CFB机组锅炉调试的技术要点烟台龙源电力技术股份有限公司 程昌业山东烟台开发区衡山路9号 邮编 264006【概要】CFB机组的基建启动调试过程是CFB锅炉岛所属设备系统投运的关键环节，关系到试运机组交付给电厂商业运营的基本性能保证，对机组安全稳定性和设备经济效益都会产生显著的影响。本文旨在抛砖引玉，通过对机组基建调试过程中的若干问题分析和总结，可能对有关技术人员有所启发和帮助，希望那些有意与烟台龙源进行技术合作的用户，广泛与我们进行交流，多提改进意见。【关键词】CFB锅炉 调试 设备技术改进 运行优化0前言 我们曾经从事过数十台不同容量的CFB机组基建调试、锅炉设备选型、运行优化和设备技术改进工作，也曾经参与过很多电厂的技术指导和试验研究工作。通过二十多年来的亲身实践和广泛调研学习，对国内整个CFB循环流化床锅炉市场推进和设备运行情况基本有所了解，我们很想将这么多年来所得到的一些体会和经验与大家共享。由于煤质、辅机、人员、过程和CFB炉型的差异，使每一个不同的安装调试、设备制造、技术服务以及最终用户所获取的CFB调试概念和技术认知必然会有所差别，我们不能强求大家都赞同我们的优化概念、技术细节和技改措施，但非常渴望通过本问有关CFB调试要点的交流，得到大家的充分理解和信任，本人也十分愿意与大家进行有关项目的合作，非常感谢您的阅读。1 设备调试条件准备与安装计划的落实调试计划的编排和实施完全依赖安装计划的落实。试运计划是否得当，工期能否按期完成，只有在安装有保障的情况下才能通过合理的调试周期加以实现。很多工地由于过分地政治性制定计划，使得很多的调试周期得不到保证，过分压缩阶段性细节，产生了很多不完善的试运内容。调试计划和措施编制，必须充分满足国际、国家和行业的相关规定和标准，达到基本阶段调试的技术条件和质量要求，避免调试进程中的一切不规范细节，明确“调试指挥、运行操作、安装维护和工程监理”这一基本试运过程责任划分的含义，杜绝违章操作和多头指挥的问题。实际上，有资质的调试单位的阶段专业条件要求都是完全根据行业规定、调试经验和合理的工期组织而制定的。如果条件不完全具备时，所存在的缺陷必将会转嫁到今后的生产消缺过程。我们应当尽可能避免行政指令限制合理的调试工期，根据符合实际的最佳的技术路线来完善和落实整个试运计划，最起码要保证安全可靠的机组稳定运行。国内一些工程中所发生的吹管阶段人身伤亡事件，很多就是由于电源、阀门、焊接、集粒器、管道材质和操作方法等防护措施不到位所造成的。尤其是工期紧迫时，必须保证监理工作严谨、运行检查到位、安装维护规范、调试措施得当。2 各系统功能和性能的完善几乎在每一个CFB机组的调试过程中，都会发现有很多的设备或系统的功能不完善，有时甚至是致命的缺陷。在我们熟悉系统和相关设施时，除了了解其基本构成和现场布局以外，更主要的是充分认识其基本性能、操作工艺、防护措施和技术条件。这些系统经常由于设备成套和施工设计中对设备选型或工艺设计不够完善，没有充分考虑事故情况、地域性差异和特殊阶段要求，而更多地作为正常稳定运行状态予以技术处理，造成在特殊运行调整工况下无法达到理想参数或根本不能正常运转。这就要求调试人员根据本专业特点及时指出这些不足之处，同时更要求工程施工、监理、设计、调试和运行人员在调试初期逐步加以整改，有时甚至要更换设备，确保试运过程的顺利进行。比如说除盐水补水系统，一般设计上完全可以满足正常运行过程的补水平衡。但遇到吹管、酸洗、空冷岛ACC冲洗等消耗大量给水的特殊操作时，往往就根本满足不了补水需求，还需要现场临时购置上水泵，必要时还要临时对补水管道进行增量改造，这样就必然对以后的调试和大修后特殊操作带来不便。近年来，由于设计任务的繁重，出现很多地域性交叉设计经验不足的情况。比如南方设计单位不能充分考虑北方防冻要求的苛刻，不清楚机炉辅助管线、电器、热控、存储设备、监控测量系统以及土建工程等方面的保温、伴热等工艺需求，造成了一些机组冬季运行极大的困难，有时甚至因结冰而无法正常启动和被迫停运。而一些北方的设计院所又对南方的雨季、潮热气候和松弛地形缺乏经验，也同样存在一些设计方面的缺憾。3热工控制与联锁保护CFB机组由于其实践历程有限，很多逻辑控制方面的考证不足，尤其是燃烧自动的研究更是一个最大的遗憾。事实上，就世界范围内而言，仍然少有电厂实现了真正意义上的燃烧自动，而是更多地根据人工手动调节经验，结合一些煤种特性和机组类型，采用类似于比例调节的折线跟踪方式，在运行过程中随着负荷的变化，让锅炉燃烧设备的氧量、蒸汽压力、蒸汽流量、给水温度等指标相互间线性关联，形成一次风和二次风比例关系跟随的一种PCL模式。限定曲线按预先设置的自调过程数据库曲线加以变化调节，而不是在真正的模糊神经网络、组合参数诊断或预见性流化燃烧过程判别等原理的高级意义基础之上的自动调节方式。其主要问题在于对循环流化床热态模型和燃烧机理的实用监测、理论分析和诊断技术转化缺乏足够的深入认识，对于我国多变的CFB应用煤质特点不是很吻合，往往会带来运行的实际偏差，不能形成良好的全过程燃烧自动和异常情况的自动判别，异常退出自动的事情时有发生。即使是最基本的保护原则，也存在着一些大的问题。比如说，在CFB汽包锅炉严重缺水或超临界锅炉供水缺乏时，如果物料温度高于周围金属管材许可温度时，实际上需要迅速停运所有正压侧风机，引风机一般至少应单侧停，以保证受热面的安全，防止大面积爆管，即使结焦也应如此。很多CFB机组水冷壁或悬挂的过热/再热屏爆管、大幅变形与此关系密切，应当充分考虑灼热、高密度的循环物料对炉内受热面所产生的直接传质传热影响，一般按照600800炉内烟温限制的来预防再热器干烧的合适温度。因此，需要制定出非常符合CFB锅炉安全保护逻辑和基本自动调节原则的技术保障措施和诊断体统，反映出CFB各方面专业体系的技术水平。DCS、PLC等相关热工控制逻辑和基本功能的合理性，也同样影响着CFB机组的运行可靠性，这方面工作也可以借助调试过程加以深入研究体会。4合理的点火启动方案上锅的纯床上燃油点火方式、哈锅的后墙给煤加床上床下燃油点火方式、东锅的前墙给煤加床上床下点火方式以及不同回料温度水平的高温、中温返料系统都会直接影响着针对炉型的合理点火方案。点火启动方案中的几个主要因素如下：【1】燃料和返料器的投入方式。CFB锅炉的燃烧方式可分为冷启动时的纯燃油点火加热阶段、燃煤点火过渡过程中的煤、油混烧阶段和点火成功后的完全纯燃煤工况三种方式。对于返料器投入方式又分为空床启动和带物料启动两种方式。【2】一次风流化风量。完全流化风量点火、临界最低完全流化风量点火和鼓泡床方式的弱流化低风量点火三种方式。只有床上油点火燃烧器的CFB锅炉，适应于采用较大的流化程度，以便物料对高温火焰的穿透；而其他床下油点火方式，适合于较低的流化程度，但不推荐低于完全流化临界风量的鼓泡床弱流化程度。【3】点火油然烧器出力。主要分为小油枪或大油枪点火两种方案。绝大多数情况下，不推荐单只油枪燃油流量超过1.2t/h，其中对135MW以500700t/h为好，300MW以7001000t/h为好，否则容易出现事故或雾化不好。【4】脉动投煤时机。主要分为65050高温投煤、55040常规温度投煤和45030较低温度投煤三种投煤方式。【5】撤油枪模式。撤油枪的次序一般是先撤床上后撤床下；也有一些相反的个例。另外就看撤油枪的时机，可以分为85050高温阶段运行温度下的连续大煤量调节控制、78040常规温度连续加量投煤和70030较低温度开始撤油枪这三种情况。【6】锅炉预热。对于具备邻炉底部蒸汽加热或热风加热的CFB锅炉，可以在正式启动风机前投入加热系统，在饱和蒸汽压力达到0.20.3MPa时再正式投入油然烧器，以达到节油、舒缓膨胀系统和减少电耗的目的。【7】点火料层厚度和颗粒度控制。根据锅炉的布风板面积大小、物料堆积比重、油然烧器的布局情况和炉型区别，可以在350950mm的料层厚度范围选择一个满足粒径要求的合理静态布料厚度，进行正常点火启动操作。【8】二次风等辅助用风。点火过程必须照顾到二次风量、点火风机风量、播煤风量、返料风量、冷却密封风量、冷渣风量等辅助性风量的取舍和具体数量。在充分考虑上述因素后，按照成功经验和试点火过程，确定最终启动方案。5 大力推广返料器空床启动方式所谓空床启动，指的是在CFB锅炉点火启动之前，不给返料器专门添加细灰料的返料器无底灰启动方式。在空床启动过程前，要专门放尽返料器内的细料，使炉内的灰循环过程及其循环倍率随着热态点火的进程缓慢建立，逐渐增强，适时过渡到设计性能下的完全循环过程。这样做有利于预热耐火材料区域密集的循环返料系统，减少低温阶段耐火浇注料用量很大的返料系统的温升过程温差，降低了异性材料的膨胀偏差影响和耐火了本身的温度不均，防止其内表面剥落和大尺寸开裂。另外，由于烟气温度舒缓地上升，不易产生剧烈爆燃，期间也可以做到烟气和汽水温度的均衡，容易保证各参数与最佳的启动曲线良好吻合，运行调整的难度大为降低。这一点对新机启动尤为重要。正常状态下，如果可做到理想的施工质量，且返料风压正常时，空床启动后的返料器很难发生循环类型的故障，几乎没有塌灰灭火的问题，除非燃煤灰量过大，需要在运行中进行排放，以便进行灰浓度调适。6 认真检查锅炉及其周边的膨胀与支吊架系统锅炉调试过程的彭胀系统检查记录是很重要的环节，很多机组调试过程中并没有很好地观察锅炉的基本膨胀规律和异常点所在，致使膨胀节撕裂、吊挂管变形、蠕胀不畅使焊口爆裂、支吊架失效、金属构件扭曲等事故或故障时有发生。一些膨胀问题是设计或制造的不足；而更多的问题是安装施工、监理检查和业主验收方面的问题。一些金属或非金属膨胀节，甚至在启动以后都未能拆除运输时的固定连接杆，造成漏点，被迫停炉。而有些工地，竟然在脚手架拆除后，都没有割断本体动静部分的临时施工连接金属件。很多穿过混凝土楼板的管道，其开孔并未考虑管件三维膨胀所需要的环向间隙尺寸，在热态下使保温捋掉、甚至损伤管材。更多的时候，由于膨胀指示器安装位置、标识、刻度、指针、方向等缺陷产生的无法准确记录和判别的问题最多。膨胀指示的记录和分析，是关系到原始运行资料的搜集和炉本体长期膨胀变形判定的要点，那些主要管道蠕胀记录点、炉本体及附属设施膨胀死点、冷热钢带及其铰接点等部位的安装过程检查及记录的核实，对调试阶段很多相关事件的故障分析和总结具有重要意义。7 耐火浇注料及保温材料质量作为调试人员，应当和其他单位人员共同对主要耐火浇筑料区域进行检查。那些经烘炉后产生的严重开裂、剥落的区域须予以修复；严重损坏部位需要重新进行深度挖补。庞大的耐火浇筑料市场需求，造成施工、材料质量的良莠不齐。有些耐火内表面，宏观检查就完全不能满足平整度、同区域同材质的要求。烘炉过程要求按照合理的烘炉曲线实现温度渐升、阶段恒温、温度均匀性和烟温变化率指标的保障工艺实施，是在材料保证基础之上的一个材料性能转化过程，发生的问题主要原因是温度不均和较大的温变问题。而耐火施工问题则主要反映在耐火料搅拌温度、搅拌均匀性、捣实不充分和模板不标准问题上，一些施工队伍的技术人员严重缺乏，施工人员素质低下。实际上，很多CFB机组的点火燃烧器烧损、密相区耐火过渡段水冷壁磨蚀爆管、炉顶穿墙管区域顶棚管爆管、返料器/主燃烧室布风板流化不良甚至结焦等故障都与耐火浇筑料脱落或开裂有直接的关系。8 CFB主、附流化床布风装置的全面检测CFB锅炉与常规锅炉的主要区别就是流态化的低温燃烧，因此各区域产生流化燃烧过程的布风装置就成为其最重要的燃烧核心设备。一般来说，通过冷态试验布风板阻力测量和料平试验，就能预见其热态流化效果的好坏。目前比较一致的认识是，在额定一次风风量下，布风板阻力应为4.55.2kPa左右，最低不应少于