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300MW循环流化床锅炉外置式换热器原理及运行分析
廖鹏 李文峰 邹苍胜
(云南大唐国际红河发电有限责任公司,云南开远661600)
摘要：简要介绍了300MW循环流化床锅炉外置式换热器的内部结构、工作原理、特点及实际运行调整经验,并针对外置式换热器在运行中出现的问题提出切实可行的解决方法。
关键词：300MW循环流化床锅炉 外置式换热器
1 前言
云南大唐国际红河发电有限责任公司现有两台300MW循环流化床锅炉,分别于2006年6月3日和8月27日通过168小时试运行,实现双投。投产后机组运行情况良好。该项目是继四川白马电厂全套引进法国ALSTON技术后,国产化首台和第二台300MW循环流化床锅炉。由于是新引进的法国技术,国内在300MW循环流化床锅炉方面还有很多技术空白。300MW循环流化床锅炉中引入的外置式换热器,以前对300MW循环流化床锅炉外置式换热器的研究都侧重在设计方面,而实际运行方面的研究还比较少见。就其在试运行中遇到的难点及解决方法进行阐述,为设计、安装及运行方面提供参考。
2 锅炉热物料循环回路
锅炉本体为HG-1025/17.5-L.HM37型CF BB,为亚临界、中间再热、自然循环、单锅筒、平衡通风锅炉。锅炉中引入了四个外置式换热器(英文简称EHE),解决了尾部烟道受热面多,不宜布置的难题,使炉膛温度和过热汽温、再热汽温的控制更为灵活。
炉膛、分离器、回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的物料热循环回路,煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应,产生的烟气分别进入四个分离器,进行气固两相分离,经过分离器净化的烟气进入尾部烟道。分离器分离下来的高温物料一部分直接返回炉膛,另一部分进入外置式换热器,外置换热器入口设有锥型阀,通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器,外置式换热器外壳由钢板制成,内衬绝热材料和耐磨耐火材料。外置式换热器解决了随着锅炉容量增大,受热面布置困难的矛盾,使锅炉受热面的布置更灵活。
3 外置式换热器的内部结构、工作原理
靠炉前的左一、右一外置式换热器分别布置在炉膛的两侧,主要功能是调节再热器出口汽温,外置式换热器内部分为三个室,第一室为空室,第二个为高再室,第三个为低过室。每室下面均通入流化风供室内物料流化用,流化风由五台高压流化风机提供,压力为57kPa左右。流化风先通入到外置式换热器内每个室下面流化风风箱内,再通过风箱上面的许多钟罩式风帽进入到外置式换热器内部流化热物料,空室中没有设置受热面,起一个过渡物料作用。在中间室设置高温再热器蛇形管受热面,最后一个室内布置有低温过热器蛇形管受热面,在空室和高温再热器室之间、高温再热器室和低温过热器室之间,都用耐火耐磨料浇注有隔墙。通过锥形阀的开度控制进入外置式换热器内的热物料量来控制高温再热器汽温,进入外置式换热器内的高温物料先与高温再热器蛇形管受热面进行换热,再进入最后一个室与低温过热器蛇形管受热面进行换热,最后返回炉膛。
靠炉后的左二、右二外置式换热器也布置在炉膛的两侧,主要是调节床温。外置式换热器内部分为三个室,第一室为空室,第二个为中温过热器II室,第三个为中温过热器I室。通过锥形阀的开度控制进入外置式换热器内的热物料量,通过与布置在外置式换热器中的中过II和中过I受热面换热,提高过热汽温的同时,降低热物料的温度。900℃左右的高温物料通过外置式换热器换热后,返回炉膛时基本上只有400℃到500℃,低温物料进入炉膛,能降低炉膛内床温,将床温控制在840℃左右,既能减少炉膛内的低温结焦和高温结焦,还能控制氮氧化物的生成量,同时,在此床温下,通过加入石灰石粉与炉膛内产生的二氧化硫反应,生成硫酸钙,大大降低了二氧化硫的排放量。
4 外置式换热器在运行中出现的问题及其原因分析
4.1 锥阀进料不畅
右一外置式换热器锥形阀就在运行中出现过开关不动、卡涩情况,导致右侧再热汽温低于正常值。出现此情况的原因,可能是因为有异物(如大块的物料等)卡在锥阀入口处,导致锥阀进料不畅。应及时开启锥形阀的压缩空气吹扫阀(压力为0.5MPa左右),并活动此锥形阀开度。
4.2 内部砌筑材料垮塌
a. 外置式换热器内部的耐火层被高温床料切削、冲刷而磨损,造成损坏,常常引起耐火材料失效。
b. 外置式换热器内部温度高且温度不稳定。耐火材料会随温度的变化,产生膨胀和收缩,如果此膨胀和收缩受到约束,材料内部会产生应力。耐火砖是非均匀的脆性材料,由于它的导热率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力的能力差、抗热振性低。在热冲击的反复不规律作用下,耐火材料容易产生开裂剥落,直到整体损坏、垮塌。
c. 施工、安装不合理。300MW循环流化床锅炉的砌筑面积达2200多立方米,重量达4500多吨。由于工程任务重、工期短,在施工过程中未能严格按照设计要求和材料生产厂家提供的要求施工,导致施工质量有缺陷,灰缝间隙过大、锁砖没有锁牢固,导致运行中产生垮塌。
4.3 锥阀阀杆磨损,漏灰
外置式换热器的锥阀长期与高温热物料接触,长期的冲刷易导致锥阀的密封装置盘根磨损,失效,向外漏灰。外置式换热器的锥阀与阀杆的密封采用的是盘根密封,由于盘根经常与900℃左右的高温物料接触,易导致盘根被烧损,脱落,失去密封作用。当发现盘根损坏,锥阀往外漏灰时,应迅速将锥阀关闭至零,拆除原来失效盘根,重新添加新盘根。
4.4 换热器内出现流化风量低,换热效果不好
对于这种情况有三种处理方法:一是提高流化风压力,随着压力的提高,进入外置式换热器室内的流化风量会随之提高,改善流化效果。二是开启出现外置式换热器流化不好的那个室的事故排渣手动门。四个外置式换热器的每个室都设置有事故排渣管,对地排渣。用事故排渣管排出流化不好的那个室的物料,有助于流化风进入外置式换热器室内,改善流化效果。另外,外置式换热器的每个室的事故排渣管,可在炉膛内床压高的时候,辅助排渣。三是如果是外置式换热器的空室或是外置式换热器锥形阀至空室的斜管段堵,可开启空室或斜管段的压缩空气吹扫阀,助其流化。
4.5 外置床受热面爆管的现象及处理
外置床受热面爆管的现象有:给水流量不正常地大于主汽流量,外置床内有较大的异常声响,外置床内各点温度都比正常值下降,严重时可能影响外置床内的物料流化,导致外置床结焦。
外置床受热面爆管的处理:当确认外置床内爆管部位后,根据汽包水位情况,确定机组滑停时间,滑停期间尽量降低锅炉压力,保持泄漏外置床锥形阀在最小开度,防止汽温降低过快。采用逐室增加流化风的手段,将该外置床的床料排至炉膛先全开紧靠炉膛的仓室下面的流化风门,再全开中间仓室下面的流化风门,最后全开空室的流化风门,同时打开空室和一室事故排灰门进行排灰;负荷到零,机组解列。当床温小于400℃,锅炉压火,保持一台引风机和两台流化风机运行,保持泄漏外置床流化。当锅炉汽包压力小于1MPa后,带压放水。汽包放水结束后,锅炉进行冷却,保持流化风机运行直到外置床能够进人检查,确认外置床内已无料或未板结为止。
5 结束语
国产化300MW循环流化床锅炉自投产后,运行情况良好,2号机组自2007年2月9日并网以来,到2007年6月9日创造了国产300MW循环流化床锅炉连续安全在网运行120天的全国纪录。针对国产300MW循环流化床锅炉外置式换热器在运行中出现的问题及解决方法进行了总结,经实践证明这些方法都切实可行。
参考文献
1.300MW循环流化床锅炉运行说明书,哈尔滨锅炉厂有限责任公司
2.P巴苏,SA费雷泽.循环流化床锅炉的设计与运行.科学出版社,1994
3.周一工.循环流化床锅炉外置式换热器研究.热电技术,2005
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