DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐烘爐技術優化

文增瑜

（云南省特種設備安全檢測研究院，云南 昆明 650228）

0 引言

循環流化床鍋爐是近二十多年來迅速發展起來的高效、清潔煤燃燒技術鍋爐。它具有廣泛的燃料適應性，特別是對劣質燃料的適應性[1]。循環流化床鍋爐結構簡單、操作方便，具有高可靠性、高穩定性、高可利用率、優異的環保特性以及高效脫硫、氮氧化物的低排放等諸多優勢，廣泛運用于工業生產中[2]。

循環流化床鍋爐運行時，因其結構原因持續受到高濃度、高速、湍流的飛灰粒子的強烈碰撞、沖刷、磨損以及高溫熱應力和化學物質的侵蝕，嚴重影響鍋爐使用壽命，因此采用高強度、耐磨、耐化學侵蝕、高熱震穩定性的耐火筑爐材料。筑爐材料優異性能的發揮，除了與材料本身的特性和施工質量有關外，很大程度上受到耐磨耐火材料養護、烘爐質量的影響。

烘爐的目的主要是烘烤出耐磨耐火材料、保溫澆注料等筑爐材料中的游離水及化學結晶水，使其達到一定的干燥程度，發揮其性能，增加其使用壽命。對于DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐，烘爐的好壞直接決定了筑爐材料發揮效能，筑爐材料的性能直接關系著鍋爐的安全及連續穩定運行，因此烘爐環節至關重要。

1 鍋爐及筑爐狀況

DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐為“Π”型布置，框架支吊結構。由鍋筒、膜式水冷壁爐膛、豎井對流受熱面組成。蛇形管過熱器懸吊在豎井煙道上方，尾部設三組蛇形管省煤器和一、二次風空氣預熱器。燃燒系統由爐膛、旋風分離器，U型返料器，床下點火等系統組成。燃料和空氣在爐膛密相區內混合，煤粒在流態化狀況下燃燒并釋放出熱量，高溫物料、煙氣與水冷壁受熱面進行熱交換。煙氣攜帶大量的物料自下而上從爐膛上部的后墻出口煙道切向進入旋風分離器，在旋風分離器中煙氣和固體顆粒分離，煙氣由分離器中心筒出來后依次流過尾部煙道中的過熱器、省煤器和空氣預熱器，排出鍋爐。被分離器捕集下來的固體顆粒則通過立管，由返料器送回到爐膛，實現循環燃燒。因此固體物料）灰、未燃燼碳）在整個循環回路內反復循環燃燒[3]。

該鍋爐的點火器、水冷風室、燃燒室、分離器、立管、回料器、過熱器、省煤器等部件內敷設有大量耐磨、耐火、耐蝕材料，在爐外金屬密封盒內也一次性澆注成型了高強內襯。因該鍋爐的爐膛溫度在800～1000℃范圍內，還特別采用了能夠在此溫度下燒結形成陶瓷晶相的特殊耐磨耐火澆筑料。

2 傳統火焰烘爐的局限性

傳統木材烘爐或者投主油槍烘爐首先耗時、耗能、耗費大量的人力物力；其次明火對向火耐磨耐火材料及鍋爐受壓元件的損害較大。該鍋爐水冷壁讓彎處、給煤口、返料器返回爐膛斜口處等部位膜式水冷壁材料的膨脹系數與其周圍的耐磨耐火材料的膨脹系數相差較大，明火損傷會使耐磨耐火材料在膜式水冷壁周圍形成裂隙，高溫煙氣就會通過此裂隙形成的煙氣走廊對硅藻土保溫混凝土產生沖刷，久而久之就會將爐外金屬密封盒內的輕質保溫料燒失、逐漸掏空。密封盒被高溫煙氣燒紅、變形，沿焊縫開裂，最終漏煙、漏灰甚至出現竄火現象。同時高溫塵粒不斷地沿著膜式水冷壁周圍的裂隙走廊方向進入密封盒，還會沖刷水冷壁周邊保護的耐磨材料，周而復始，縫隙不斷擴大，煙氣直接沖刷到水冷壁管，導致管壁磨損減薄，最終爆管，造成鍋爐安全事故；再次，傳統火焰烘爐在熱源布置上也存在著困難，很多部位難以烘到，砌筑體各處受熱極不均勻，嚴重時還會形成烘爐的“死角”區域。造成砌體中的水分排不出，爐墻局部爆裂；最后，該鍋爐采用的高性能筑爐材料極低的氣孔率以及爐膛下部密相區物料湍流、沖刷最嚴重處的加厚澆筑，也給烘爐時水分的排出造成極大的不便，傳統火焰烘爐無法滿足特殊筑爐材料及爐墻不同部位的烘烤時間和溫度要求，造成砌筑體膨脹不均勻而產生凸凹不平，加劇磨損。

為達到DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐烘爐的最佳效果，優化采用無焰式烘爐機進行熱煙氣烘爐，保障筑爐材料發揮性能和鍋爐的安全運行。

3 無焰式烘爐機熱煙氣烘爐

3.1 烘爐機布置及溫度測點設置

（1）為避免烘爐“死角”，根據DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐本體及爐膛的設計，共布置7臺熱煙氣烘爐機，具體如下：A、爐膛布置2臺烘爐機，熱煙氣連接管分別從爐膛兩側人孔引入，引入爐墻表面 500mm；B、回料器及立腿處各布置1臺烘爐機，熱煙氣連接管同樣從爐膛兩側人孔引入，伸至回料口底部并安裝牢固；C、水冷風室布置1臺烘爐機，從風管底部的人孔引入，熱煙氣連接管引入爐內300mm；D、爐膛出口（旋風筒進口）布置2臺烘爐機，熱煙氣連接管從人孔進入[4]；（2）每臺烘爐機自重1.2噸，起吊至以上位置后安裝；（3）熱煙氣連接管為Φ273*10mm、20#無縫鋼管，根據現場實際情況布置，熱煙氣連接管應保溫，保溫層的厚度為40mm，管道與門孔連接處采用硅酸鋁纖維氈密封；（4）烘爐機采用的燃料為0#柴油，機前燃油壓力為0.5～0.6MPa。臨時供油母管公稱直徑為DN50，單臺烘爐機供油管為Φ14的無縫鋼管，應根據烘爐機位置預留出接頭，距烘爐機右側0.5～1米；（5）配風器采用壓縮空氣進行霧化，油槍前的壓縮空氣壓力應不小于0.6MPa，壓縮空氣母管公稱直徑為DN50，單臺烘爐機供氣管為Φ14的無縫鋼管，應根據烘爐機位置預留出接頭，距烘爐機左側0.5～1米；（6）每臺烘爐機風機電源為380伏，電功率為20KW，故應具備210KW的電力供應，主電源接至鍋爐零米層或八米層平臺所指定的控制箱；（7）烘爐機出口煙氣溫度的監控由烘爐機自帶，鍋爐系統各處的煙氣溫度沿用鍋爐DCS控制系統監控。

3.2 烘爐前應具備的條件及準備工作

（1）鍋爐本體的水壓試驗已合格，鍋爐耐磨耐火襯里澆筑完畢，按照GB 50211-2014《工業爐砌筑工程施工與驗收規范》[5]的要求，自然養護7天以上；（2）鍋爐內臨時設施已拆除，布風板已清理干凈；（3）鍋爐水處理系統、給水系統、汽水系統、過熱器減溫系統、疏水及排污系統、輸煤及除灰渣系統、煙風系統、排空系統、除塵及照明系統已調試合格，具備投運條件；（4）各承壓部件、水汽管道及其支吊裝置上的膨脹指示器調整到零位；（5）在尾部煙道門孔處增設若干臨時煙囪，煙囪配置調節擋板；（6）除烘爐機熱煙氣連接管用孔外，其余門孔進行有效封堵，防止熱煙氣逸出和熱量散失。措施包括：爐膛和煙風道的人孔、檢查孔、吹灰孔關閉；爐膛、分離器的開放部分隔斷；爐膛內的二次風口、落煤口等孔洞封堵；所有接到爐膛的空氣管道封堵；熱煙氣連接管與孔洞之間密封完好；熱煙氣連接管道保溫完成；（7）臨時隔墻及排濕孔已按照以下要求設置：①在爐膛煙氣出口至分離器入口膨脹節的交界處砌筑臨時耐火磚層隔墻，并在隔墻上留二個200mm×500mm的長方孔，在空氣預熱器進口處設置臨時保溫層隔墻；②旋風分離器的錐體及進口煙道、返料箱體、入爐斜管、回料直管等處的外部筒體或箱體上應設置足夠數量的排濕孔，排濕孔采用以下兩種開孔形式：A、每隔0.3米開一個φ10mm的圓孔；B、每平方米切割3～4條5mm×150mm的長條形孔；（8）引風機的進口導片開度為全開；（9）進風擋板開閉靈活，各葉板的開啟角度應一致，關閉時各葉板均應關嚴，不得有開啟或半開啟的。操作手柄的開關刻度與實際相符，并能在任意位置上固定；（10）鍋爐熱工儀表、電氣儀表均安裝完善并調試合格，溫度測量儀表經校準或檢定合格，鍋爐DCS控制系統已調試合格；（11）按照鍋爐操作規程向鍋內注入符合GB/T12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》要求的給水至正常水位[6]；（12）若有鄰爐已投運，可引鄰爐蒸汽將本鍋爐的水加熱到110℃。

3.3 對筑爐的特殊要求

（1）為確保返料器返回爐膛斜口處、爐膛落煤口處及二次風口處等部位的整體密封效果，烘爐前金屬密封盒四周的鋼板只點焊，上口開孔灌料飽滿密實澆注，待烘爐完畢后再滿焊密封盒四周的鋼板；（2）所有門孔處耐火澆注料可以預制后裝配，也可在砌墻時就地澆注。為確保門孔有效密封，澆注時門框要安裝到位。用鋼板作護板時，可先割一塊與其高寬相同的鋼板與門框一起和地角螺栓點焊，用螺母緊固門框。因烘爐時有大量水份排出，門孔外護板在烘爐前只允許點焊，烘爐結束后方可滿焊。（3）筑爐厚度超過100mm時，每隔2m預留一條貫通膨脹縫；工作溫度在600℃以下的部位，每隔3m預留一條貫通膨脹縫，膨脹縫寬5mm。

3.4 烘爐規程

（1）根據烘爐過程中加熱速率的控制、烘爐部位爐襯的組成、筑爐材料的性質制訂出烘爐溫升曲線圖（圖1），溫升上限和溫升下限之間為溫升允許范圍，烘爐溫度的允許偏差為土20℃；（2）依次啟動水冷風室烘爐機、爐膛烘爐機、回料器及立腿處烘爐機、爐膛出口（旋風筒進口）處烘爐機，先以小氣量低煙溫投運，穩燃后逐步加大油量，按烘爐溫升曲線圖進行升溫及保溫；（3）熱煙氣應由弱逐漸加大，煙氣溫度應均勻上升，不得忽冷忽熱，避免熱煙氣直接沖刷爐墻和試塊；（4）新砌筑的耐火材料具有一定的水份，在烘爐初期，宜采用大量的熱煙氣烘爐，溫升速率按照烘爐曲線圖控制；隨著煙氣溫度的上升，干燥速率下降，在烘爐后期，應保持較高的溫度直至烘爐結束；（5）用各測溫點所檢測的煙氣平均溫度、溫升速率與預定的烘爐溫升曲線圖相比對，通過調節各處烘爐機的燃油量和配風量，適時調整燃燒，使各部位的熱煙氣溫度盡量符合預定的烘爐溫升曲線圖要求；（6）烘爐過程中，每小時記錄一次煙氣溫度，特別應監測尾部煙道煙氣溫度的變化，所有的管壁溫度應在允許值以下；（7）筑爐材料的表面溫度隨著煙氣溫度的升高而升高，且滯后于煙氣溫度的變化。監測煙氣溫度，控制煙氣溫度，就能預知筑爐材料的表面溫度變化，避免因筑爐材料的熱慣性造成材料表面溫度控制滯后；（8）烘爐期間，按照《鍋爐操作規程》操作汽水系統。連續觀察鍋筒水位，每隔8小時沖洗水位表一次，以免出現假水位。維持鍋筒正常水位，及時補充給水，避免發生缺水事故。給水時先關閉省煤器再循環管閥門，給水結束后，開啟省煤器再循環管閥門。烘爐第三天后，鍋水才能加熱到輕度沸騰。根據烘爐溫升需要來調節鍋筒的蒸汽壓力，定期開啟放空閥排汽；（9）烘爐期間應巡回檢查鍋爐和煙道的膨脹情況并作記錄，每2小時記錄一次膨脹指示值；（10）烘爐過程中，排濕孔周圍應留足夠的水、汽排放空間；（11）烘爐期間，若爐墻出現裂紋或者變形、耐火材料大面積脫落等異常情況，應減慢升溫速度，查明原因迅速整改。若情況繼續惡化，則應立即切斷熱源，終止烘爐，緩慢降溫；（12）烘爐過程中，連續對預設在低溫過熱器后轉彎煙道處爐墻的灰漿取樣點取樣分析，對分離器進、出口煙道中部開孔部位的保溫材料取樣分析。每點取樣50g，注意樣品的密封，防止水分的蒸發散失。當樣品含水率小于5%時，烘爐可結束；（13）烘爐降溫階段，所有敞開的檢修孔、通風孔都要關閉，要讓鍋爐自然冷卻至環境溫度，并將所有的永久性裝置和系統恢復到原設計狀態。最后，仔細檢查砌筑體，修整后按要求清理；（14）烘爐結束后，堵塞所有排氣孔，根據烘爐過程中的記錄，做出實際烘爐溫升曲線圖；（15）鍋爐的烘爐周期為≥10天。

圖1 烘爐溫升曲線圖

3.5 烘爐合格標準

（1）采用與各部位相同材料和厚度的40mm*40mm預制試塊，放在烘爐相應部位，在烘爐結束后檢查其含水率，殘余含水率不大于2.5%[7]；（2）爐墻應密實平整，無裂紋、空鼓、垮塌、脫落等缺陷，各部位膨脹應伸縮正常。

3.6 烘爐后的修補

烘爐結束后，應對鍋爐耐磨耐火澆注、砌筑內襯進行全面檢查并針對性修補，修補一般采用耐磨耐火可塑料。

（1）修補面積小于130mm2的可見孔，應先擴孔，孔應里大外小，保證孔以5%的斜度傾斜。修補面積大于200mm2的可見孔，應根據具體情況添加適量抓釘，再進行修補。面積大的修補部位，可以支模澆注耐磨耐火材料；

（2）有抓釘的耐磨區域，應剔除干凈原來的耐磨材料，露出抓釘，再用耐磨耐火可塑料搗實；（3）修補寬度大于9.5mm的可見縫隙時,可先沿縫隙中心線開一個25～51mm的狹條，再進行修補；（4）小面積用耐磨耐火可塑料的修補，可不進行熱養護直接投入使用，大面積及用耐磨耐火澆注料的修補需按規范進行熱養護。

4 結語

在對門孔有效封堵、合理設置排濕孔、按規程投運鍋爐系統的條件下，在對前期筑爐的特殊要求下，合理布置烘爐機，隨時監測水、汽、煙溫度，按照所設計的烘爐溫升曲線圖平穩升溫，精確控制熱煙氣溫度的規程，對DHF75-3.82/450-M型循環流化床鍋爐進行無焰式烘爐機熱煙氣烘爐。烘爐周期短，能夠對局部準確溫控，更易控制烘爐過程，更易達到設計烘爐要求，更易實現烘爐合格標準。烘爐結束后適當修補，能確保筑爐材料最終達到耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的性能要求，保障鍋爐安全運行。