新疆圣雄能源股份有限公司热电厂
摘要:根据多年的施工实践及循环流化床锅炉动态特征及自动控制系统组成,以循环流化床锅炉的优越性,并符合环保的要求,在以后的电厂机组中会越来越多的采用,因此循环流化床锅炉的安装施工是研究趋势,通过施工管理从而可以增强安装质量,减少运行后期的投资。
关键词:循环流化床锅炉;施工;措施
在20世纪80年代,循环流化床锅炉凭借高效率、低污染、综合利用良好的优势成为新兴起的燃煤技术。它采用流态化的燃烧方式,在炉内储存大量的床料,并在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态,以此来实现炉膛内的内循环和炉膛外的外循环,从而实现锅炉的往复循环燃烧。循环流化床锅炉主要由前部辐射受热面、中间物料分离及循环和后部分流受热面组成。只有锅炉的每个部分都能在热态环境下行呈自动循环状态,炉膛内的燃料和石灰石才能完成燃烧和脱硫反应。
一、循环流化床锅炉
循环流化床(CFB)锅炉是 20 世纪 80 年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术,由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势,使其得到迅速发展。循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式,这是介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式,即半悬浮燃烧方式。所谓液态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态,从而具有许多流体性质的状态。在炉内存在着大量的床料(物料),在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态,并实现炉膛内的内循环和炉膛外的外循环,从而实现锅炉不断的往复循环燃烧。与其他锅炉相比,循环流化床锅炉增加了高温物料循环回路部分即分离器、回料阀;另外还增加了底渣冷却装置。分离器的作用在于实现气固两相分离,将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来;回料阀的作用一是将分离器分离的固体颗粒返送回炉膛,实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应,一是通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位,实现料封,防止炉内的正压烟气反窜进入负压的分离器内造成烟气短路,破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。循环流化床锅炉可以实现炉内高效廉价脱硫。
二、循环流化床锅炉的特点和配置
1、循环流化床锅炉的优势。循环流化床锅炉通过独特的燃烧方式,在业界占据了十分重要的地位,具有燃料适应性好、燃烧效率高、燃料系统比较简单、负荷的调节范围宽,调节性能好、燃烧热强度大、污染物排放低、给煤点数量少且炉内传热能力强、布置简单、易于实现灰渣的综合利用等优势特点。与其他锅炉相比,循环流化床锅炉在增加高温物料循环回路部分,即分离器和回料阀的基础上,还增加了底渣冷却装置。其中:安装分离器是为了更好地分离气体和固体,将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离出来;回料阀起到将分离器分离的固体颗粒返送回炉膛的作用,从而实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应。其中,循环流化床锅炉与煤粉炉的不同之处主要表现在:砌筑和耐火浇筑料的工作量大,约有 4000 多吨,涉及耐磨耐火、保温材料较多,每种材料又有多种规格。循环流化床锅炉在很多地方都需要彻筑及浇注耐磨耐火材料和保温浇注料,如旋风分离器、外置床、回料器、冷渣器、燃烧器以及相关的进出口烟道、灰道等部位。除此之外,循环流化床锅炉耐磨耐火、保温浇注料的施工工艺复杂、工作量大、施工周期长、施工质量要求高,因此为了确保锅炉质量,施工人员必须选择与之相适应的,最科学、最合理的施工方法。
2、循环硫化床锅炉的机械配置。与普通的煤粉炉相比,循环硫化床锅炉的标高低、空预器位于锅炉钢架的后侧,且大量受热面布置在外置床内,因此在安装过程中,锅炉受热面应避免大面积的组合吊装,最好选择中等吊机。其中,循环硫化床锅炉主吊宜选择 CC1400/250 履带吊和 H3/36 自身式附着吊,同时配备 50T 履带吊和汽车吊作为辅助吊装。
三、循环流化床锅炉施工管理控制措施
介于循环流化床燃烧技术的独特之处,循环流化床锅炉的施工也必须根据其自身特点,采取科学合理的施工方案,要对每个施工环节和细节做好管理控制工作,从而确保循环流化床锅炉的安装施工工艺和施工质量。
1、钢结构施工管理控制。循环流化床锅炉采用的是全钢结构,其主要承载杆件为钢板拼制而成的H 形断面结构,构件间则使用高强螺栓连接。在具体施工过程中,秉承“散吊为主,组合为辅”的原则,并且每安装一层就进行质量检测,如果通过了才安装下一层。相对而言,平台、楼梯、栏杆的安装更具随意性。钢结设构安装阶段的施工控制点主要是柱的垂直度、测量计吊装、顶板梁的挠度、预留件的控制等,施工人员必须对立柱的长度、扭曲值、垂直度以及梁的长度、旁弯度、挠度等几何数据进行认真细致的地面检查,并详细记录,为具体的施工工作提供必要条件。
2、受热面安装施工管理控制
(1)锅筒安装施工。锅筒是锅炉汽水系统中主要的承压部件之一。锅筒的安装是电厂机组工程的重要节点,在安装时要提前将锅筒吊架的吊杆安装到标高 53800mm 的梁上,然后根据锅炉钢架及锅筒的结构状态参数,结合现有的吊装机具的特点,通过 400t 履带吊将锅筒由 BE-BF 间区域的空间内水平垂直起吊。与此同时,由于锅筒的体积大、重量重、长度长,所以要十分注意其运输过程和装卸工作,运到施工地后还要对它的几何尺寸、合金成分进行认真检查,保障产品质量符合要求。截至目前,我国一部分电建企业普遍采用液压提升装置来吊装锅筒,虽然该方法在理论上科学合理,但前期投资相对较大,装置价格高。此外,在安装锅筒的过程中,施工人员还必须控制好 U 形吊杆与筒体表面的结合、吊装监护、就位后的找正和吊杆的调节等方面的工作。
(2)汽水系统安装施工。汽水系统是锅炉的换热部分,在安装前应先做好前期的工作,搭设组合平台,尽量在地面组合,减少高空施工,不仅可以保障施工的安全性,还可以节约时间,缩短施工周期。为了满足施工需求,组合平台的搭设必须按照受热面的几何尺寸和场地条件进行合理布置。同时,对于进场后的施工设备要进行认真检查,包括设备的生产日期、厂家、使用材质等,并且要记录在案。受热面的对口焊接是组合安装,必须保证其质量。水冷壁和包墙过热器在安装完成后要及时根据实际情况调整整体大小,确保前炉膛和后烟井各项数据符合要求,严禁锅炉投入运行后出现严重变形的不良现象。
(3)烟风系统制作安装施工。在循环流化床锅炉的安装施工过程中,由于烟风道系统较多,主要包括冷风、热风、流化风、密封风、烟道、点火风、返料风等,因此成为整个施工的难点所在。其中:在制作烟风道时,应根据图纸设计的尺寸和钢材的规格,作出钢板拼接计划,这样既可以节省切割与焊接的工作量,还可以充分利用现有钢材,减少浪费;安装时,切实考察施工现场,并根据现场吊装机具的布置情况,将其组合成大的组件,以此来减少高空施工的难度。在循环流化床锅炉的运行中,经常会发生漏灰漏风的情况,这就要求在烟风道的安装过程中严格控制施工质量。此外,膨胀节是为了补偿烟风道膨胀以及振动而设置的重要部件,在安装时严禁拔掉膨胀节上的拉杆螺栓,否则热态运行下容易发生变形,甚至扯裂,造成停机的严重后果。
随着科学技术的不断发展,因循环流化床锅炉凭借安全高效、节能环保的特点被越来越多的企业所关注,并在深入研究的基础上,不断优化其安装施工技术,加强对施工各个环节的科学管理,以此来提高安装质量。
参考文献:
[1]岑可法.循环流化床锅炉理论设计与运行[M]. 北京:中国电力出版社,2018.
[2]孙宝洪,王智微,孙献斌等.有关循环流化床锅炉的问题探讨 [J].锅炉制造,2017(1):20-23,34.
[3]吕俊复,张建胜,岳光溪. 循环流化床锅炉运行与检修[M]. 北京:中国水利水电出版社,2018.