300mw锅炉施工方案.doc

浅析国产300MW机组循环流化床锅炉施工方案贾广明 徐立伟 张兆君 张晓斌（山东电力建设第二工程公司，济南工业北路297号，250100）摘要：本文主要针对神华神东郭家湾2300MW机组循环流化床锅炉在施工、调试过程中遇到的问题，重点介绍了解决的方案和效果，给同类机组提供经验借鉴。关键词：300MW循环流化床锅炉 施工控制 方案一、引言（循环流化床锅炉原理图）循环流化床锅炉是近三十年迅速发展起来的一种高效、低污染的燃烧技术。它具有煤种适应性广、燃烧效率高、环境性能好、负荷调节范围大、低温燃烧使NOx生成量少、用石灰石作脱硫剂可实现低成本的炉内脱硫和灰渣综合利用等优点，是国际上公认的商业化程度最高的洁净煤技术之一。近几年来在电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物和各种生物质等领域得到了迅速的发展。目前循环流化床锅炉的发展正呈现大型化、超临界、进一步降低污染物排放以及能源综合利用的三大趋势。这种炉型是当前环保节能型电厂的发展方向。 二、锅炉安装控制要点循环流化床锅炉燃烧技术是一种新技术，锅炉结构特殊，燃烧方式与煤粉炉有本质的区别，目前国内循环流化床锅炉研究、应用正处在高峰阶段。本文只对循环流化床锅炉安装过程中需要注意的几个突出的问题进行探讨，与煤粉炉类似的问题不再涉及。（一）受热面安装1、布风板安装：布风板必须校平后安装，布风板与前后水冷壁密封处焊接严密。在布风板上焊风箱、风帽和放渣管时，必须注意不要引起布风板变形。布风板变形后容易引起床料布置不均。同时固定布风板的刚性梁在安装完毕后，将其螺栓拧紧后必须松开半圈，保证布风板能自由膨胀。2、风帽安装：该型锅炉采用大直径、钟罩式风帽，左右两侧布风板共2976只风帽，风帽整体铸造一次成型。风帽安装时要保证风帽垂直，由炉膛中心向外高度依次增高，风帽安装齐整、倾斜角度一致。风帽与风帽之间间隙均匀一致。施工时一定随时检测纠正。风帽在烧筑保温混凝土前，要将风帽用塑料纸或胶布包扎好，防止堵塞风孔。在郭家湾电厂2台炉的运行中，锅炉停炉后检查时，发现有的风帽自小孔处裂缝或风帽脱落。分析其原因有4条：（1）锅炉厂在风帽加工时热处理不彻底，有残余应力存在。（2）风帽破裂时间一般在停炉压火过程中，调试单位停炉压火方法不正确。（3）调试单位启动点火时使用点火装置时间过长，风室温度过高，导致风帽内部金相组织发生了变化。（4）风帽下部与耐火层结合部位不严密，风帽与进风管点焊不牢固。因此，在安装过程中一定要提高风帽安装质量，减少因为风帽安装问题导致的布风不均、床料结焦造成的停炉。3、受热面密封循环流化床锅炉燃烧室在运行时处于微正压状态。在郭家湾#1炉施工时，由于对受热面密封安装焊接工作重视不够，导致运行时发生大面积漏烟现象。经过分析查找原因，我们总结出了已发生漏风现象的部位及解决方法。经过#2炉安装运行的实践证明，漏风问题是可以得到彻底解决的。（1）流化床风室漏风：风室漏风使其不能形成等压风室，布风不均匀，流化床存在局部死区。死区内燃料着火缓慢，一旦燃烧后热量又难以及时带走，形成局部热点，导致结焦。床下点火的锅炉，其风室易发生漏风部位及处理办法：a、点火装置与风室连接处。点火装置在点火时受热膨胀，与风室炉墙以及护板之间留有一定的膨胀间隙，容易发生泄露。安装时点火装置与炉墙之间应将填料安装合适；点火装置与护板之间需加装膨胀吸收装置，密封焊接。b、风室人孔门。风室在点火时内部温度很高，密封填料容易烧坏，人孔门在高温下会产生变形，这两种情况下都会发生漏风。因此，要安装耐高温的密封填料，人孔门增加刚度；点火时，适当缩短点火时间，控制点火温度。（2）旋风分离器漏风：旋风分离器内气流高速旋转，使飞灰及物料从烟气中分离出来。分离器漏风破坏了分离器内空气动力场，使分离器效率降低，旋风分离器出口飞灰浓度增大，尾部竖井磨损增大。消除分离器漏风的关键在于：a、分离器外护板焊缝严密，炉墙砌筑砖缝不透风；b、料腿观测窗密封严密。（3）燃烧室膜式壁密封漏风：燃烧室为微正压燃烧，受热面密封焊接必须按照厂家要求双面焊接，焊接完后要进行渗油试验，发现问题及时补焊，防止运行时出现漏风现象。（4）燃烧室焊缝、焊口打磨：循环流化床锅炉炉膛向火面要求很高，按照哈锅的技术规范要求，制造焊缝和现场焊缝，均应平滑，不应有毛刺、尖锐突起，凹凸不允许超过0.5mm，否则运行中对设备磨损极快。水冷壁打磨成为循环流化床锅炉安装工艺的关键点。在水冷壁管屏及密封安装焊接结束后，必须组织炉内焊缝及焊口表面的打磨工作，所有现场焊缝要打磨至与母材平齐，并经相关质检人员验收合格。否则运行时极易造成受热面管屏磨损。（二）旋风分离器安装旋风分离器的作用是利用离心力分离烟气中的灰粒，分离后烟气进入后竖井；灰粒下降至料腿，通过返料器进入燃烧井再次燃烧。该型锅炉采用四个内径约8米的分离器。 旋风分离器在安装过程中需注意几点：(1) 由于分离器尺寸较大，分离器筒体组合吊装时要有加固及防变形措施，保持筒体同心度，防止筒体变形造成耐火砖无法砌筑，密封不严。（2）要注意保证分离器内筒和外筒两者不同心，内筒先临时悬挂，待外部筒体先找正就位后，再找正内筒体，焊接内筒挂钩。（3）分离器内部的托砖架、拉钩要安装牢固且保证尺寸。(4) 耐高温耐磨砖和耐高温耐磨浇注料除保证内在质量外，安装尺寸也要保证。筒体、锥体和顶部任一截面都要保证同心度，表面整齐光滑，避免因为凹凸不平引起的局部严重磨损。与料腿的连接部位要平滑过度，避免发生喉部结焦，引起旋风分离器堵塞。(5) 分离器膨胀缝要整齐、尺寸正确、填料合适。膨胀缝太小，机组运行中因膨胀不畅，造成炉墙或浇注料脱落；膨胀缝太大，会从膨胀缝引起局部磨损。料腿内部敷浇注料，其选材和施工质量要求与其它部位相同。这里需特别指出的是，料腿内部空间很小，是保证施工质量的难点。往往因为质量问题导致料腿磨损，从膨胀缝破坏开始，直至露出承压部件。因此对料腿部位浇注料的施工质量需特别注意。（三）回料阀安装回料阀是循环流化床主要的组成部分之一，因此回料阀是关系到锅炉燃烧、过热汽温和负荷的重要部件。该型300MW级循环流化床锅炉在4台旋风分离器下方布置各一台回料阀，回料阀上有两路返料管接入燃烧室。在回料阀的底部装有布风板和风箱，来自高压密封风机的风通过风箱和布风板上的风帽来流化、输送物料。回料阀的安装是要注意以下事项：(1) 保证回料阀与料腿、燃烧室的相对尺寸。回料阀生根在构架梁上，回料阀与炉膛燃烧室之间采用非金属膨胀节，回料阀与旋风分离器之间采用金属膨胀节，如果三者尺寸偏离过大，会导致膨胀节撕裂，造成停炉事故。 (2) 回料阀底部也布置有布风板，其上的各个风帽小孔的孔径不同，相互只差0.5 mm。孔径大的风帽安装在返料侧，孔径小的风帽安装在料腿侧。锅炉厂设备到货时，风帽进风管已经于布风板焊接完毕，现场施工时需将风帽与进风管点焊两点，点焊完毕后挨个检查，防止因为漏焊导致风帽脱落。风帽小孔必须全部畅通，最下一层孔与回料阀下平面保持10 mm的距离。不分清风帽类型安装的返料器，回料不畅。(3) 回料阀内部几何尺寸要严格控制，上部舌板的高度和前后距离、下部回料板的高度和角度、上下两板的重合高度等都是关键尺寸，上下两板的重合高度一般为4050 mm。这几个关键尺寸有一个存在误差，便会导致回料不畅或不回料。（四）膨胀节施工本锅炉采用支吊结合的固定方式，锅炉厂为解决燃烧室与旋风分离器、回料阀、冷渣器之间以及旋风分离器与回料阀、旋风分离器与尾部对流烟道之间的相对三向膨胀，在以上各处设计有既能耐高温、又能抗磨损的三向膨胀节。各种金属、非金属膨胀节与普通煤粉炉相比，使用更加广泛，对安装要求提出了更高的要求。在#1炉烘炉时，发现水冷风室与热烟发生器之间的膨胀节严重变形，不得不全部更换，造成极大地经济损失。经检查分析原因发现是为锅炉厂在设计时没有将水冷风室和热烟发生器之家预留膨胀距离，水冷风室标高应该比热烟发生器高100mm，同时浇注料也存在施工不当现象。所以加强膨胀节安装的控制，对循环流化床锅炉的安全稳定运行具有重要意义。1、膨胀节安装时，要按图纸要求施工，保证金属件、耐磨耐火材料相对尺寸。安装前要检查膨胀节连接两侧的标高偏差，提前预留好。2、对有些位置的膨胀节在安装时要进行预拉伸或压缩，且保证受力应均匀。3、膨胀节内套有焊缝的一端，在水平管道上应迎介质流向安装，在铅垂管道上应置于上部。4、膨胀节应与管道保持同轴，不得偏斜。5、安装波纹膨胀节时，应设临时加固装置，待管道安装固定后再拆除临时加固装置。（五）耐磨耐火材料施工在施工中需注意以下几点：（1）燃烧室密相区、水冷风室、布风板在耐磨耐火材料浇筑前，必须将所有销钉补焊齐全。由于锅炉厂水冷壁受热面分片到货，管屏拼缝处的销钉要求现场焊接，同时还有部分销钉在运输时被碰掉，所以必须严格检查销钉的密度，销钉间距不得大于50mm。(2) 耐磨耐火材料的水灰比必须控制好，一般浇注料加水7%8%，要严格按材料使用说明书施工。加水量增加1%，浇注料强度降低20%左右(未加考证)。施工用水必须洁净，酸碱度要符合要求。(3) 搅拌要均匀，使用强制性搅拌机，搅拌至糊状。搅拌好的浇注料不可存放时间过长。(4) 使用小直径振捣棒或片式振捣棒，将浇注料振捣实。(5) 烘炉温升曲线严格按材料供应厂家提供的资料进行。该型锅炉烘炉分两阶段进行， 第一阶段：低温烘炉（375）干燥阶段，在这个阶段中，耐火材料中的游离水分基本烘干；第二阶段：高温烘炉（达到运行温度，一般为850）结晶阶段，在这个阶段中，耐火材料发生晶相反应，完成莫来石化，达到最终性能的要求；低温烘炉阶段采用比较先进的热烟气烘炉的方法，高温烘炉阶段在锅炉吹管点火时完成。 （低温烘炉曲线）另外，在尾部对流烟道的蛇形管管排与护板之间的耐磨耐火材料施工时，管排与炉墙之间的间隙要严格控制。间隙过小影响受热面的正常膨胀，间隙过大会形成“烟气走廊”。“烟气走廊”内烟气流速比平均流速大34倍，消除“烟气走廊”的关键就是控制炉墙与管排间隙均匀，使各处烟气流通面积一致。三、锅炉运行爆管处理在郭家湾机组运行过程中，共出现两次爆管事故，全部发生过热器中温（一）上。第一次爆管停炉检查后发现中过I左数第4、5屏在标高33225处爆管，经分析是第5屏先爆管，然后吹爆了第4屏，同时8片屏有不同程度的胀粗。从锅炉爆口情况看，爆口呈喇叭口，爆口边缘有明显的减薄现象，具备典型的短时过热爆管特征短时过热爆管的形成过程具有超温幅度大，运行（持续）时间相对较短的特点。爆管主要为过热原因，超温幅度相对较大。爆管后，参建各方对过热器入口集箱进行了内窥检查，并未发现存在异物。经过研究，最后按照锅炉厂方案对过热器中温I进行如下处理：割掉割去中温I总共8片管屏最外圈3根管(第35、36、37根)以提高质量流速，并将第32、33、34根敷设17米耐磨材料，减少最外圈管子的吸热。 根据现场实践经验，该方案对过热器的改造并不成功。第二次爆管停炉检查后发现中过I的第一片管屏在标高41225处再次发生爆管，并将相邻的水冷屏吹破。从锅炉爆口情况看，爆口呈不规则长方形，爆口边缘大部分较顿，减薄程度较小，管子有明显胀粗情况。经参见各方多方分析，原因为：（1）中过I汽水流程形式设计为C型，C型流程可以保证机组在中、高负荷时流量偏差较小，但低负荷时导致流量偏差急剧扩大，最终导致偏差爆管。（2）锅炉长期在低负荷下运行，导致管内的质量流量过低，加剧了管子之间的工质流量偏差，导致偏差管内的质量流量进一步降低，管内传热系数进一步恶化。 根据哈锅厂意见，对中过I汽水流程进行了更改。从原先设计的C型布置，改为Z型布置，割去3432管子。更改后，经过#1、#2两台机组高负荷试运检验，中过I运行情况良好，未出现账粗、爆管等情况。 (中过I改造前) （中过I改造后）四、总结神华神东电力郭家湾发电厂2x300MW机组工程是神华集团的重点工程，锅炉采用哈尔滨锅炉厂自主设计生产的300MW循环流化床锅炉。在#1炉施工、调试过程中我们发现的一些问题,均在#2炉施工调试过程中得以避免，为以后此类项目施工,提供了较有价值的参考和最宝贵的经验。参考文献：1、循环流化床锅炉设计、调试、运行与检修维护技术实用手册 当代中国音像出版社2、循环流化床锅炉设备及系统 朱皑强 芮新红（中国电力出版社）3、循环流化床理论设计与运行 岑可法（中国电力出版社）4、HG-1065/17.5-L.MG44锅炉机组安装及运行说明书 哈尔滨锅炉厂作者简介：贾广明 男，工程师，从事电力生产技术管理工作。徐立伟 男，工程师，从事电力生产技术管理工作。张兆君 男，助工，从事电力生产技术管理工作。张晓斌 男 , 工程师，从事电力生产技术管理工作。