CFB鍋爐內部及點火風道、旋風分離器、冷渣器等內部敷設了大量的耐磨、耐火、保溫等材料,此部分材料的穩(wěn)定性能是CFB鍋爐長期可靠運行的重要保證。耐磨、耐火、保溫等材料施工完畢后需進行鍋爐烘爐,目的就是控制爐襯砌體內水分緩慢蒸發(fā)、防止急劇蒸發(fā)而受到損壞,同時使耐火、耐磨材料均勻、緩慢而又充分膨脹、避免熱應力集中或晶格轉變而損壞爐墻。
根據(jù)烘爐曲線并借鑒其他工程烘爐的成功經驗,華電淄博#4爐采用熱煙氣法對鍋爐耐磨耐火材料進行烘爐,達到了預期的烘爐質量優(yōu)良、節(jié)省時間等效果。
1 鍋爐防磨結構
由膜式壁構成的爐膛下部以及出煙口采用銷釘固定的防磨結構;爐膛中上部、II級過熱器、熱段再熱器、尾部煙道上部進口需防磨的相關部分采用圓銷釘固定的防磨結構;由鋼板制成的旋風分離器、出口煙道、料腿、回料閥及冷渣器則作防磨的輕型爐墻設計。
分離器、分離器出入口煙道、回料閥、回料斜腿、冷渣器等使用的保溫磚,只是進行壓制沒有經過高溫燒結,水分含量大,烘爐前抽樣測定含水率在20%-28%之間。
2 烘爐方案簡介
烘爐采用哈爾濱普華燃燒工程有限公司開發(fā)的熱煙烘爐技術,其方式是空氣霧化油槍(流量在20-80Kg/h)在烘爐機中燃燒,通過調整油壓和風量來控制烘爐機的出口煙氣溫度,高溫煙氣通過臨時短管進入各正式系統(tǒng),高溫煙氣在各系統(tǒng)內部對澆注料進行熱養(yǎng)生。
根據(jù)鍋爐結構特點,共布置14臺烘爐機,每臺烘爐機配有一臺風機(風量4500m3/h),將熱煙氣送入爐內各部件處,所需燃料(輕柴油)和壓縮空氣由鍋爐油、氣系統(tǒng)接出。冷渣器布置2臺烘爐機,左右各一臺,水冷管束暫不安裝,壘墻封堵,與烘爐機接口的管道自隔墻兩側進入冷渣器二三室中,煙氣從冷渣器回料管及進渣口進入爐膛,控制錐形閥開度部分煙氣流經錐形閥進入爐膛。床下啟動燃燒器布置4臺烘爐機,自床下油槍口進入燃燒器筒體,經水冷風室流經布風板進入爐膛;爐膛前墻布置2臺烘爐機,熱煙氣自二次風口進入爐膛;回料斜腿布置兩臺,自二次風管進入爐內布置的管道,管道在爐內分叉后分別接入四個回料斜腿腿中。回料閥布置2臺烘爐機,自回料閥人孔門進入,管口向上,煙氣進入分離器。分離器入口煙道布置2臺烘爐機,自人孔門接管道進入分離器本體。
為保證烘爐效果,設計兩路煙氣通道,即一是經床下燃燒器、冷渣器到爐膛至分離器出口煙道排出;二是煙氣經回料斜腿、回料閥、立腿、到分離器筒體再經出口煙道排出。為保證熱煙氣通過預定的路徑和保持停留時間,爐膛出口封堵墻與四周留出50-100mm間隙;分離器出口煙道出口端加隔墻密封,在分離器左右出口煙道人孔門處接配有調節(jié)擋板的短煙囪排煙。
鍋爐耐火材料熱養(yǎng)生分為兩個階段。第一階段為低溫、中溫烘爐。采用烘爐機加熱由送風機送進的空氣,用熱煙氣干燥方式來完成。本工藝是以第一階段烘爐為目的而擬訂的。第二階段是高溫烘爐。即在初次點火啟動時(鍋爐吹管時),采用床下啟動燃燒器使用較小流量的油槍,控制溫升速率,直至爐襯完全干燥。
需要說明一點,使用熱煙烘爐技術,能夠完成冷渣器的高溫烘爐階段,冷渣器在鍋爐吹管中無法進行高溫烘爐。其他設備均可在鍋爐吹管中完成高溫烘爐階段。床下啟動燃燒器是在烘爐機能夠承受的情況盡可能提高溫度,使其接近高溫烘爐階段。
3 烘爐過程中的溫度控制
3.1 通常新施工耐火材料具有一定的水分。干燥過程首先是由表面開始蒸發(fā),蒸發(fā)速率將隨耐火材料的水分降低而下降。在烘爐初始階段,宜采取低溫和量多的干燥煙氣;干燥速率應加以控制(在該時將達到的最大值的干燥速率),隨著溫度的上升,干燥速率下降。在后階段,為保持良好的烘爐過程則可保持較高的溫度。烘爐過程中,在溫度上升到150℃初級階段,一方面由于耐火材料的熱傳導很差,同時水分蒸發(fā)的蒸汽壓力很低,因此,并不需要保持恒定的熱煙氣溫度。這一階段熱煙氣溫度升高速率為10~20℃/h是允許的。
3.2 溫度的測量不是直接對耐火材料的表面進行測量,而是測量煙氣的溫度。由于耐火材料的溫升將滯后于煙氣溫度,控制煙氣溫度相對于耐火材料的安全性來說是安全的。
3.3 控制溫升速率是保證耐火材料達到其保證性能的重要環(huán)節(jié),也是編制實際烘爐溫升曲線的主要根據(jù)。
3.4 烘爐要達到的溫度水平,是由耐火材料供應商提出,根據(jù)烘爐過程中加熱速率的控制以及烘爐部位爐襯的組成的條件制訂出烘爐溫升曲線。烘爐嚴格按照溫升曲線來操作烘爐機的出口溫度。
4 烘爐機啟動順序
根據(jù)各部位的耐火材料含水率采用了如下的烘爐機啟動順序以保證烘爐質量:
烘爐機的點火順序為:床下點火燃燒器-回料閥立腿-旋風分離器入口-回料閥斜腿-爐膛-冷渣器。冷渣器的烘爐機可以根據(jù)實際情況延遲啟動。爐膛等部位在床下點火燃燒器開始后12小時進行;亓祥y立腿的點火時間根據(jù)實際情況確定,可為120小時左右。
5 烘爐控制過程
5.1 #4爐烘爐時間共計172.5小時,合計燃油量:116噸。
5.2 烘爐后期對分離器、床下啟動燃燒器、冷渣器取樣化驗水分,結果如下:
取樣部位
A側(%)
B側(%)
分離器出口煙道頂部
0.08
0.41
分離器筒體頂部
0.04
0.06
分離器入口煙道頂部
0.21
0.28
分離器筒體保溫磚上層
1.21
0.01
分離器筒體保溫磚下層
0.35
11.14
冷渣器側部
0.54
0.01
床下啟動燃燒器中部
#1:10.16
#2:18.08
#3:0.38
#4:16.23
回料閥彎頭
0.06
注:分離器筒體保溫磚下層B側水分大主要是取樣時正取到水分積攢處。
從上表看出分離器、冷渣器、回料閥等處的水分均小于材料供貨商要求的水分(2.5%),已經達到要求。床下啟動燃燒器由于設計及材料原因,保溫澆注料水分非常大,采用烘爐機暫無法完成高溫烘爐效果。因此建議停止此階段烘爐工作,保留床下啟動燃燒器、分離器、出入口煙道的排濕孔,待鍋爐吹管時完成高溫烘爐階段。
高溫烘爐與吹管同時進行的,按照新的烘爐曲線重新升溫烘爐。吹管結束后床下啟動燃燒器、分離器取樣結果完全低于2.5%。
6 烘爐期間存在的問題及處理措施
6.1 鍋爐上水問題
本次鍋爐烘爐,給水泵沒有投入運行,烘爐過程中鍋爐上水比較困難。汽包壓力高時,汽水的溫度就高,有助于爐膛和分離器入口溫度的提升。給水泵無法上水只有使用鍋爐疏水泵上水,疏水泵壓力低,需將汽包壓力降至0.5Mpa方可上水,致使爐膛溫度降低幅度大,第一次上水自275℃降低到255℃,用了7個小時方恢復到275℃;第二次上水降低了75度(360/285)用了17小時方恢復到365度。經討論決定從鄰爐定排一次門后接出管道到#4爐定排,利用兩爐壓差進行補水。
6.2 斜腿、回料閥提溫快,分離器溫度速度慢問題
由于斜腿和回料閥內容積。ㄖ睆1300mm),布置了四臺烘爐機致使斜腿和回料閥升溫速率非?,雖然更換了流量小的油槍也無濟于事。在點燃斜腿之前采用斜腿烘爐機的風機停運,熱煙氣反竄通過風機排出,緩慢提高斜腿的溫升。
由于分離器容積非常大,在分離器入口布置兩臺烘爐機,很難將分離器溫度提起來,可通過后期提高立腿的的烘爐機溫度、適當關閉出口擋板門調整出煙速度來幫助提高分離器溫度。
6.3 烘爐機出口管道燒壞問題
烘爐后期曾出現(xiàn)B號分離器入口烘爐機出口管道九十度彎頭處燒壞的現(xiàn)象。在安裝烘爐機時烘爐機出口一米管道使用的是不銹鋼材料,其它為一般碳鋼。烘爐機出口煙溫可達到850-1000℃,在短時間內碳鋼是不會碳化的,但由于彎頭的設計和保溫不甚完善,且烘爐機出口溫度測量有偏差,導致超溫燒壞彎管。
6.4 防止烘爐機熄火
主要采取的措施:一是燃油管道烘爐前吹掃,防止霧化片頻繁堵塞;二是避免油壓波動導致油管爆裂;三是防止油管老化爆裂;四是保證風機電源和控制箱的穩(wěn)定可靠。
6.5 床下啟動燃燒器的水分控制
床下啟動燃燒器內部水分在施工中采取多種措施得以控制在20%左右,但最后仍然在排濕,水分集中處在10%左右。由于其他部位指標已經滿足要求,結合其它工程的經驗,在鍋爐吹管時進行高溫烘爐,最終水分合格。
6.6 澆注料施工控制和開排濕孔的重要性
加強澆注料施工過程管理、控制水分、加強通風、自然烘干都為烘爐的成功奠定了基礎。排濕孔開法須嚴加重視,對床下啟動燃燒器、分離器筒體及分離器筒體、出入口煙道等處需根據(jù)材料特點和結構特性進行設計。
7 結論
CFB鍋爐的砌筑需從材料、施工、烘爐及運行啟動密切結合起來,才能保證耐磨耐火材料的使用壽命,保證鍋爐長期穩(wěn)定運行。在鍋爐烘爐方面,采用先進的熱煙烘爐法,具有節(jié)油省時、溫度易控、溫度場均勻、便于操作、烘爐效果好的優(yōu)點。烘爐后從水分指標看大部分指標達到優(yōu)良水平,烘爐后進行內部檢查沒有發(fā)生澆注料脫落、超標裂紋現(xiàn)象,色澤均勻統(tǒng)一,達到了預期的效果。