1．前言

福建省石獅熱電廠新建的兩臺(tái)DG35／3．82--17型循環(huán)流化床鍋爐是東方鍋爐廠在四川省二郎山電廠的DG35／3．82一16型鍋爐(分離器為下排氣旋風(fēng)筒)的基礎(chǔ)上根據(jù)福建無(wú)煙煤的特點(diǎn)和用戶的意見改進(jìn)設(shè)計(jì)制造的。兩臺(tái)鍋爐于1999年1月移交試生產(chǎn)。運(yùn)行一年多的情況表明該爐燃用福建無(wú)煙煤燃燒穩(wěn)定、效果良好。1999年6月福建省電力試驗(yàn)研究院對(duì)兩臺(tái)爐進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這是繼1997年浦城正大生化公司熱電廠25t／h循環(huán)流化床鍋爐(湘鍋制造)之后，又一臺(tái)較好的爐型，得到省內(nèi)外專家好評(píng)。

福建省循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)歷了近十年漫長(zhǎng)、曲折的探索過(guò)程，如今能取得這樣的成果，可喜可賀。但還應(yīng)清醒地看到我省今日所達(dá)到的水平，與能源的有效利用和我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求還有很大差距。如何總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，克服缺點(diǎn)進(jìn)一步提高循環(huán)流化床鍋爐的整體水平，任務(wù)還十分艱巨。撰寫此文的目的在于引起人們的關(guān)注和討論，促進(jìn)該型鍋爐的改進(jìn)、優(yōu)化。同時(shí)對(duì)其它同類型鍋爐也有所借鑒。

2．DG35／3．82一17型鍋爐簡(jiǎn)介

2．1  技術(shù)規(guī)范

額定蒸發(fā)量      35t／h        熱風(fēng)溫度    152℃

過(guò)熱蒸汽壓力    3．82MPa     排煙溫度    148℃

過(guò)熱蒸汽溫度    450℃         鍋爐效率    82．745

給水溫度        150℃

2．2 結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)(參見附圖)

單鍋筒自然循環(huán)  全懸吊結(jié)構(gòu)  全膜式壁輕型爐墻  露天布置

中溫分離2×Φ1620上排氣旋風(fēng)筒  J形返料裝置

水冷布風(fēng)板上布置“7”型風(fēng)帽844個(gè)

密相區(qū)四周布置帶翅片的豎埋管受熱面

水冷風(fēng)室  熱煙氣發(fā)生器  床下油點(diǎn)火

二臺(tái)螺旋給煤機(jī)和一臺(tái)加石灰石螺旋

布風(fēng)板設(shè)計(jì)風(fēng)速lm／s(冷態(tài))

懸浮段設(shè)計(jì)平均煙速3．4m／s(熱態(tài))

表面式減溫器  焓降56．45KJ／kg

2．3 主要結(jié)構(gòu)尺寸

鍋爐外形(柱中心)      深9．08、寬6．00  m

布風(fēng)板面積           1．955×4．15      m2

爐膛截面積           2．755×4．75      m2

汽包中心標(biāo)高         +27．30            m

爐膛出口中心標(biāo)高     +23．50            m

衛(wèi)燃帶最高點(diǎn)標(biāo)高     +16．00            m

二次風(fēng)口標(biāo)高         +10．00            m

給煤口標(biāo)高           +7．80             m

運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高           +7．00             m

布風(fēng)板標(biāo)高           +6．91             m

2．4 輔機(jī)配套

送風(fēng)機(jī)(一、二次風(fēng)合用)；風(fēng)量49326m3／h  全風(fēng)壓14936Pa

電機(jī)功率315kW    引風(fēng)機(jī)：78450 m3／h  3307Pa  電機(jī)功率132kW

羅茨風(fēng)機(jī)(供返料用)：風(fēng)量750 m3／h  風(fēng)壓98000Pa  電機(jī)功率5．5kW   配變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)返料風(fēng)壓

3．運(yùn)行情況分析

3．1  主要特點(diǎn)

3．1．1  鍋爐可靠性強(qiáng)、可用率高、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。

自1999年1月至今運(yùn)行一年多來(lái)，燃用福建龍巖、天湖山等地?zé)o煙煤(煤質(zhì)見表一)。總的情況是較好的，燃燒穩(wěn)定、安全可靠。據(jù)1999年統(tǒng)計(jì)，1#、2#兩臺(tái)35t／h鍋爐全年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間分別為7529--~7191小時(shí)。99年熱電廠全年供熱時(shí)間為8424小時(shí)，1#、2#鍋爐可用率分別達(dá)89．38％和85．36％。鍋爐最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間(無(wú)壓火)分別為2068~2222．5小時(shí)。所配6000kW抽凝式發(fā)電機(jī)組，在全年對(duì)外供熱874977GJ的同時(shí)，發(fā)電3771．83Xl0kWh。機(jī)組設(shè)備年利用時(shí)數(shù)達(dá)6286小時(shí)．

表一

 3．1．2  出力足、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好

鍋爐所配飛灰分離和回送裝置性能較好。爐內(nèi)燃燒設(shè)計(jì)合理，燃燒正常并保持較高溫度。不僅在沸騰層，而且在二次風(fēng)口后溫度都可達(dá)950～1050℃，形成爐內(nèi)兩個(gè)高溫區(qū)。爐膛上部煙溫可達(dá)850~900℃。給福建無(wú)煙煤燃燒創(chuàng)造了很好的條件，同時(shí)也強(qiáng)化了爐內(nèi)換熱。鍋爐最高出力可達(dá)39t／h并穩(wěn)定運(yùn)行。負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度大。在保證蒸汽參數(shù)的情況下，最低出力可小于20t／h。由于循環(huán)灰量較大，它對(duì)鍋爐的蒸發(fā)量起著重要作用。全部關(guān)閉返料時(shí)可使出力由35t／h降到25t／h以下。

3．1．3 燃燒系統(tǒng)密閉性較好

一年多運(yùn)行實(shí)踐表明該爐的密閉性較好。在空氣預(yù)熱器前測(cè)得煙氣中過(guò)量空氣系數(shù)為1．3～1．4。不僅保證了鍋爐的穩(wěn)定燃燒，減少排煙損失，同時(shí)也保持了較好的生產(chǎn)環(huán)境。鍋爐采用全膜式壁(含包墻管)結(jié)構(gòu)和護(hù)板爐墻以及所有管道穿墻部分都有較好的密封結(jié)構(gòu)是鍋爐取得良好密閉性的重要條件。

3．1．4 爐內(nèi)受熱面和爐內(nèi)砌體磨損正常

由于循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，爐內(nèi)受熱面和砌體都會(huì)受到?jīng)_刷磨損，這是正常的。該爐在設(shè)計(jì)時(shí)，選取了適當(dāng)?shù)臒煔饬魉?。?duì)受熱面采取了有效防磨措施。在密相區(qū)爐墻和分離器內(nèi)襯均采用了較好的耐火防磨材料。所以運(yùn)行一年多來(lái)上述部分的磨損輕微。沖刷最嚴(yán)重的埋管受熱面，經(jīng)檢查除進(jìn)煤口、返料口和爐門等處的翅片有明顯的磨損外，管道本身磨損輕微，至今仍正常使用。這也是鍋爐能安全穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行的重要條件。

3．2  主要問(wèn)題

3．2．1  過(guò)熱蒸汽超溫

從鍋爐一投入運(yùn)行就發(fā)現(xiàn)，隨著返料量的增加爐膛溫度不斷上升，蒸發(fā)量也逐漸提高。當(dāng)爐膛上部溫度超過(guò)850℃后，過(guò)熱蒸汽就出現(xiàn)不同程度的超溫現(xiàn)象。我們?cè)?span>1#爐進(jìn)行不斷地增加返料的試驗(yàn)。當(dāng)爐膛上部溫度接近950℃時(shí)，過(guò)熱蒸汽溫度已超過(guò)480℃。即便投足減溫水也難以把汽溫降下來(lái)。表二所列為隨機(jī)抄錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可見一斑。因此，運(yùn)行人員除投減溫水外主要依靠調(diào)節(jié)返料量來(lái)控制汽溫。

表二

 頻繁調(diào)節(jié)返料，不僅不能實(shí)現(xiàn)返料的自平衡運(yùn)行，同時(shí)帶來(lái)不良后果。

第一、 降低了鍋爐效率

循環(huán)流化床鍋爐最重要特點(diǎn)之一是可以收集大量飛灰并使之循環(huán)燃燒，提高燃燒效率。現(xiàn)因氣溫的原因要減少循環(huán)灰量來(lái)降低爐膛溫度，這就直接影響通過(guò)爐膛飛灰的燃燼度。同時(shí)，因返料減少使得分離器收集下來(lái)的飛灰，不能全部循環(huán)燃燒，多余的部分就在分離器下部聚積。當(dāng)達(dá)到一定高度時(shí)，就直接從分離器中心筒排到尾部。為什么至今該爐排煙中飛灰含碳量都在32～37％甚至更高。1999年兩臺(tái)鍋爐全年平均熱效率僅75％。除了供熱負(fù)荷大，兩臺(tái)爐經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行的影響外，還與上述原因密切相關(guān)。

第二、 損壞分離器中心筒

由于不能確切掌握分離器內(nèi)聚積的灰位，并及時(shí)從排灰管中排灰。大量的灰都從中心筒排出，造成對(duì)中心筒和出口轉(zhuǎn)向管的嚴(yán)重磨損。一年下來(lái)不得不將1#爐已經(jīng)損壞不堪的中心筒和轉(zhuǎn)向管全部換掉。2#爐分離器出口的兩個(gè)轉(zhuǎn)向管也已更新。造成人力和物力的浪費(fèi)。

造成過(guò)熱蒸汽超溫的原因，從設(shè)計(jì)資料了解到主要是原設(shè)計(jì)選取較低的循環(huán)倍率和較低的過(guò)熱器進(jìn)口溫度，并布置了較多的過(guò)熱器面積。而實(shí)際運(yùn)行的情況遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。那么出現(xiàn)過(guò)熱蒸汽嚴(yán)重超溫也就在所難免了。從過(guò)熱蒸汽超溫的現(xiàn)象使我們注意到這臺(tái)爐的一個(gè)重要特性，就是爐膛上部溫度還可以調(diào)整到900℃以上，這對(duì)提高鍋爐燃燒效率是非常有利的。因此，在處理過(guò)熱蒸汽超溫的問(wèn)題上應(yīng)當(dāng)削減過(guò)熱器面積，而不宜以降低衛(wèi)燃帶高度或放灰減少循環(huán)量降低爐膛溫度來(lái)遷就原有設(shè)計(jì)。至于尾部排煙溫度升高的問(wèn)題，對(duì)新爐可以調(diào)整設(shè)計(jì)。對(duì)舊爐可降低給水溫度。

3．2．2 風(fēng)帽磨損嚴(yán)重

DG35／3．82一17型鍋爐布風(fēng)采用“7”型定向風(fēng)帽，出風(fēng)口直徑為20mm。每臺(tái)爐實(shí)際布置風(fēng)帽844個(gè)。風(fēng)帽出風(fēng)口以一定的角度圍繞布風(fēng)板上兩個(gè)排渣口布置。運(yùn)行一段時(shí)間即發(fā)現(xiàn)大量風(fēng)帽損壞。有的風(fēng)帽口缺角，嚴(yán)重的頭部全部磨穿。一年多來(lái)部分風(fēng)帽已多次更換。其數(shù)達(dá)627個(gè)(1#爐321個(gè)、2#爐306個(gè))。損壞的原因主要是風(fēng)帽的節(jié)距僅為90mmX90mm，以及施工的偏差，以致部分風(fēng)帽噴出的空氣混合了爐渣直接沖刷前面的風(fēng)帽。對(duì)現(xiàn)有的鍋爐要改變風(fēng)帽節(jié)距難度太大。最好的辦法是把部分風(fēng)帽換成蘑菇形(或柱形)風(fēng)帽以分散氣流，減輕對(duì)其它風(fēng)帽的沖刷。新設(shè)計(jì)的鍋爐則應(yīng)重新布置并以不同風(fēng)帽搭配使用。

3．2．3爐壁掛焦嚴(yán)重

在爐內(nèi)二次風(fēng)口以上形成的第二個(gè)燃燒高溫段，有時(shí)溫度會(huì)超過(guò)1100℃(中心溫度更高)。而我們的燃料灰熔點(diǎn)較低，以致在爐膛中形成焦塊，粘附在爐壁上。嚴(yán)重時(shí)形如大瘤。在爐內(nèi)溫度變化或焦塊太大時(shí)就會(huì)落下，對(duì)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。對(duì)此除了對(duì)入廠燃料的灰熔點(diǎn)加以控制外，還需要加強(qiáng)對(duì)爐內(nèi)溫度的控制。

3．2．3 熱煙氣發(fā)生器過(guò)于龐大

為床下油點(diǎn)火配置的熱煙氣發(fā)生器直徑達(dá)1米多，橫臥在鍋爐房零米層，占據(jù)了過(guò)大的地面和空間。不僅使零米層過(guò)于擁擠，而且迫使鍋爐布風(fēng)板標(biāo)高提高到6．91m。如果采用兩個(gè)小型熱煙氣發(fā)生器從兩側(cè)伸入風(fēng)室，不但不需占用地面位置，而且可使布風(fēng)板標(biāo)高降到+4．5m左右。即使汽包中心標(biāo)高不變，也增加了燃料在爐內(nèi)的有效燃燒時(shí)間。

3．2．5  爐內(nèi)煙氣溫度不能如實(shí)反映

在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)表盤上所反映出的爐內(nèi)煙氣溫度除沸騰層外，大部分與實(shí)際不符。一般都偏低50~80℃，個(gè)別地方超過(guò)100℃以上。給運(yùn)行造成誤導(dǎo)．例如爐膛上部溫度表盤上還不到800℃，我們用長(zhǎng)熱電偶伸入爐內(nèi)測(cè)得的數(shù)值則達(dá)900℃左右。出現(xiàn)這種情況的原因主要有兩個(gè)。一是測(cè)點(diǎn)的位置不當(dāng)。有的在煙氣流的死角或太靠近受熱面。再者熱電偶伸入爐內(nèi)的深度不夠，一般只有300mm，這里實(shí)際上還是煙氣流的邊界區(qū)。從實(shí)測(cè)情況看至少要伸入600～800mm。

3．2．6  送風(fēng)機(jī)選用不當(dāng)，容量過(guò)大

鍋爐選用的送風(fēng)機(jī)(一、二次風(fēng)合用)，風(fēng)量58720m3／h，全風(fēng)壓179030Pa，電機(jī)容量315KW。在實(shí)際運(yùn)行中，即便鍋爐負(fù)荷達(dá)到40t／h，風(fēng)量也只有40000m3／h左右，風(fēng)壓不超過(guò)11000Pa。10KV電機(jī)的電流不到13A，與電機(jī)額定電流23A相差太大。

4．改進(jìn)DG35／3．82--17型鍋爐總體設(shè)計(jì)的意見

為使今后新設(shè)計(jì)制造的該型鍋爐能更有效地燃用福建無(wú)煙煤，提高鍋爐熱效率并使鍋爐結(jié)構(gòu)更加合理。除了前文所述的問(wèn)題應(yīng)得到改進(jìn)外，希望從總體設(shè)計(jì)上作一些調(diào)整。

4．1  進(jìn)一步改善燃燒條件

4．1．1  改進(jìn)的重點(diǎn)是提高爐膛溫度，增大循環(huán)倍率。原設(shè)計(jì)對(duì)爐內(nèi)煙速及燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間已作考慮，可以不作大的調(diào)整。為了進(jìn)一步改善燃燒條件，有必要提高爐膛上部溫度和增大循環(huán)倍率。由于福建無(wú)煙煤的特殊性，要使那些在分離器中收集不下來(lái)的飛灰粒子一次性通過(guò)爐膛時(shí)都得以燃燼是困難的。因?yàn)閺脑摖t看，其中一些粗粒子的粒徑還比較大(>100μ)，并非短時(shí)間所能燃燼的。而要無(wú)限制的降低煙速或提高爐膛高度是不現(xiàn)實(shí)的。因此，有必要進(jìn)一步提高分離器的效率，盡可能把那些≥100μ的粒子分離下來(lái)，減小逸出分離器飛灰  粒子的平均粒徑。也就是讓更多的飛灰參加循環(huán)燃燒，提高燃燼度。

增大循環(huán)物料濃度不僅可以提高爐膛溫度，同時(shí)還可以改善爐內(nèi)溫度分布。為了使循環(huán)灰進(jìn)入爐內(nèi)能迅速燃燒并有利于密相區(qū)的熱平衡，有必要提高返料灰溫。

曾有人認(rèn)為福建無(wú)煙煤只適用于低攜帶率循環(huán)流化床鍋爐。本廠今年4月投入試生產(chǎn)的75t／h中倍率(設(shè)計(jì)循環(huán)倍率為18．22)循環(huán)流化床鍋爐有助于澄清這種觀點(diǎn)。該爐試運(yùn)行的情況表明其出力可達(dá)80t／h，飛灰含碳量只有20％左右。目前還在進(jìn)一步調(diào)整中。這一情況也為35t／h鍋爐的改進(jìn)優(yōu)化提供了重要依據(jù)。

4．1．2  改進(jìn)具體要求

(1)爐膛上部溫度應(yīng)控制在950℃左右。

(2)分離器的分離效率至少要使飛灰中≥100μm的粒子大部分分離下來(lái)。

(3)返料灰溫從現(xiàn)在的550'C左右提高到700～750℃，也就是把中溫分離改為次高溫分離。

(4)由于爐膛溫度比原設(shè)計(jì)提高，爐內(nèi)實(shí)際煙速已增大。為保持或略低于原設(shè)計(jì)煙速，可相應(yīng)放大爐膛截面積。

(5)爐膛溫度升高，過(guò)熱器面積減少，尾部受熱面積也需作相應(yīng)調(diào)整，以保持合理的排煙溫度。

(6)循環(huán)倍率提高必然強(qiáng)化爐內(nèi)換熱，增大蒸發(fā)量。是否需要調(diào)整爐內(nèi)埋管受熱面要有所考慮。

4．2  調(diào)整鍋爐總體布置

4．2．1  鍋爐汽包中心標(biāo)高不變，把布風(fēng)板標(biāo)高由+6．91m降到+4．50m左右。使燃料在爐內(nèi)有效燃燒高度從15．70m增為19m左右。其它相關(guān)設(shè)備標(biāo)高作相應(yīng)調(diào)整。

4．2．2  旋風(fēng)分離器的位置由原來(lái)低溫過(guò)熱器后移到高溫過(guò)熱器后。分離器出口排氣轉(zhuǎn)向管水平進(jìn)入尾部豎直煙道上部轉(zhuǎn)向室。

4．2．3  由于分離器從尾部豎直煙道上移開，騰出了足夠高的空間，在從上到下依次布置了低溫過(guò)熱器、省煤器和空氣予熱器之后，還給下部留出一定的空間，改變了原來(lái)零米層擁擠狀態(tài)，便于設(shè)備運(yùn)行管理和維修。

5．幾點(diǎn)工作建議

為使這臺(tái)鍋爐得以完善，并發(fā)揮它應(yīng)有的作用，建議：

5．1  東鍋廠和用戶密切合作，盡快把那些影響鍋爐性能和安全運(yùn)行的缺陷，如過(guò)熱蒸汽超溫、風(fēng)帽磨損、溫度檢測(cè)不實(shí)等問(wèn)題進(jìn)行處理。改進(jìn)鍋爐性能并給它一個(gè)完好的形象。

5．2  東鍋廠可以充分利用這臺(tái)鍋爐作為試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)一步摸清循環(huán)灰量、爐內(nèi)溫度、出力和鍋爐效率之間關(guān)系以及有關(guān)問(wèn)題。找出燃燒福建無(wú)煙煤的最佳條件，改進(jìn)設(shè)計(jì)，推出性能更好的新爐型。

5．3  請(qǐng)有關(guān)部門在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，組織深層次的研討交流，對(duì)進(jìn)一步發(fā)展和提高我省循環(huán)流化床鍋爐的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，促進(jìn)福建循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)水平在近期提高一個(gè)檔次。

 6．結(jié)束語(yǔ)

東鍋DG35／3．82—17型鍋爐的投入運(yùn)行是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)用于福建無(wú)煙煤的又一次重要嘗試。它的意義并不在于該爐的某些成功。而是在運(yùn)行中已經(jīng)或?qū)⒁沂境龅臓t內(nèi)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)和實(shí)際效果間的內(nèi)在關(guān)系。這些將有助于人們加深對(duì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)及如何有效地燃用福建無(wú)煙煤的認(rèn)識(shí)。有利于促進(jìn)我省循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展。

希望改進(jìn)工作能有效地進(jìn)行，并總結(jié)出更多的好經(jīng)驗(yàn)，為提高我省循環(huán)流化床鍋爐的水平作出新貢獻(xiàn)。

參考資料：

(1)東方鍋爐廠陳金火等  DG35／3．82--17型鍋爐設(shè)計(jì)資料

(2)熊正德  提高我省循環(huán)流化床鍋爐熱效率探討

DG35/3.82-17型循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)圖

文章作者：福建石獅熱電有限責(zé)任公司 熊正德