0、引言
河南省林州市電力集團(tuán)股份公司于2000年新建1臺(tái)130t/h循環(huán)流化床中壓鍋爐。該爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造，為國內(nèi)首臺(tái)采用水冷方形分離器技術(shù)的130 t/h循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)為HG-130/3.82 -L．MG4。
該爐采用水冷布風(fēng)板、床下啟動(dòng)燃燒器、水冷方形分離器和非機(jī)械密封回料裝置，具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、啟動(dòng)速度快和負(fù)荷調(diào)節(jié)比大等優(yōu)點(diǎn)。
本文針對(duì)130t/h CFB鍋爐的技術(shù)概況和調(diào)試中各階段的工作狀態(tài)作詳細(xì)介紹，并進(jìn)行相應(yīng)的分析研究。
1、鍋爐技術(shù)特點(diǎn)
1.1鍋爐技術(shù)規(guī)范（見表1）
1.2燃料特性（收到基）（表見2）
1.3主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（見表3）
1.4鍋爐整體布置
鍋爐為露天布置，采用懸吊結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)合的方式固定，全鋼構(gòu)架。除空氣預(yù)熱器采用支撐結(jié)構(gòu)外，爐膛、方形水冷分離器和尾部煙道上部受熱面均采用全懸吊結(jié)構(gòu)，大板梁標(biāo)高35 m，汽包橫置其上。爐膛水冷壁采用60 mm×6mm的20G鋼管制成；爐膛上部設(shè)置屏式二級(jí)過熱器，共6片，采用42mm×5 mm的12CrlMoV合金鋼制造；爐膛后墻水冷壁右上方開一個(gè)狹長(zhǎng)形煙窗。方形分離器與爐膛相連布置，爐膛水冷壁后墻作為方形水冷分離器前墻，分離器下連分叉式U形回料閥。尾部對(duì)流煙道（上部）由過熱器包墻及水冷分離器后墻形成，依次布置一級(jí)過熱器和省煤器，均以水冷吊掛管懸吊于頂板梁上。噴水減溫器布置在兩級(jí)過熱器之間。一、二次風(fēng)臥式鋼管空氣預(yù)熱器支撐布置在尾部煙道下部，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1.5鍋爐工藝流程
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，占鍋爐總風(fēng)量60%的一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入臥式空氣預(yù)熱器加熱，經(jīng)風(fēng)室及布風(fēng)板流入爐膛，攜帶并輸送大量細(xì)顆粒的高溫?zé)煔鈴臓t膛上部后墻右側(cè)的煙窗出口進(jìn)入方形分離器，其中大部分較粗的顆粒被分離下來，作為循環(huán)灰經(jīng)回料裝置送至爐膛底部密相區(qū)，并反復(fù)循環(huán)運(yùn)行，形成循環(huán)床。
以額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛內(nèi)的湍動(dòng)及快速流化使氣固間及燃煤與高溫床料的混合均勻而又強(qiáng)烈，床料密度沿爐膛高度逐漸變小，在爐底和循環(huán)灰入口處的床料密度最大。由于爐膛的特殊布置結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的床料以內(nèi)循環(huán)流動(dòng)方式運(yùn)行，在爐膛錐段以下還分層布置了上一次風(fēng)和二次風(fēng)。鍋爐良好的循環(huán)流化操作，為爐內(nèi)的燃燒、傳熱、脫硫、NOx控制、負(fù)荷調(diào)節(jié)和床溫控制提供了必要的基礎(chǔ)條件。鍋爐采用平衡通風(fēng)方式運(yùn)行，配備2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，1臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)和2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)（1臺(tái)備用。運(yùn)行中，爐膛出口壓力維持在- 50Pa-150Pa，爐膛壓力沿床高逐漸降低，底部壓力最大。
為了進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，作為脫硫的石灰石細(xì)末經(jīng)給煤管供入爐膛，經(jīng)煅燒后生成的Ca0顆粒與煤中硫燃燒生成的SO，氣體進(jìn)行氣固硫化反應(yīng)，形成石膏( CaSOA)，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫。給入鍋爐的石灰石由給料機(jī)控制，依鍋爐燃煤含硫量及排煙中SO，濃度變化而調(diào)節(jié)。
為了便于點(diǎn)火啟動(dòng)，鍋爐裝有2臺(tái)總?cè)加凸β蕿?5%MCR的燃油加熱裝置——啟動(dòng)燃燒器。在鍋爐啟動(dòng)初期用以提高床料和鍋爐本體溫度，使床層達(dá)到燃煤著火溫度，引燃給煤，進(jìn)而轉(zhuǎn)入燃煤運(yùn)行。
除水冷分離器外，鍋爐汽水系統(tǒng)與常規(guī)煤粉爐相似，采用自然循環(huán)系統(tǒng)。
2鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)
鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)的目的是全面檢查和了解鍋爐燃燒系統(tǒng)及輔助設(shè)備的冷態(tài)實(shí)際運(yùn)行性能，以判斷是否能夠滿足鍋爐熱態(tài)運(yùn)行要求，并為鍋爐的點(diǎn)火啟動(dòng)及熱態(tài)運(yùn)行提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.1鍋爐風(fēng)量標(biāo)定
風(fēng)量標(biāo)定的目的是得出實(shí)際風(fēng)量與一次測(cè)量組件輸出動(dòng)壓值之間的關(guān)系。標(biāo)定工作參照《電站鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)程》(DD168-92)實(shí)施，采用標(biāo)準(zhǔn)畢托管和電子微壓計(jì)對(duì)鍋爐風(fēng)系統(tǒng)的所有機(jī)翼測(cè)風(fēng)裝置進(jìn)行標(biāo)定。由于鍋爐機(jī)翼測(cè)速裝置處于自�；瘏^(qū)，因而實(shí)際風(fēng)量與機(jī)翼測(cè)速裝置有一相對(duì)固定的關(guān)系，通過標(biāo)定得出其計(jì)算式如下：計(jì)算系數(shù)，綜合機(jī)翼組件標(biāo)定系數(shù)、管道截面等數(shù)據(jù)計(jì)算得出；AH-機(jī)翼測(cè)速裝置輸出差壓值，Pa; t-機(jī)翼測(cè)速裝置工作溫度，℃。
標(biāo)定結(jié)果表明：各機(jī)翼測(cè)風(fēng)裝置的標(biāo)定系數(shù)均較穩(wěn)定，偏差很小。
2.2鍋爐布風(fēng)板阻力特性試驗(yàn)
布風(fēng)板阻力在空床（爐內(nèi)無床料）狀態(tài)下測(cè)定。
試驗(yàn)測(cè)定的布風(fēng)板阻力特性曲線見圖1。圖1中20℃曲線為試驗(yàn)測(cè)定值繪制曲線，其余曲線均經(jīng)過溫度修正計(jì)算得出，其中180℃曲線可供鍋爐熱態(tài)燃煤運(yùn)行時(shí)參考。
2.3冷態(tài)臨界流化風(fēng)量及載料試驗(yàn)
試驗(yàn)的目的是為了查明鍋爐冷態(tài)臨界流化風(fēng)量，以確定熱態(tài)最小安全運(yùn)行風(fēng)量，同時(shí)檢查鍋爐風(fēng)帽的布風(fēng)均勻性和鍋爐冷態(tài)載料運(yùn)行的能力。鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)床料采用外廠流化床鍋爐底渣，經(jīng)4 mm×4mm方孔篩后的篩下物。由試驗(yàn)測(cè)知，料層高度600 mm時(shí)的臨界流化風(fēng)量約為23000Nm3/h。床料顆粒是影響臨界流化風(fēng)量的最重要的因素之一，由于此次試驗(yàn)采用過篩后的底渣作為試驗(yàn)床料，其粒徑明顯小于實(shí)際運(yùn)行的粒徑，因而臨界流化風(fēng)量值較小。在以后的多次冷態(tài)啟動(dòng)中，采用實(shí)際運(yùn)行留在爐內(nèi)粒徑較粗的床料運(yùn)行，保持良好流化與安全運(yùn)行的臨界流化風(fēng)量約35 000 Nm3/h。
載料試驗(yàn)證明，鍋爐風(fēng)帽布風(fēng)均勻性較好，在臨界風(fēng)量以上運(yùn)行時(shí)床內(nèi)可良好流化。
2.4油槍性能試驗(yàn)
點(diǎn)火油槍性能試驗(yàn)主要為查明現(xiàn)場(chǎng)供油條件下油槍出力和油槍霧化情況，看其是否能達(dá)到鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)加熱床料至煤著火所需要的燃燒熱功率，并推斷燃燒時(shí)的火焰形狀是否與啟動(dòng)燃燒器相適應(yīng)，以防止因霧化不良引起火焰拉長(zhǎng)，油裂解為碳黑再燃而導(dǎo)致燒壞風(fēng)帽及風(fēng)室內(nèi)耐火襯料等事故。
該爐點(diǎn)火油槍的出力試驗(yàn)曲線見圖2。油槍性能試驗(yàn)表明，標(biāo)稱出力為700 kg/h時(shí)，油槍在2.5 MPa時(shí)的出力為720 kg/h，略高于設(shè)計(jì)值，實(shí)際運(yùn)行證明可以滿足鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)要求。但油系統(tǒng)工作壓力設(shè)計(jì)值低，影響油槍出力及霧化質(zhì)量，并且油槍的調(diào)節(jié)比過小，應(yīng)予以提高。
2.5給煤機(jī)出力試驗(yàn)
鍋爐采用爐前給煤，由2臺(tái)上刮板給煤機(jī)分別給入2根前墻布置的落煤管，利用重力并在播煤風(fēng)的作用下送入爐膛下部。
給煤機(jī)出力標(biāo)定曲線見圖3。由圖3可見，給煤機(jī)出力與轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出良好的線形關(guān)系，在1200 r/min時(shí)單臺(tái)給煤量可達(dá)15000 kg/h，2臺(tái)給煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)可滿足鍋爐滿負(fù)荷的需要。
3鍋爐啟動(dòng)及運(yùn)行
3.1冷態(tài)啟動(dòng)
為了配合鍋爐沖管工作，首次投煤點(diǎn)火一次成功。由于采用了強(qiáng)有力的技術(shù)措施，較好地控制了燃燒運(yùn)行參數(shù)，在多次點(diǎn)火啟動(dòng)乃至其后的長(zhǎng)時(shí)間燃煤運(yùn)行中，爐膛內(nèi)從未出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。
鍋爐每次冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間約需要5h左右。點(diǎn)火過程中，采用2臺(tái)啟動(dòng)燃燒器燃燒輕柴油產(chǎn)生高溫?zé)煔�，再摻入部分冷空氣，最后�?00℃的高溫氣體經(jīng)風(fēng)室及風(fēng)帽孔進(jìn)入床層底部，流化加熱點(diǎn)火床料。
130 t/h CFB鍋爐采用循環(huán)流化方式點(diǎn)火，即在點(diǎn)燃油槍前就啟動(dòng)回料（羅茨）風(fēng)機(jī)，回料閥向爐內(nèi)少量返料。這樣既可以使點(diǎn)火過程易于控制，又可事先預(yù)熱整個(gè)循環(huán)回路（分離器、立管、回料閥）內(nèi)襯耐火材料。為了防止升溫過快，避免耐火材料因遭受過大熱應(yīng)力沖擊而損壞，點(diǎn)火時(shí)間不可太短，并且必須控制升溫速度，建議冷爐點(diǎn)火時(shí)間大于等于5h。
圖4給出了一次冷態(tài)點(diǎn)火曲線，約在點(diǎn)火4h后開始投煤。由該圖可見點(diǎn)火過程非常穩(wěn)定，投煤后床溫上升的幅度也不是過快。
點(diǎn)火床料采用流化床鍋爐底渣，加熱的點(diǎn)火床料靜止高度一般為600 mm左右。當(dāng)床料被加熱到600℃以上時(shí)，便開始少量投煤，并監(jiān)視密相區(qū)床溫及煙氣氧量的變化，根據(jù)其變化梯度相應(yīng)調(diào)整給煤量、燃油量及配風(fēng)量，繼續(xù)保持床溫穩(wěn)定而勻速地上升。當(dāng)床溫達(dá)到800℃以上時(shí)，可視爐內(nèi)燃燒情況先后停運(yùn)2只點(diǎn)火油槍。
此后可依據(jù)氧量情況，繼續(xù)加煤使床溫達(dá)到870℃，并開始升負(fù)荷，同時(shí)調(diào)整回料裝置的送風(fēng)，使循環(huán)灰正常進(jìn)入爐膛下部冷卻濃相區(qū)，以防止超溫，并由循環(huán)灰把下部床體的熱量帶到爐膛上部。
對(duì)于氧量的監(jiān)視，無論是在點(diǎn)火啟動(dòng)過程還是鍋爐的日常運(yùn)行中都是十分重要的，在正常運(yùn)行情況下，氧量宜控制在4%左右。
點(diǎn)火啟動(dòng)中，鍋爐汽水系統(tǒng)的操作不及燃燒系統(tǒng)的頻繁，主要應(yīng)注意在床溫快速變化時(shí)對(duì)鍋筒水位的控制。一般在停止燃油全投煤運(yùn)行后，關(guān)閉對(duì)空排汽門，逐漸升壓、升負(fù)荷。
3.2溫態(tài)啟動(dòng)
在運(yùn)行中，鍋爐由于某種原因而壓火一段時(shí)間后再次啟動(dòng)被稱為溫態(tài)（或熱態(tài)）點(diǎn)火。這時(shí)由于床內(nèi)還保持一定溫度，因而啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、點(diǎn)燃油槍可在短時(shí)間內(nèi)投煤著火，轉(zhuǎn)為正常燃煤運(yùn)行。
3.3連續(xù)運(yùn)行
鍋爐開始初期燃煤試運(yùn)，共計(jì)100多h。在此期間，由于給煤時(shí)常中斷（煤含水量高產(chǎn)生凍結(jié)和煤斗堵塞），回料風(fēng)無法調(diào)節(jié)等原因而影響正常燃煤運(yùn)行。進(jìn)行消缺和相關(guān)改造后，于2001年4月20日鍋爐順利通過72 h連續(xù)運(yùn)行考核。
在試運(yùn)行期間，鍋爐機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，爐內(nèi)燃燒狀況良好，各部分參數(shù)顯示正常，除受上網(wǎng)負(fù)荷限制外，鍋爐出力及參數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，能夠滿足25 MW負(fù)荷的發(fā)電要求，鍋爐機(jī)組調(diào)試工作順利完成。
4、結(jié)束語
林州130t/h循環(huán)流化床鍋爐，經(jīng)過多次啟動(dòng)試運(yùn)及部分設(shè)備改造，最終能夠帶到130t/h的額定出力，各項(xiàng)性能參數(shù)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)值。
鍋爐燃燒穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能良好，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，具有優(yōu)異的低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行能力，可滿足電網(wǎng)調(diào)峰。
鍋爐采用床下啟動(dòng)燃燒器，啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行也比較穩(wěn)定。但是，存在油槍調(diào)節(jié)比過小，對(duì)油槍的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)不利。
試運(yùn)證明，給煤系統(tǒng)性能不佳是影響鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。應(yīng)對(duì)給煤系統(tǒng)進(jìn)行完善和改造，徹底解決給煤機(jī)密封和煤斗下煤堵塞等問題，以保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，防止給煤機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置因運(yùn)行溫度太高而損壞。
