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大型CFB锅炉烘炉经验与体会 |
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| 大型CFB锅炉烘炉经验与体会 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 17:00:36  |
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摘 要：根据CFB锅炉耐火材料的脱水机理及大型CFB锅炉的结构特点，提出了大型CFB锅炉烘炉方法，并在410 t/h CFB锅炉得以应用，在实践中积累了大量经验，摸索并改进烘炉方法，取得了良好的效果，提高了烘炉质量，保证了大型CFB锅炉运行的可靠性。
关键词：CFB锅炉;烘炉;耐磨材料;耐火材料
Abstract： Based on the dehydrating mechanism of refractory material and the structure features of large CFB boilers, a dry-off procedure for large CFB boiler is proposed, which is used for 410 t/h boilers and provide practical experience to improve boiler dry-off procedure. In this way, good results with high quality boiler dry-off, thus enhancing the reliable operation of CFB boilers.
Keywords： CFB boiler; boiler dry-off ; wear-resisting material; refractory material
循环流化床(CFB)锅炉具有煤种适应性强、负荷调节范围大、启/停迅速、炉内方便脱硫、能够分级燃烧并能有效降低污染物排放等优点，近年来在国内得到大力发展，但CFB锅炉运行特点为大量物料的循环，这就要求CFB锅炉必须敷设大量的耐火耐磨保温材料。在CFB锅炉的旋风分离器（包括本体及回料阀）、冷渣器、床下点火风道、炉膛的密相区域、屏式过热器和水冷蒸发屏、炉膛出口烟道等区域都有用保温材料、耐磨耐火材料砌筑的墙衬，在新砌筑的墙衬内都含有一定的水分。为了保证炉墙在锅炉投运后不出现裂缝、变形、损坏、磨损和脱落，达到保温、防磨的目的，必须对墙衬进行合理的干燥和烘烤，使墙衬中水分蒸发、墙体固化并形成高强度的耐磨耐火衬里。
烘炉是耐火材料施工和使用的关键环节，烘炉得当，能保证耐火材料的使用寿命；否则，水分排除不畅通，会使衬体产生裂缝，降低其寿命，甚至引起衬体大面积剥落。而大型CFB锅炉的炉膛容积和附属设备均比原有的小型CFB锅炉要大很多，锅炉运行的可靠性和烘烤质量要求也不尽相同，采用小型CFB锅炉的烘炉方法对大型CFB锅炉进行烘烤，不仅烘烤质量达不到要求，而且难以控制与实现。根据耐火耐磨材料厂家的要求并结合大型CFB锅炉烘炉的现状，大型CFB锅炉烘炉的关键在于以下3点：
a. 制定切实可行的烘炉措施；
b. 要有合理的烘炉手段；
c. 采用可靠的监视设备，保障烘炉过程能够按照要求实现。
结合河北热电技改工程410t/h CFB锅炉的烘炉方案、措施等进行分析与探讨。
1烘炉措施的制定
河北热电技改工程#21～#24炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的燃用贫煤的DG410/9.819型CFB锅炉。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，通过膨胀节与风道点火器相连，风道点火器共2台，其中各布置1个高能点火油燃烧器。炉膛两侧分别设置2台多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器和1个飞灰再循环燃烧接口。炉膛与尾部竖井之间布置2台汽冷式旋风分离器，其下部各布置1台J阀回料器。
1.1烘炉曲线的制定
烘炉目的是排除耐火材料施工后衬体中的游离水、结晶水，以获得耐火材料的高温使用性能。正确的烘炉操作是缓慢地驱逐砌体内水分，不使之骤然发生应力，并应制定具体烘炉措施，绘制正确的烘炉升温曲线，避免无序、任意操作。
耐火材料衬体施工完毕后，在点火烘炉前应进行自然干燥养护。其干燥程度主要取决于环境温度和经历的时间。一般要求施工完成后经7 d左右的自然干燥养护，方可加热干燥。
自然干燥养护后，炉衬中仍有大量的水分，不定型耐火材料中含有的大量游离水和结晶水必须在烘炉时排出。根据厂家提供的耐火浇筑料在不同温度下的试验，浇筑料表面水分在80～110 ℃时蒸发，此后排水速度减缓，随着温度继续升高，到300 ℃时，游离水和结晶水不断排除，到600 ℃时完成晶型转化和聚合作用，800 ℃时达到设计要求的烧结强度，完全释放热应力。为充分排除深层的游离水和结晶水并完成晶型转化，必须在80、110、300、600 ℃时恒温一段时间，现根据材料厂家提供的升温控制曲线和现场条件制定了烘炉曲线，如图1所示。
1.2具体实施方案
由于锅炉冷渣器、床下点火风道、下部炉膛、炉膛出口、旋风分离器等部位的耐磨浇筑料的施工受到现场条件的影响，不能同时进行并完成，而只能结合锅炉主要设备的安装完成情况进行。为节省施工时间，在整个耐磨浇筑料施工未完成，且对锅炉其它部位的施工不造成影响的情况下，提前进行了4台冷渣器和2个床下点火风道的烘烤，升温控制曲线与材料厂家提供的升温控制曲线相同。
在点火风道和冷渣器烘烤工作结束的基础上，进行整体烘炉，即炉膛、分离器和烟道同时进行烘干固化。
由于CFB锅炉结构的特殊性，为保证烘烤效果，炉膛出口烟道、分离器与J阀返料腿不能同时进行烘烤，因此分以下2个阶段进行。
a. 第1阶段烘炉在炉膛出口到分离器的水平烟道部位敷设轻型隔断墙，确保炉内热烟气大部分通过J阀返料腿到分离器再到尾部烟道。在这一阶段，烘烤工作因受到系统的限制（床下油枪已达到最大出力，汽包压力将近额定压力），炉内床温只能达到600 ℃左右。
b. 第2 阶段烘炉拆除隔断墙，参照第1阶段的烘烤温度控制进行。在炉内床温达到600 ℃时，向炉内试投煤，按照耐火材料厂家提供的升温曲线控制，到800 ℃时烘炉结束。
2大型CFB锅炉烘炉手段
2.1特制烘炉用小油枪
按照耐火耐磨材料厂家提供的烘烤控制温度，在烘烤初期温度控制得较低，如果直接使用床下点火风道中的正式油枪（油枪出力为1 650 kg/h，调节比为1∶3，即油枪最小出力为550 kg/h），温升速度和温度水平无法满足厂家要求，也达不到良好的效果；同时，冷渣器部位也没有烘烤手段。因此采用特制的出力为20～100 kg/h的小油枪进行加热烘烤，这样就保证了初期温度的控制。
小油枪燃用无压柴油，通过压缩空气的射流将柴油抽吸并进行雾化，通过调节油阀和射流风的大小可调节油量和火焰的大小，通过调节油枪的旋流风和直流风可以调节火焰的强度并改善雾化情况。小油枪的气源由正式的压缩空气系统提供，由于投运的油枪数量较多，投运2台20 m3的空压机，以保证压缩空气罐的出口压力不低于0.4 MPa。
2.2在线监视设备
烘炉工作的关键是要按烘炉曲线控制温度。避免温度忽高忽低、偏离烘炉曲线的不稳定现象。在庞大的炉膛里要使炉衬烘得均匀，各部位温度平衡，需用温度检测仪器进行监测。此次烘炉时，采用高精度热电偶进行温度检测、微机监控处理的烘炉方式，将锅炉温度测点和临时热电偶接入数据采集系统，用计算机通过数据采集系统对烘烤过程进行实时在线监视，省去了人工测温的复杂过程，降低了劳动强度，同时监控准确、及时，因此极大地保证了烘炉质量。
3存在的问题
3.1施工质量问题
对于CFB锅炉而言，耐火耐磨材料的施工在很大程度上决定着锅炉能否安全、可靠运行，合理的配浆、支模、捣打及配置合适的膨胀缝是耐火耐磨材料成型的施工关键，施工完毕后应进行合理的干燥养护，以保证烘炉质量。#24炉左右点火风道沿水平中心两侧（整块模板）的耐火材料的强度较差，分析原因为施工时配浆不正确，因此要加强对这一环节的控制。耐火耐磨材料的施工要严格按照施工规范和技术要求进行，自然养护时间一定要满足要求。
3.2受热不均问题
410 t/h CFB锅炉点火风道和冷渣器炉壁较厚，单纯依靠一处点火供热，很容易受热不均，为解决这一问题，在烘炉时，采取了以下3项措施。
a. 强化高温烟气流动，促使炉内各部位的温度均匀上升，在点火风道左右一次风热风道的一次风门后和冷渣器第3室上部的人孔门处装设临时排烟口，引出烟囱。
b. 在特制的小油枪上安装压缩空气直、旋流风调节阀，使柴油以雾状喷出并充分燃烧，防止局部冲刷。
c. 烘烤时用远红外光学温度计监测点火风道和冷渣器各内壁面温度，及时调整油枪火焰，防止局部超温。
应注意的是：引出的烟囱应有足够高度，以便加强烟气流动。在#24炉烘炉时因为烟囱高度不够，导致烟气排出不畅，冷渣器顶部温度难以控制。
3.3温度控制问题
a. 烘炉时，测温点的位置应有代表性，一般设在烘烤温度最高、升温速度最快的部位，同时热电偶端面应与衬体工作面平齐或缩进5 mm左右，以真实地反应衬体温度。在燃油燃烧过程中，当烟气温度升至烘炉要求的上限值时立即停用油枪，当烟气温度降至烘炉要求的下限值时再投用油枪。
b. 烘炉时，80～300 ℃这个阶段是烘炉的关键阶段，这主要因为水在110 ℃时变为水蒸汽，此阶段脱水量大，脱水速度快，排出水分速度对浇筑料的影响很大，如果水分排出太快，内部残存水分扩散速度不及表面蒸发速度，内部水也会受热变成蒸汽，产生膨胀，致使浇筑料收缩发生龟裂，降低粘结强度，使强度削弱，因此应适当延长这段时间的保温。从110 ℃升温到300 ℃时，应有缓慢的升温速度，升温速度过快，耐火材料表面干燥也就快，大量气化水分无法排出，会产生破坏性蒸汽压力，使耐火材料产生裂纹或开裂。温度到 300 ℃时，结合水和结晶水变为气体，从排气孔排出，因而，要有足够的烘炉时间，才能彻底排除结晶水。
c. 原则上整个烘炉过程中，炉温只能上升，不能下降。若升温过快，超过当天升温计划，只能保温或减慢升温速度，严禁急升急降；升温达不到当天计划时，严禁急切追赶计划，应缓慢地接近计划值，尤其在晶相转化温度区域，更要严格按计划升温。
3.4排汽问题
烘炉温度到300 ℃时，结合水和结晶水变为气体，从排气孔排出，需注意的是：点火风道和冷渣器上的排气孔数量要足，以免蒸汽不能及时排除而导致耐火材料中产生蒸气压力。在 #23炉烘炉期间，C冷渣器第4室因为排气孔的开设数量不足导致蒸汽未排净，在升温后出现耐火材料脱落现象。因此当300 ℃保温结束时，如水分仍未排除，应适当延长这个阶段的恒温时间。
3.5灭火问题
烘炉初期升温慢，燃油流量小，难以控制，很容易出现灭火现象，所以在烘烤过程中应加强对烘烤的监视工作，发现问题及时调整。
对于耐火耐磨材料的烘烤一定要保证其连续性和稳定性，以确保烘烤质量，因此必须采取有效的预防措施。应对燃油和压缩空气系统进行预试，力求调节精确，杜绝因设备故障造成灭火现象。特殊情况下，遇全面停火时，必须采取保温措施，并尽快恢复加热。
4建议
a. 对于烘炉采用烧油的方法,烘炉初期温度难以控制,局部炉温容易突然升高，会使烧筑料出现局部硬壳，对炉体寿命造成不良影响，因此应优先考虑用燃气。当温度升到一定程度后（100 ℃左右）改用轻柴油，以利于温度控制。
b. 计算机的引入从根本上杜绝了烘炉过程中炉温大幅度波动的问题，可保证炉体膨胀均匀，大大提高了烘炉质量。但目前只实现了温度的监控，仍存在烘烤过程中油枪灭火不能及时发现而造成漏油的现象，因此可考虑加装火焰监测装置，以防油枪只喷油不着火。
6烘炉效果
河北热电技改工程#21～#24炉自烘炉点火至结束，整个升温过程均严格按照升温计划进行。无论在保温期和升温期，日升温误差均控制在10 ℃左右，保障了墙衬由冷态到热态全过程的均匀膨胀和炉体的严密性。同时墙衬上下各部位膨胀均匀，耐火材料表面平整、严密、炉体状况良好。自2002年陆续投产以来，锅炉墙衬未发现裂缝、变形、损坏、磨损和脱落等问题，所以此次大型CFB锅炉的烘炉方法是成功的，为锅炉转入正常生产奠定了良好的基础。
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