（云南大唐国际红河发电有限责任公司 云南开远 661600）
摘要：循环流化床锅炉是一项洁净煤燃烧技术，但由于技术不够成熟，在生产过程中存在诸多问题。解决的方式很多，但在生产过程中根据现实需求，采取技术改造的方法加以解决。是目前最有效、最经济可行的手段。在对循环流化床锅炉存在问题分析后，采取对受热面进行全方位改造，减少了爆管次数，改善了炉膛燃烧，降低了供电煤耗。满足了电网对机组长周期运行要求。
关键词：CFB锅炉；受热面；技术改造；设备
0引言：
300MW 循环流化床锅炉主要由单炉膛、4台高温绝热旋风分离器、4台回料阀、4台外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器和1台回转式空预器等部分组成。采用裤衩腿、双布风板结构，炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构。采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。具有布风均匀、防堵塞、防结焦和便于维修等优点。由于是采用进口法国Alstom技术设计制造的，国产化后首台HG-1025/17.5-L.HM37型循环流化床锅炉。在实际运行中存在磨损严重、设计不合理、运行周期短等一系列问题，因此技术改造势在必行。
1水冷壁让管改造：
1.1水冷壁让管改造的必要性：
锅炉水冷壁全部采用膜式壁结构，水冷壁浇注料以上均采用规格φ57×5.6，材质SA-210C材料，水冷壁延伸墙采用规格φ63.5×6.6，材质SA-210C材料。
自正式投运后，两台锅炉由于水冷壁管磨损发生爆管达1余次。在组小修期间对炉膛浇注料以上进行了大面积的检查，检查发现浇注料以上1.5米范围内水冷壁磨损比较严重，其中防磨途层有脱落情况，尤其是延伸墙与水冷壁管夹角部位磨损严重，个别管壁厚由安装时的5.6mm减薄到4.4mm，另外，虽然对水冷壁进行防磨喷涂后可有效减少水冷壁发生泄漏的机率，但是未从根本上杜绝该区域爆管。部分原因是由于该区域浇注料施工存在缺陷，主要原因是该区域管排整体磨损严重，基本不能满足一个小修周期，对机组安全稳定运行构成较大的隐患。
1.2存在的问题：
原来的设计是管排垂直布置，缓冲台与管排程90度布置，下降物料被缓冲台阻挡缓冲后反溅起来，磨损管排，造成管排爆管。
1.3改造方案：
对锅炉缓冲台处水冷壁管排进行让管结构改造；同时在现有耐火材料高度基础上，再增加300mm、宽50mm的耐火材料；同时将扩展水冷壁靠侧墙侧两根管道由φ63.5×6.5更换为φ63.5×11.3的厚壁管道（新增耐火材料上300mm），管道内壁采用5°倒角以平滑过渡（如图1）。
图1让管改造示意图
1.4效果分析：
磨损区域由于改造成浇注料包裹管排，实际磨损是浇注料，从而杜绝了该区域管排的磨损。减少物料内循环带来的磨损爆管机率，但由于改造中在会在让管上方增加1道焊口，若施工中工艺控制不良，管口对口偏差大会加剧该部位磨损，应在检修中加强让管部位检查。
2水冷壁加防磨梁：
2.1水冷壁加防磨梁必要性：
在机组长周期运行过程中，通过连续两年小修防磨防爆检查发现，两台炉水冷壁整体都有磨损趋势，个别位置磨损超过1mm/年。通过让管改造虽可避免密相区缓冲台区域水冷壁管排的磨损，但是其他位置的管排将和以往一样，物料频繁磨损管排，严重影响水冷壁整体使用寿命。基本不能满足一个小修周期，对机组安全稳定运行构成较大的隐患。
2.2水冷壁加防磨梁后效果分析：
对炉膛水冷壁加装防磨梁装置；该防磨梁装置能有效减缓水冷壁管贴壁物料的流动速度，相应的减小了贴壁物料的冲量，带来的效果就是贴壁物料对水冷壁磨损也相应降低了。因在炉内垂直方向环向布置6至7道防磨梁，实现全炉膛受热面的防护，大大降低了管子的磨损，保证机组安全长周期运行。
2.3让管及防磨梁改造对机组效益分析：
300MW循环流化床锅炉机组进行让管、防磨梁改造后，对锅炉的主要影响是水冷壁换热面积有所减少，在机组负荷相同的前提下会造成锅炉出口及尾部烟道各级受热面入口烟温升高，进而造成锅炉排烟损失增大，锅炉效率降低。
表1 某厂两台炉改造前后锅炉效率、发电煤耗纵向分析
由表1看出，让管造后，锅炉排烟温度升高2.7℃，导致锅炉效率降低0.1%，发电煤耗增加0.46 g/kWh，单纯防磨梁改造后锅炉排烟温度升高3.88℃，导致锅炉效率降低0.13%，发电煤耗增加0.66 g/kWh。
3二、三号外置床中过II吊挂管改造
3.1改造设备基本情况：
中温过热器 II位于外置换热器中，水平布置，共有1个管组，蛇形管的横向排数为28排，其中8排横向节距为122mm，其余20排横向节距为98mm，每排管子由5根管子绕成，管子直径Φ51/Φ63.5mm，根据管子壁温，冷段采用12Cr1MoVG材料，热段采用SA213-T91材料。在连续两次小修中均发现左二、右二外置床内部吊挂管部位有严重磨损现象发生，中温过热器（二）吊挂管规格分为Φ33.7×6.6和Φ44.5×8.6两种管排规格为Φ51×5.1，吊挂管180°管头部位与管排磨损深度达2-3mm左右（由于管排狭窄无法测量只能目测），严重影响机组的安全稳定运行
3.2改造必要性：
在对外置床内部的防磨防爆检查情况分析，磨损严重部位主要集中在左一和右一外置床内部中温过热器II的吊挂管和管排之间，最深磨损量在3mm以上，以超过管子壁厚的一半，属于严重超标管。中过二吊挂管设计不合理，运行一段时间后吊挂管与支撑套管、中过二管排分别出现磨损，2年后磨损达3—4mm。中过二吊挂管设计壁厚6.6mm，全部为T91材质，施工难度大，热处理要求严格，耗时长，再加上外置床设计不合理，没有检修空间，故发现缺陷或发生爆管后处理时间极长，且危险性大。中温过热器II的吊挂管原设计为180°弯加在两个管排之间，这主要是为了保证吊挂管的上下膨胀量，但由于原设计未考虑外置床内部的振动，未在此处增加固定装置，另外施工时未按设计间隙安装，造成了吊挂管与管排相互磨擦，造成长期磨损。
3.3外置床改造方案：
中温过热器II共30排管，对1、2号锅炉2、3号外置床内部的中温过热器II吊挂管进行改造并对磨损严重的管排进行更换，具体改造为，拆除了水冷隔墙、联箱出口管排穿墙管外护板及浇筑料，A区顶部护板及浇筑料，拆除除C区第1、2排管排外，其余管排割开，在外置床内解体C区第1、2排管排，更换所有管排吊挂管及各固定装置，A区管排在外置床外出入口联箱处增加过渡弯管，A区管排下部增加了两排风帽，制作了厚300mm的无水冷浇筑料+耐火砖隔墙，修复了拆除的各部位浇筑料。
3.4效果分析：
从之前爆管检修周期来分析，改造前如果出现外置床爆管事故并进行检修，将迫使锅炉至少停运15天以上，如每年两台炉平均出现一次，将少发电10800万度，按每度电的利润为0.03分，每年将损失最少收入324万元（未计算更换爆管及人工费用）。改造至今再无发生外置床爆管事件。取得明显经济效益。
4水冷壁延伸墙改造
4.1改造设备基本情况：
为控制锅炉炉膛出口的烟气温度，降低炉膛高度在锅炉炉膛内部布置有36屏水冷壁延伸墙，分别布置在炉膛四周前后墙水冷壁各布置12屏水冷壁延伸墙，左右侧墙水冷壁各布置6屏水冷壁延伸墙，同时在左右侧水冷壁延伸墙上下集箱预留有8屏延伸墙的扩展管座。
4.2水冷壁延伸墙改造必要性：
锅炉设计燃用小龙潭煤，现因煤种变化大掺烧大量劣质煤种，烟气量远远大于设计值，造成炉膛出口烟气温度高达850℃，尾部省煤器传热温差大使高温省煤器出口水温达到360℃处于饱和状态，容易造成锅炉水冷壁过热爆管，加快水冷壁的结垢率，为保证锅炉的安全运行，保证高温省煤器出口合适的水温目前只有采用降低锅炉给水温度。长期的低给水温度和高排烟温度运行对锅炉的经济性影响较大。
在额定运行工况下排烟温度长期高于146℃，单侧最高排烟温度可达180℃，为保证锅炉运行安全给水温度长期控制在270℃。严重降低了锅炉效率，2009年因锅炉水冷壁顶棚管过热爆管造成锅炉停运3次。
4.3改造方案：
改造主要是对两台锅炉的水冷壁延伸墙进行技术改造，充分利用锅炉水冷壁延伸墙上下集箱预留的管座，在左水冷壁前部安装2屏水冷壁，左侧水冷壁后部安装2屏水冷壁，右水冷壁前部安装2屏水冷壁，左侧水冷壁后部安装2屏水冷壁，水冷壁延伸墙间距870mm，延伸墙上部及下部弯头按照图纸用耐磨耐火浇注料做成防磨弯头，技术改造后左右侧水冷壁延伸墙总量变为20屏，炉膛内部延伸墙数量变为44屏，应能满足运行中锅炉高温省煤器出口水温低于饱和温度以及排烟温度接近设计值的要求。
4.4经济效益分析
通过改造，满足锅炉掺烧劣质煤时的运行要求，提高炉膛内部受热面的吸热量降低炉膛出口烟气温度，减小省煤器温升保证高温省煤器出口水温未达到饱和状态，同时降低了锅炉排烟温度提高锅炉热效率，减少因水冷壁过热造成的水冷壁爆管提高锅炉运行的经济性和可靠性。改造后排烟温度降低5℃，提高锅炉效率0.26%。对应煤耗将降低0.8克/kWh。按年发电量18亿千瓦时计算两台锅炉可节约标准煤1530吨，约合资金60万左右。而对环保的影响就无法用经济衡量。
5结束语：
随着时间的推移，流化床锅炉暴露的问题很多，技术改造项目也逐渐增多，但不能盲目进行，以免改造失败，造成巨大经济损失或设备损坏，有必要运用各种数据，从安全、技术、财务、经济等方面，分析工程项目的可行性和存在问题，使改造真正达到环保、经济、安全、节能的效果。
参考文献：
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[3]党黎军编著. 循环流化床锅炉启动调试与安全运行［M］. 北京：中国电力出版社，2002.
[4]林万超.火电厂热系统节能理论［M］.西安：西安交通大学出版社，1994.
论文作者:赵建斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/13
标签：水冷论文; 锅炉论文; 磨损论文; 炉膛论文; 外置论文; 温度论文; 流化床论文; 《电力设备》2017年第33期论文;