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CFB锅炉给煤系统的研究及改造
作者：王玉峰　编辑：　发布时间：2007-08-23 09:00:06　浏览次数：4　所需积分数：0

摘　要　本文主要依据徐州华美坑口环保热电有限公司两台260T/H循环流化床锅炉的给煤系统频繁堵煤的现象，结合流化床给煤系统的设计理念，对系统进行多处改进，提高了给煤系统的可靠性能，最终实现整台机组的优化运行。
关键词　CFB锅炉　煤仓角度　堵煤　改造　优化运行

1　概况
公司锅炉采用的是由上海锅炉厂有限公司/上海天新热能工程公司和中科院热物理所共同研制、设计、制造的高温、高压、单锅筒、自然水循环、循环流化床（CFB）锅炉，型号为SG—260/9.81—M255，燃烧方式为循环流化床燃烧。#1机组于2005年5月28日并网发电，#2机组也于同年12月28日投入商业运行。自机组试运行以来开始，给煤系统就暴露出了设计中的一系列问题。成为制约机组稳定运行的最大因素。
2　现象
1）大煤仓一侧的墙面坡度太小，煤不能正常下落到钢煤斗内，原煤仓出现严重的棚煤、堵煤、煤仓搭桥，特别是阴雨天，煤的表面水分较高时更加严重；
2）炉前落煤管频繁堵塞；
3）皮带给煤机出口下煤不畅，单台给煤量在5吨以上时，煤就会堆积在出口处，慢慢地将整个给煤机堵塞，造成整台给煤机停运。只能维持65％负荷率，整台机组无法实现额定参数的运行。
公司领导和有关技术人员多次就堵煤、棚煤问题组织讨论，并且也提出了加装振打器、加装疏松机等措施，但效果均不明显。如何解决问题，改善运行状况，提高机组的可靠性，对公司的可持续发展，具有重大的技术意义、经济和社会意义。
3　堵煤和棚煤的原因分析
1）在设计中过于考虑了原煤仓的容量，而忽略了煤仓四壁的倾角，造成倾角设计角度过小，煤下滑阻力较大，动力不足，煤仓四壁粘煤严重，特别是煤含水较大时，问题更加突出。同时煤仓容量较大，煤在煤仓的停留时间较长，使得煤的流动速度较慢，造成煤的积压，相互粘结，产生棚煤搭桥，下煤困难。
2）原设计落煤管的倾斜管段比较长，并且倾斜角度比较小，仅有40度，造成煤粒下落动力严重不足，仅有自重的一小部分，并且还要克服管壁的阻力。当煤的表面含水较大时，煤的粘滞力较大，情况更加严重。
3）由于我公司锅炉给煤系完全依靠自身重力作用进入炉膛的。原设计中皮带给煤机出口的垂直管段比较短，煤的速度较小，动能不足，并且在该垂直管段上还设计有膨胀节，造成下煤不畅，在此堆积，很容易堵塞落煤管，运行中也多次出现在此堵煤。
4　给煤系统的设计原则分析与研究
1）经过多次考察和资料查阅，循环流化床（CFB）锅炉给煤系统设计原则应尽可能的简单可靠，基本上具有如下几个类型：
类型一：小型循环流化床（CFB）锅炉可选择螺旋输送机单级炉前给煤；
类型二：中型循环流化床（CFB）锅炉可选择刮板给煤机单级炉前给煤；
类型三：中大型循环流化床（CFB）锅炉可选择皮带秤给煤机单级炉前给煤或皮带给煤机单级炉前给煤，落煤管上设计锁气器。
类型四：大型循环流化床（CFB）锅炉采用炉后墙多点给煤系统时，一级给煤机宜选皮带给煤机，二级给煤机宜选刮板给煤机；
类型五：大型M布置的循环流化床（CFB）锅炉给煤系统为前后墙混合方式时，前墙为皮带秤给煤机单级炉前给煤，炉后为二级多点给煤系统。
类型六：大型H布置的分离器位于炉膛左右两侧的循环流化床（CFB）锅炉多点给煤系统可采用皮带给煤机，或在刮板多点给煤机前加皮带给煤机，以减小刮板给煤机的长度，提高可靠性。
5　改造措施和技术应用
1）原有的一级皮带秤给煤机基本未改动，仅在8m平台增加二级刮板给煤机。取消原设计中的倾斜落煤管，将其改为垂直管道，煤完全依靠自身重力下落，进入二级给煤机进口，经刮板给煤机直接进入炉膛。没有了管壁的阻力作用，下煤更加顺畅。（图1）
2）在一级皮带给煤机的进煤端设置密封风，在二级刮板给煤机出口端设置播煤风和吹扫风，实现煤在炉膛内的均匀播撒，并防止煤的局部堆积，同时用这三路风来隔离高温炉烟的反窜，保护皮带给煤机，也省去了快速关断阀或给料机锁气器的设计，简化了系统，使热工控制也更加简单。
3）两级给煤机均采用变频调速装置，由一级皮带秤给煤机来实现煤的精确计量及均匀分配。考虑给煤机的检修和燃料的变化，二级刮板给煤机也留有100%的备用余量，同时可根据一级皮带给煤机给煤量的多少，灵活调控二级刮板给煤机的转速，以实现经济运行。
4）系统采用上位机控制的程序控制方式，调节或操控更加简单，便于控制，并且设置了联锁开关来保证整个给煤系统的安全可靠运行。当二级刮板给煤机出现过载或被异物卡住时，及时联锁跳闸上一级皮带给煤机，保证皮带给煤机的安全运行，也杜绝了堵煤的发生。

图1　给煤系统改造示意图
5）牺牲煤仓的部分容量来换取煤较高的流动速度，增大煤仓四壁的倾角，减少煤与仓壁之间的摩擦力（如图2）。加大煤仓出口的设计尺寸，并采用优化设计（如图3），原设计的尺寸为400×400 mm，现改造为 580×600 mm
6）煤仓内衬采用UHMW-PE超高分子聚乙烯板衬里，以减少摩擦系数，减少煤的下滑阻力。

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6　实施效果分析
至2006年4月，我公司给煤系统技术改造全部完成，并正式移交生产。经历生产运行的考验，该改造是十分成功的，取得了较好的效果：
（1）原煤仓棚煤、断煤、煤仓搭桥问题得到了彻底解决，即使在雨季，煤的表面水份含量较大时，煤仓下煤依然很顺畅，达到了预期的效果；
（2）炉前给煤系统堵煤问题也得到了较好的解决，在以后的运行中再也没有出现堵煤问题，并经过了徐州电力试验中心的测试。测试中采用了发热量为3000大卡左右、含水量10%的低热值煤种，并且分别测试了锅炉负荷在35MW、40 MW 、48 MW 、55 MW 、60 MW五个工况点时，锅炉给煤系统的可靠性。在测试中，将#1、#3给煤机退出运行，逐步加大#2和#4给煤机的给煤量，单台给煤机的给煤量分别为16T、19T、23T、25T，经过长时间的运行均未发生任何堵煤、断煤问题，测试结果达到了设计要求，各方面的性能也取得比较理想的效果；
（3）安全性、可靠性也得到了大幅的提高，锅炉的运行也更加稳定，运行调整也更加简单方便。
（4）同时也提高了我公司的自动化水平，改造前锅炉“燃烧系统自动”由于堵煤、断煤根本不能投入，改造后“燃烧系统自动”投入效果很明显，大大减轻了运行人员的劳动强度，提高了锅炉自动的投入率，全厂的自动化水平也上了新的台阶。在同类型的电厂中我公司的自动化程度达到了比较先进的水平；
（5）由于运行的稳定可靠性的大幅提高，使得设备的维护工作量减少。
7　结语
长时间的运行表明，我公司给煤系统的技术改造各项性能都达到了设计的要求，并取得了比较理想的效果：
（1）彻底解决炉前给煤系统严重的堵煤问题，保证了锅炉的正常用煤，并且在有一台给煤机出现故障时也能保证锅炉的正常运行；
（2）彻底解决了原煤仓的棚煤、断煤问题，即使在雨季，煤的表面水份含量较大时，煤仓依然下煤顺畅；
（3）同时也提高了我公司的自动化水平，改造前锅炉“燃烧系统自动”由于堵煤、断煤根本不能投入，改造后“燃烧系统自动”投入效果很明显，大大减轻了运行人员的劳动强度，提高了锅炉自动的投入率，全厂的自动化水平也上了新的台阶。在同类型的电厂中我公司的自动化程度达到了比较先进的水平；
（4）给煤系统的安全性、可靠性更高；
（5）保证了锅炉的安全、经济、高效运行和负荷调节能力；
（6）由于解决了循环流化床的给煤这一大难题，为同类型电厂给煤系统改造提供了一定的借鉴；也将为大型循环流化床机组的发展和推广起积极的作用。

参考资料：
[1]　锅炉厂设计说明书
[2]　循环流化床技术与应用