淺談330MW級循環流化床鍋爐設計優化的一些問題

陳文杰 黎吉云

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

關鍵詞：CFB鍋爐；設計；優化

引言

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

1 CFB鍋爐設計問題分析及應對措施

1.1 尾部豎井轉向室

寧東項目在基建期取消了尾部豎井下方的灰斗，在兩側煙道水平段各加了兩根Ф159的放灰管，同時還在轉向室前部支路各設置了一道擋板，其中增設的擋板目的是啟爐時通過減小二次風空預器的煙氣流量從而提高一次風溫度。但是事實證明，這種設計效果不理想，第一，忽視了現場清理積灰時的作業環境；第二，給搭設腳手架檢查末級空預器管的腐蝕情況帶來了很大困難；第三，因為積灰嚴重，擋板很快就被卡死，起不到設計時的作用。當前寧東項目的實際情況是：高過、低過、低再積灰非常嚴重，只能用壓縮空氣吹掃，工作環境很差，工作量也很大。從上往下逐層吹，直到吹至轉向室后，積灰可達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，轉向室處無法搭設腳手架，導致空預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庫，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腳手架，檢查空預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管進入爐膛的。由于各支路阻力不均，且各支路上未設置吹掃管，導致四個支路兩個堵塞嚴重，兩個磨損嚴重。由于石灰石具有較強的吸濕性，堵塞之后很容易板結，一旦板結很不好處理。在此建議在項目招標時，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，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計，以便減小阻力。當然，在支路上設置吹掃管也是很有必要的。

1.3 尾部豎井省煤器前煙氣調節擋板變形

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

1.4 給煤口密封板變形，給煤口、下二次風口穿墻管變形

寧東項目給煤口上部水冷壁密封板變形較嚴重，致使此處可塑料拱起、脫落。給煤口、下二次風穿墻管變形很嚴重，它對可塑料的擠壓導致了口部可塑料的裂縫、磨損及脫落，最終發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，同時在下二次風口口部四周設置了可塑料凸臺，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。根據現場運行情況，給大家提供一些建議，以減輕存在的問題。設備采購需要注意：（1）旋轉接頭采用軸承外置型式——內置式軸承很容易磨損；（2）進渣管膨脹節采用金屬波紋膨脹節，吸收膨脹量以1.5～2倍進行設計，若采用錐斗式膨脹節，噴渣的問題比較嚴重；（3）筒內進渣彎管的設計不合理，很容易偏斜，進而發生自流等問題，因此宜將膨脹節下方的管子設計成一體化的，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，若存在及時進行調整；（2）每周進行一次內部檢查，主要檢查出口芯軸是否泄漏，筒內進渣彎管是否歪斜變形，進口動靜密封環是否磨損。設備運行需要注意：在渣封形成條件不好的情況下，不在高負荷不可采用連續排渣，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，而多次自流并強轉后，導致的其它問題是繁雜的。因此在冷渣器最初發生自流的時候，要以形成渣封為目標，從運行方式、設備安裝質量等進行詳盡分析，盡可能減少自流次數和加強設備檢查維護。

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，遠遠低于同類型機組一年左右的周期。針對此處過量磨損的現象，原因和改進措施大概有以下幾點：（1）材質不佳，選用復合耐磨鋼或新材質——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，設計上要控制落差；（4）播煤風、密封風流量大，第一次風量標定時要對這些風管進行標定，在不嚴重偏離設計值的基礎上根據煤質變化進行優化調整。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管理，要求比較繁雜，因此在早期要關注落煤管磨損問題并采取應對措施，對設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高和鍋爐鋼架設計有沖突，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，經常緊皮帶。

2 結束語

本文通過對CFB鍋爐運行過程中發現的鍋爐尾部豎井轉向室、石灰石系統輸送管道等設計問題的分析，可以得出如下結論：

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

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

2.3 省煤器前煙氣調節擋板的材質應根據實際情況設計選擇。

2.4 給煤口、下二次風口穿墻管設計時采用不銹鋼鑄鋼管，厚度在20-30mm，同時在下二次風口口部四周設置可塑料凸臺，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，設備設計時旋轉接頭建議采用軸承外置式，膨脹節采用金屬波紋膨脹節；設備運行之后要加強維護，盡可能減少自流次數。

2.6 落煤管建議選用復合耐磨鋼或陶瓷鋼等耐磨材質；另外設計時盡量搜集準確的風量數據，根據實際情況優化設計，減少磨損。

2.7 設計時計算好給煤機的角度，保證給煤機和皮帶正常運行。