国内自主研发型300MW级CFB锅炉床温偏差探讨--中国期刊网

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国内自主研发型300MW级CFB锅炉床温偏差探讨

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：陈涛

[导读] 摘要：通过大量的工程调试，分析近年来300MW级循环流化床锅炉的炉型发展，特别是自主研发的300MW级单布风板、单炉膛循环流化床锅炉，多数出现床温偏差大，给煤偏差大，本文通过对炉底流化风进风方式进行研究，结合实际工程经验，提出造成床温偏差大的主要原因与炉底流化风进风方式关系密切，为锅炉优化设计提供经验支持。

        (山西京能吕临发电有限公司山西吕梁 033200)
        摘要：通过大量的工程调试，分析近年来300MW级循环流化床锅炉的炉型发展，特别是自主研发的300MW级单布风板、单炉膛循环流化床锅炉，多数出现床温偏差大，给煤偏差大，本文通过对炉底流化风进风方式进行研究，结合实际工程经验，提出造成床温偏差大的主要原因与炉底流化风进风方式关系密切，为锅炉优化设计提供经验支持。
        关键词：300MW循环流化床、床温、偏差、两侧、炉后、炉底、进风
        一、锅炉炉型对比
        东方锅炉厂与上海锅炉厂现均已开发自主研发单炉膛、单布风板的300MW循环流化床锅炉，投入商业运行的工程实例较多，其炉型特点均为M型布置，采用非对称性炉后3个并联布置分离器，但由于部分细节设计不同，造成床温偏差较大，随着不同炉型的开发和实践，发现不同的炉底流化风进风方式对炉内床温分布影响较大，现就不同的炉底流化风进风方式。
        二、炉底流化风室进风方式
        进风方式运行床温对比
        1）炉底两侧进风：通过调研东锅自主研发单炉膛、单布风板300MW级亚临界循环流化床锅炉已经投运的达到100多台，虽然达到了设计性能要求，但普遍存在中间床温与两侧床温偏差较大，根据负荷的不同，中部床温高于两侧床温，偏差达到100~150℃，虽然燃烧上不存在问题，但对运行调整带来了很大不便，很多电厂利用调节中间给煤机的煤量，来解决床温偏差问题，效果不明显。中部床温高带来环保NOx排放升高，SO2排放增加，特别时高负荷，中部床温达到970℃，而两侧床温刚好到达设计床温880℃。
        结论：炉低进风方式对给煤和床温影响较小，布风均匀，给煤量分布和床温分布很均匀，偏差允许的范围内，具有良好的调节特性。
        综合以上床温分布情况，东方第一代300MW循环流化床锅炉，采用炉底两侧进风，是存在床温着偏差、给煤偏差主要原因，虽然进行第二代技改，床温偏差减少，但给煤量仍然偏差较大，没有根本上解决给煤量和床温偏差问题。上海锅炉厂单布风板300MW循环流化床锅炉，采用炉后或炉底进风方式，床温分布均匀，基本不存在偏差问题；给煤机煤量也不存在偏差；在锅炉结构炉型基本一致情况下，唯一不同在于炉底流化风室进风方式，所以不同的进风方式对提高布风板的布风均匀性关系很大，是解决流化均匀、床温偏差的主要原因。
        四、床温偏差探讨
        1、炉底两侧进风造成床温偏差大的原因
        1）300MW循环流化床锅炉宽深比较大，使中间物料仅由前后墙水冷壁进行换热，而炉内两侧内循环贴壁流物料浓度较大，换热增强，三面进行换热冷却效果较好，两侧床温偏低。
        2）东锅300MW级循环流化床锅炉炉底流化风室选择两侧进风方式，造成底部风室中间风压叠加，中部静压高于两侧风压，中部风帽进风大于两侧风帽进风。导致炉膛中间物料流化强烈，中间的料层厚度变薄，床温升高。
        3）炉膛中间物料少于两侧物料浓度，导致中间分离器分离收集的物料少于两侧分离器收集的物料，中部返料器回到炉膛的物料减少，参与中部外循环物料较少床温升高。
        4）其他方面例如给煤量偏差、排渣量偏差、石灰石量偏差、回料返料偏差、二次风配风偏差等均会导致床温偏差，但通过调整手段都可以解决。
        上述问题锅炉厂也正在积极想办法解决，现有的运行主要调整手段如下：
        1)改变给煤点给煤量运行方式，采用增加两侧墙给煤量，减少中间给煤量，通过调节燃烧份额，来调节床温偏差。
        2)提高二次风压，穿透性增强，适当提高前、后墙侧面的二次风量，这样可以减少四周的床料浓度，有利于炉膛内床料分布均匀，保证炉膛的燃烧均匀性。
        3)改变布风板风帽的结构，即增加炉膛中部风帽的阻力（减小内径或风帽小孔直径或加节流圈），减小炉膛四周风帽阻力，从而改变布风板流化风的不同分布，使一次风进风均匀，流化良好，平衡炉膛内燃烧工况，保证床温均匀。

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        4)适当提高炉膛床压，其床压为8KPa,炉内颗粒浓度较低，热容量较小，而且一次风量相对较大，不利于煤的燃烧。提高床压有利于床温分布均匀。
        5)加强一二次风的配比，和上下二次的配比，最好在原设计上各个上下二次管加装调节门，便于运行调整上下二次风的分布。
        6)由于床温偏差，造成中间屏过或屏再壁温升高，管壁超温的几率很大，很多运行的电厂为避免中间屏过、屏再超温，在其管屏外圈上设计节了打注浇注料，减少管壁的吸热系数，防止管屏出现超温。
        7)通过煤泥泵送系统，锅炉中部增加掺烧煤泥量，降低炉膛中部床温，也能有效的调节床温偏差。
        2、布风均匀性探讨
        经过近几年的迅速发展，国际大型CFB锅炉制造已形成了两大技术流派。而东方锅炉的自主开发技术在融会其引进的这两大流派技术后，也开发出了具有自主特色的CFB锅炉技术。国外两大技术流派的风室进风形式存在一定的差异，国内锅炉制造商也多采用类似这两大技术流派的设计。
        东方锅炉厂正在进行优化改进：很多运行电厂将布风板中部区域风帽增加节流圈或节流棒，提高中部布风板风帽的阻力，减少中部进风量，技改结果证明，中部床温偏差出现回落，偏差减少了30~50℃，东锅厂正在研究不同阻力的布风板在单炉膛300MW循环流化床锅炉的应用，来解决床温偏差问题。
        1）东方锅炉厂炉膛布风板分区设计，开孔率和风帽阻力设计进行核算，布风板分为三个区域，中部和四周及两侧，采用不同的风帽导导风管及不同的风帽小孔数量，来解决布风不均的问题。
        2）为进一步改善流化质量，东方锅炉厂在350MW超临界CFB锅炉的布风板的设计中，通过调整四周外圈风帽的阻力系数，即相应地调整该区域的风量，增强该区域床料的横向扰动，改变炉膛下部的流场，使得下降灰流能较早的向炉膛中部扩散，减小床温沿炉宽的差异；使布风更为合理，已经试运的350MW流化床锅炉床温分布偏差更小；已经研发第二代350MW超临界循环流化床锅炉，采用炉底等压水冷风室，炉后进风，预计2016年投运。
        3）水冷风室内部设计双等压风室，但工艺复杂，不易实现。
        4）水冷风室设计均布板，对流场进行均匀分布，达到布风均匀的目的。
        5）低床温、低床压设计，炉膛内部增加受热面：东方锅炉厂第三代亚临界300MW循环流化床锅炉和350MW超临界循环流化床锅炉已经采用低床温、低床压设计理念，床温控制在850~890℃左右，提高了脱硫效率，减少了NOx生成。
        三、结论
        提高锅炉布风均匀性是提高流化质量的关键所在，在300MW亚临界CFB锅炉设计中应引起足够的重视。保证锅炉布风的均匀性，主要应从炉膛形式、进风形式、风室设计、风帽和布风板设计等多方面综合考虑。通过广东粤电云浮电厂、山西格盟昱光电厂炉后进风、山西京玉电厂炉底进风等运行实践，验证了炉底、炉后进风方式的优越性，在炉前给煤机均匀给煤的情况下，锅炉两侧和中部床温未发现偏差，床温分布均匀。
        在炉膛不断扩大宽深比情况下，流化风室进风方式是造成床温偏差主要原因，设计上应充分考虑宽深比对布风的影响。通过工程实践证明300MW循环流化床锅炉两侧进风、炉后进风、炉底进风方式均有各自的优越性，但炉后进风更优越于两侧进风和炉底进风，建议设计上选择炉底水冷等压风室和炉后进风方式，更能体现出300MW循环流化床锅炉床温均匀的优越性，是减少床温偏差的有效途径，进而解决NOx、SO2排放高的问题。
        参考文献:
        [1] 东方锅炉股份有限公司 300MW循环流化床锅炉说明书
        [2] 上海锅炉厂有限公司    300MW循环流化床锅炉说明书
        [3] 孙献斌，黄中编《大型循环流化床锅炉技术与工程应用（第2版）》
        [4] 上海普华煤燃烧技术研究中心组编写《200MW~300MW循环流化床锅炉燃烧设备性能设计方法》