哈锅首台300MW CFB锅炉的设计运行总结

哈锅首台300MW CFB锅炉的设计运行总结

张彦军，李振宇，王凤君，刘恒宇，张志伦，于龙

【摘 要】介绍首台引进技术国产化300 MWe循环流化床（CFB）锅炉的设计和运行情况，对在运行中出现的问题进行了分析，并给出了具体的解决措施。锅炉实际运行情况表明，该锅炉的设计是非常成功的。

【关键词】循环流化床锅炉，设计，运行，引进技术

1．前言

作为云南省“西电东送”战略部署火电建设项目之一的开远电厂2×300MW工程，是国家发改委确定白马电厂示范工程后，国内第一个利用引进技术国内设计制造的300MWCFB锅炉燃煤电站。

云南开远电厂位于云南省红河洲开远市西北方向约3km的下浑水塘，厂址距小龙潭煤矿约16.5km。

开远电厂三大主机均为哈电集团产品，锅炉为国内首台按照阿尔斯通公司引进技术自主设计、制造的300MWCFB锅炉，这也是国内容量最大的CFB锅炉。锅炉采用亚临界参数设计，自然循环汽包炉、全钢构架、露天布置、平衡通风、一次中间再热、固态排渣。

2锅炉主要辅助系统

2.1燃煤输送及破碎系统

燃煤输送采用带式输送机；采用二级破碎系统，一级破碎机为HCSC8环锤式碎煤机，二级破碎机为笼式细碎机。

2.2给煤系统

设置4条给煤线，每条给煤线由原煤斗、一级皮带称重和二级刮板给煤机构成。

2.3风系统

采用两台离心式一次风机；两台离心式二次风机；五台串联高压离心流化风机；两台静叶可调轴流式引风机。

2.4除灰渣系统

除渣系统采用两条埋刮板输送机和斗提机；采用两台双室五电场静电除尘器及正压气力输灰系统；

2.5石灰石系统

采用两级石灰石输送系统，由仓泵将成品石灰石输送到煤仓间内的石灰石斗；再由旋转给料阀、风粉混合装置及石灰石输送风机将石灰石输送到炉内。

2.6紧急补水系统

该系统用于在特殊运行工况下更好保护锅炉各受热面，主要包括柴油补水泵、补水箱等，并通过管路和阀门与锅炉水冷壁相连，其出力为7%BMCR。

2.7加料系统

该系统主要由床料斗、输送管道及阀门等构成，床料由料斗（又为底渣仓）排出，由压缩空气经输送管道分别输送到二次风管及外置式换热器加料点。

2.8点火启动系统

采用床上床下联合点火。床下两只热烟发生器，床上八只床枪。

3主要结点工期

2003年10月8-12日，三大主机合同谈判；

2004年6月28日工程开工（浇灌第一罐混凝土）；

2004年12月3日钢结构开始吊装；

2006年1月13日1#炉汽机扣盖；

2006年1月26日完成整体水压试验；

2006年4月20日完成整体高温烘炉；

2006年5月9日第一次整体启动；

2006年6月3日1#炉通过“168”试运行；

2006年8月28日2#炉通过“168”试运行；

3.锅炉本体设计概况

3.1锅炉设计参数（表1）

表1 锅炉设计参数

Table 1 boiler design parameter

3.2锅炉设计煤质（表2）

设计煤质为小龙潭褐煤，成分分析见表2。

表2煤质资料

3.3锅炉设计情况

从上述煤质分析可以看出，小龙潭褐煤水分高，灰份低，燃烬特性好，灰磨损性低，含硫较高。从哈锅设计制造、同样燃用小龙潭褐煤的巡检司电厂135MWCFB锅炉运行情况看，该煤种极易燃烬，飞灰含碳量很低（基本在2%以内）；而且煤种自脱硫性强，自脱硫效率可达60-70%。

利用引进ALSTOM技术进行锅炉设计，根据煤种特性，合理确定锅炉设计参数。由于燃料易于燃烬，设计床温为840℃；过量空气系数为1.15；流化速度6m/s；Ca/S摩尔比1.7。

锅炉结构设计主要以ALSTOM公司最具代表性的PROVENCE电站为参考炉型，锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、回料阀、外置式换热器、尾部对流烟道、冷渣器和回转式空预器等部分组成，总体布置见图1。

采用单炉膛、裤衩形双布风板结构，燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁及延伸墙式水冷壁结构。采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。采用四个内径8.3米的高温绝热旋风分离器，布置在燃烧室两侧墙。每个高温绝热分离器回料腿下布置一个非机械型回料阀和一个外置式换热器。每个回料阀一侧与炉膛相连，另一侧由一个锥形阀与一个外置式换热器相连。分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛，另一部分进入外置式换热器。

采用一个四分仓回转式空气预热器。

图1 锅炉总体布置图

Figure 1 boiler general arrangement

由于采用裤衩形双布风板炉膛结构，可以在炉膛中部送入二次风，从而解决CFB锅炉炉膛中心缺氧问题，对降低飞灰含碳量有很大益处。

4锅炉运行情况

2006年4月22日1#炉开始吹管，5月11日第一次并网发电，5月25日带满负荷。从试运情况看，锅炉运行正常，具有较强的带负荷能力，各项参数均达到设计值。外置换热器运行正常，灰量分配可控性好，再热汽温调节简单灵活，燃烧效率很高（飞灰含碳量〈1%）。但也出现了一些问题：

1)运行过程中两床失稳。开远电厂是国内最早采用“裤衩腿”即双布风板炉膛结构的电厂之一，因此也遇到了两床失稳现象。所谓两床失稳又称“翻床”，即在锅炉运行过程中，当两个床层床温偏差较大或料层差压偏差较大时，会出现一个床内的床料在很短时间内全部翻到另一个床内的现象，即发生翻床。这个现象在ALSTOM公司的双布风板结构的锅炉中发生过，在技术引进培训过程中，ALSTOM工程师特别强调过该现象，并提出一些解决的办法。因此当开远电厂出现该现象时，由于措施得当，从未因翻床问题造成锅炉停炉。解决该问题有几个办法：主要是从控制系统增加一次风量变化的前馈信号，限制每个一次风道风量的异常变化，从而有效地解决两床压力平衡问题；在运行方面当积累一定运行经验后，当发生翻床时，可手动控制两个床层的一次风量，可迅速将床料再“翻回来”。因此说两床失稳问题是可以解决的，开远电厂的成功运行已证明了这一点。

2)炉内物料存量不足。在锅炉运行初期，曾出现炉内床料不足问题。现象是床层差压较小，料层难以维持，床温偏高，尤其炉膛出口温度高，因此需不断向炉内填加床料。分析原因主要是由于煤中灰份很少，热爆性强，成灰密度较小，灰质软易磨损飞失；同时给煤经二级破碎粒度过细，导致循环物料飞失严重。在设计时，按照ALSTOM公司经验给出煤粒度为0-8mm，但实际运行证明该粒度太小。后结合云南巡检司135MW CFB锅炉的成功经验，取消二级破碎，最大给煤粒度放大到30-50mm左右，很快解决了这个问题。

3)煤斗堵煤问题。煤斗堵煤问题已经成为影响CFB锅炉正常运行的一个主要问题。小龙潭褐煤水分高，堵煤会更严重。但在机组运行过程中，堵煤现象很少发生。总结经验发现煤斗的设计非常关键，一是煤斗壁面倾斜角度要足够大（72O），另一个是煤斗出口尺寸足够大（2000mmX900mm）。煤斗出口尺寸尤其重要，其足够大，才能避免煤向下流动过程的“瓶颈”现象。该尺寸的大小还与给煤机有关，如果给煤机允许的入口能够做的更大，将对解决堵煤问题有更大的帮助。因此，开发、选择合适的给煤机是非常必要的。

4）外置换热器运行情况。引进技术锅炉设计中采用外置换热器解决受热面布置、床温控制、再热汽温调节问题。但外置换热器在中国应用很少，其能否正常运行一直是人们关注的焦点。开远电厂锅炉实际运行表明，外置换热器工作非常顺利，利用锥型阀调节进入外置换热器的循环物料量，效果非常理想，床温基本控制在设计值（840℃），再热器喷水量基本为零。具体运行数据见下面运行画面。

5）回转式空预器漏风问题。由于CFB锅炉风压较高，因此人们担心回转式空预器漏风将较严重。从锅炉实际运行结果及考核结果看，该漏风不大，大约在7%以内。分析原因，主要回转式空预器采用四风仓结构，同时采用三密封结构，而不是常规煤粉炉的三分仓、双密封结构。这也证明回转式空预器在CFB锅炉上应用是可行的。

机组在通过168小时试运行后，锅炉连续运行近3个月，体现了良好的连续运行能力。06年7月，对开远电厂1#炉进行性能考核试验，结果令人满意。不但锅炉各项参数包括锅炉出力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、过热器喷水量、蒸汽侧压降等均满足合同要求，而且锅炉底飞灰含碳量极低，均小于1%。

5.结 论

1)开远电厂300MWCFB锅炉按照引进技术进行设计制造，在很短时间内顺利投入商业运行，机组的设计是成功的，引进技术是成熟可靠的，国产化设计制造是可行的。

2）机组运行后，锅炉出力及主蒸汽、再热蒸汽温度等指标均能满足合同要求。50-100%负荷范围内，床温可稳定控制在840℃--860℃，体现外置式换热器良好的床温调节特性。

3)利用外置式换热器调节再热蒸汽温度，取消喷水，可提高机组效率。

4）通过合理的运行调试手段，解决锅炉运行中发现的一些问题，积累了运行经验。

5）小龙潭褐煤成灰特性与其他煤质有较大差别，在今后的应用中应引起重视。

综上所述，首台引进技术国产化300MW CFB锅炉设计合理，性能可靠，具备长期稳定运行的能力，值得推广应用，同时也为我国同类型乃至更大容量CFB锅炉机组设计运行积累经验。

参考文献

岑可法，倪明江，骆仲泱等，循环流化床锅炉理论设计与运行. 北京: 中国电力出版社, 1998

肖峰，高子瑜，循环流化床锅炉分离器后燃现象的分析及处理. 第八界锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集，2005

张吉春，首座引进技术国产化2X300MW机组（大唐开远电厂）CFB锅炉配套系统及布置设计简介 技贸结合引进300MW大型循环流化床技术国产化第一个项目研讨会，2006

段一昆，大型CFB机组输煤系统筛碎配置方式的探讨技贸结合引进300MW大型循环流化床技术国产化第一个项目研讨会，2006