàn)象，原因和改進措施大概有以下幾點：（1）材質(zhì)不佳，選用復(fù)合耐磨鋼或新材質(zhì)——陶瓷鋼；（2）煤的硬度較高，煤的粒徑可以控制小一些；（3）煤的落差大，設(shè)計上要控制落差；（4）播煤風(fēng)、密封風(fēng)流量大，第一次風(fēng)量標(biāo)定時要對這些風(fēng)管進行標(biāo)定，在不嚴(yán)重偏離設(shè)計值的基礎(chǔ)上根據(jù)煤質(zhì)變化進行優(yōu)化調(diào)整。由于落煤管處空間狹窄，頻繁進行管道貼補，工作量較大，而且涉及煤粉管道的安全文明生產(chǎn)管理，要求比較繁雜，因此在早期要關(guān)注落煤管磨損問題并采取應(yīng)對措施，對設(shè)備管理是有較大益處的。

1.7 給煤機

寧東項目給煤機平臺標(biāo)高和鍋爐鋼架設(shè)計有沖突，最終跨度17米的給煤機形成8°的上仰角，出口比入口高2.5m。這種設(shè)計上的配合缺陷，對給煤機的運行造成了較大影響：（1）皮帶電機出力不夠，只能更換出力更大的；（2）皮帶頻繁打滑，經(jīng)常緊皮帶。

2 結(jié)束語

本文通過對CFB鍋爐運行過程中發(fā)現(xiàn)的鍋爐尾部豎井轉(zhuǎn)向室、石灰石系統(tǒng)輸送管道等設(shè)計問題的分析，可以得出如下結(jié)論：

2.1 尾部豎井轉(zhuǎn)向室下方的灰斗鍋爐設(shè)計時最好不要取消，以方便檢查空預(yù)器末級管的腐蝕情況。

2.2 石灰石系統(tǒng)輸送管道設(shè)計時要控制各支路的流量偏差，減小阻力，在各支路上設(shè)置吹掃管。

2.3 省煤器前煙氣調(diào)節(jié)擋板的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)計選擇。

2.4 給煤口、下二次風(fēng)口穿墻管設(shè)計時采用不銹鋼鑄鋼管，厚度在20-30mm，同時在下二次風(fēng)口口部四周設(shè)置可塑料凸臺，有效解決了可塑料過量磨損和局部脫落的問題。

2.5 采用滾筒冷渣器的項目，要注意運行中自流的問題，設(shè)備設(shè)計時旋轉(zhuǎn)接頭建議采用軸承外置式，膨脹節(jié)采用金屬波紋膨脹節(jié)；設(shè)備運行之后要加強維護，盡可能減少自流次數(shù)。

2.6 落煤管建議選用復(fù)合耐磨鋼或陶瓷鋼等耐磨材質(zhì)；另外設(shè)計時盡量搜集準(zhǔn)確的風(fēng)量數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況優(yōu)化設(shè)計，減少磨損。

2.7 設(shè)計時計算好給煤機的角度，保證給煤機和皮帶正常運行。