SG-1025/17.4-M801型亚临界

循环流化床锅炉优化改造

罗明正

摘要：大型循环流化床锅炉因其环保、节能、稳定性好等优越性，在近年来得到快速发展，由于起步较晚，系统结构设计布局不尽完善。本文就某厂2×300MWSG-1025/17.4-M801型、亚临界、循环流化床锅炉的优化改造作简要的介绍和探讨。

Abstract：The large-scale circulating fluidized bed boiler is speedily developed in recent years 

due to its superiority of the environmental protection ,energy-

saving and good stability. Design and layout of CFBB system and structure is not

 perfect for beginning of CFBB is relatively late. The optimized reclaimation of

 precritical CFBB whose type is 2X300MW SG-1025/17.4-M801 is briefly

 introduced and approached.

一、系统简介

（一）汽水系统

汽包下部引出10根集中下降管，其中4根水冷屏集中下降管，向下引至水冷屏处，再通过三通变为8根分散下水管分别引向炉膛前、后水冷屏入口集箱，经水冷屏后汇集至水冷屏上集箱，通过16根汽水引出管进入汽包；其余6根集中下降管与水冷壁下部环形集箱相连接，经水冷壁后汇集至水冷壁前、后及中间集箱，通过30根汽水引出管进入汽包。

包墙过热器、高温过器布置在尾部竖井烟道内，中过Ⅰ、中过Ⅱ布置在2、3号外置床内，低温过器布置在1、4号外置床低温室。汽包→低过→中过Ⅰ→中过Ⅱ→高过→汽机房，中过Ⅰ、中过Ⅱ、高过入口各设一级喷水减温，用来控制调节主汽温度，减温水来自给水泵出口。 

再热器分两级布置，低温再热器布置于尾部竖井烟道内高温过热器后，高温再热器布置于外1、4号置床高温室，再热汽温的控制调节，由1、4号外置床进灰量锥型阀控制。低温再热器入口设置一级事故喷水减温器，减温水来自给水泵中间抽头。

（二）风烟系统

锅炉为双裤叉腿，单炉膛，循环流化床锅炉。两台一次风机、两台二次风机、五台高压流化风机。循环床料由炉膛出口的旋风分离器分离后落到回料阀，回料阀的床料分成两部分，一部分进入炉膛和一部分通过锥形阀进入外置床，通过调整外置床锥形阀的开度对床温和再热汽温进行调整（其中，1、4号外置床调节再热器温，2、3号外置床调节床温），外置床的返料及回料阀处返料进入炉内进行再燃烧，小部分很细的颗粒被烟气带出旋风分离器，经竖井烟道、回转式空气预热器后进入静电除尘器而被捕捉下来，烟气经两台引风机引入两台炉共用的210米单管烟囱排入大气。

二、已经完成的优化改造项目

（一）集中供油系统改造

原设计空预器两轴承、引风机、一次风机、二次风机、流化风机均有各自的轴承润滑油站系统，运行维护工作量非常大，经常故障造成风机跳闸；后参照100MW锅炉机组集中供油系统改造的成功经验，在两台锅炉40米楼层、零米各安装了一组2m³的高、低位油箱（低位油箱应设计为不低于系统运行总油量的容积），设置两台油泵互相联备，从低位油箱将油打到高位油箱，再自流到零米，经冷油器、滤网，再分配到各台风机及其电机轴承，再经回油管回到低位油箱，完成循环过程；使油站由13个减少为一个，润滑油泵由26台减少为两台，系统大大简化，故障率和维护工作量大大减少。

（二）拆除床上助燃油枪稳燃然油系统

经过实际运行一年多来看，助燃用的床枪卡涩、雾化蒸汽泄漏、燃油堵塞、漏泄引起火灾等问题较多，运行维护工作量很大，而且运行中从来未用；而风道燃烧器提高风温后，对断煤或低负荷时保持床温（稳燃）效果不错；同时布置在两裤叉腿中间的八台床枪使得工作现场拥挤不堪，安全隐患很多；床枪拆除后的现场简洁有序。

（三）暖风器系统拆除

由于循环流化床锅炉的脱硫效果显着，排烟二氧化硫含量很低，加之，本厂位于亚热带地区，常年气温不低于12℃，一、二次风机出口风温最低分别为30℃和50℃，产生空预器低温腐蚀的可能性不大。自启动以来，暖风器一直未投用过，于2008年拆除，经三年来的运行结果检查，空预器及其后烟道系统也无低温腐蚀现象。暖风器拆除后，原来拥挤不堪的锅炉零米地面变得清爽整洁，安全隐患、运行维护工作量大大减少，同时风道内暖风器的的阻力没有了，一、二次风机电耗降低了。按机组年运行6000小时，两台炉共8台风机平均每台风机降低电流3A计，年节约电量（一、二次风机功率因数均按0.908）

6000×8×1.735×6×3×0.908=136万（KWh/年）

建议设计在亚热带的机组可不必设置暖风器系统，节约投资。

（四）床料优化

通过大量的粗渣排放，使床内物料细化，降低流化功耗，流化风压大大降低，特别是使两台一次风电流由245A左右下降到210A左右，由于床压的降低，二次风压也有所降低，不计二次风机出力变化，按每年运行6000小时计算，两台炉年节约电量

6000×2×2×1.735×(245-210)×6×0.908=794万（KWh/年）

（五）风水联合冷却型流化床冷渣器改造成双套筒式滚筒冷渣器

冷却水由工业水改为凝结水，由轴封加热器出口凝结水母管供水，回水送到7、8号低压加热器出口凝结水母管。该方案减少了4台冷渣器的高压流化风系统，冷渣水泵及冷渣水系统，简化了系统，同时降低了凝结水阻力，节约了厂用电；经一年多的运行情况来看，对汽轮机的安全没有影响。但减少了7、8号低压加热器抽汽量而多耗用品质更高的五、六段抽汽量，甚至是四段抽汽，降低了机组的热经济性；同时，冷却水进出冷渣器的动静连接部分可靠性较差，曾多次断脱，使除氧器水位异常险些造成机组解列。

三、其它技改可行性探讨

（一）两侧床温偏差原因分析及解决方案

两台炉的空预器均为顺时针旋转（从顶上向下看，下同），左侧二次风温度比右侧偏低达20℃，入炉膛前未进行交叉，势必造成左侧床温偏低。

由于竖井烟道前后较宽（深度15.25m），烟道内从前墙到后墙存在一个递增的烟气流动速度梯度，使布置在烟道内的低温再热器引出口蒸汽温度偏差达13℃左右。

而温度偏低的前墙处低温再热器引出口，却引到了左侧1号外置床内，为了保证两侧高温再热器出口汽温一致， 1号外置床排入左侧炉内的低温物料比4号外置床排入右侧炉内的低温物料多，在2、3号外置床物料量一致的情况下，左侧床温将低于右侧。

上述两项影响叠加，两侧床温偏差加大。实际运行中虽经尽力调整，床温偏差仍达20℃。

床温偏差使得调节床温的2、3号外置床物料量偏差大，造成减温水量偏差和高过入口联箱两端温度偏差大，使床温控制和主、再热汽温控制相矛盾，甚至不得不使用右侧再热器事故喷水降温来辅助降低床温，使经济性降低，同时给运行调节带来了不便，增加了安全隐患。

以上分析说明，空预器转向应为逆时针旋转才是合理的，这样就可抵消左右侧高温再热器造成的床温偏差。

解决方案：最好将空预器转向改为左旋；其次是将空预器出口两内侧或全部二次风交叉送入到两炉膛。

（二）锅炉单炉膛改为双炉膛

该锅炉为单炉膛双裤叉腿，下部两裤叉腿包覆着一层耐磨耐火材料；裤叉以上部分为膜式水冷壁，即主要吸热部分，而炉膛上部空间太大，中间部分物料未充分放热，使分离器温度偏高；而且两裤叉运行中经常造成翻床引起停炉停机。

若将裤叉腿内侧水冷壁管直接上升为中间双面水冷壁，汇集到炉顶中央设置的一根集汽联箱后引入汽包；在前后墙各设置一个中间混合集箱，接口原裤叉腿内侧转向到前后墙上行的水冷壁管。而将原裤叉腿内侧的水冷壁管直接上行为水冷壁，将炉膛隔开，可进一步降低炉膛出口分离器温度，还可避免两床失稳和翻床问题，同时还可使锅炉蒸发量增加10%以上；建议新建机组采用双炉膛，避免裤叉腿内侧水冷壁管转向等复杂结构，有利于锅炉大型化发展，采用串联结构可大大降低锅炉高度。

（三）冷渣水系统改造

该锅炉外置床的中间隔墙冷却水及冷渣器为3台冷渣水泵供水，由风水混合冷渣器改为双套筒滚筒冷渣器后，冷却水用户只有外置床的隔墙；改造后，原工业水和冷渣水系统连通，由工业水泵提供隔墙冷却水，不仅节约了厂用电，提高了系统运行的安全可靠性，还减少了大量的运行维护工作量。建议新机组采用凝结水来冷却排渣和外置床隔墙。

（四）低负荷时停二次风机节能技改

对循环流化床锅炉而言，一次风的作用是保证床料的流化，同时提供燃烧的一部分氧气；而二次风的作用是补充不足的燃烧氧量；低负荷时，保证流化的一次风量，完全可以满足燃烧需氧量。

实际运行对一次风压的要求远低于设计值，一次风机容量无法充分发挥，因而可用一次风机来满足二次风用户的供给。

由冷一次风母管提供冷二次风用户的需求。一、二次风道已安装了连通管阀，可保证二次风母管不会发生物料返串。取消“两台二次风机停运到锅炉MFT”逻辑；加装“当联锁投入时，运行中二次风机或一台一次风机跳闸，联锁启动联备二次风机”逻辑。按二次风机空载电流70A，年运行6000小时，六分之一时间停运二次风机，其中停一台和停两台的时间对半计，两台机组年节约电量

2×(6000÷6)×（1+2）÷2×(1.735×6×70×0.908)=198.625万（KWh/年）

（五）风燃器旁路

每台炉配有两台风道燃烧器，安装在两侧热一次风道内，燃烧器最大空气压力损失达490Pa；锅炉正常运行时风道燃烧器停运，因布置在风道内，阻力损失一直存在。若安装一旁路和一风门挡板，在风燃器停用时，打开该风门挡板来降低风阻，若按降低450Pa压力降可降低一次风机电流3A，两台炉共四台一次风机按每年运行6000小时计，可节约电量

4×1.735×3×6×0.908×6000=67.8万（KWh/年）

而该项目改造成本只是几块承压不超过35KPa的钢板和四个挡板式风门。

（六）取消热一次风调节挡板

主床流化风由量由热一次风挡板控制，热、冷一次风母管压力由一次风机入口调节挡板控制；为保证热一次风量的调节性能，通常保持6KPa的差压，损失非常大。若将两侧一次风机出口风道进行分隔，直接由一次风机入口挡板来调节热一次风量，取消热一次风挡板，将大大降低电耗。按6KPa压降可降低一次风机电流30A，两台炉共四台一次风机按每年运行6000小时计，可节约电量

4×1.735×30×6×0.908×6000=678万（KWh/年）

（七）用一次风替代高压流化风

5台多级离心式高压流化风机，正常运行中3台运行，2台备用，供4台外置床（EHE）、4组回料阀、旋风分离器底部防堵风、风道燃烧器冷却风。

实际运行中，一次风机出力富余；锅炉主床在启动前加料厚度为1.5m，能完全流化运行正常，还相互翻越近7m的裤叉造成翻床；而回料阀和外置床物料流化中最高料位3.4m，按体积含气率60%计，静止料厚低于主床；布风板和风帽结构与主床一致；而且物料颗粒直径比主床小一个数量级。所以，用一次风来对回料阀和外置床进行流化是可能的。

利用机组检修期间进行试验。高压流化风机运行电流70A，停用高压流化风机后，两台一次风机电流预计均上升40A，按年运行6000小时，两台炉可节约电量：

2×6000×（3×1.735×70×6×0.88-2×1.735×40×6×0.908）=1401万(KWh/年)

同时还省去了高压流化风机大量的运行维护和检修费用。

（八）运行炉向邻炉加热料启动

将两台炉2、3号回料器通过一闸阀相连通，连通母管再分别连接到两台炉左右侧墙给煤口进入主床，在回料器和闸阀之间的管道上设置吹向回料器的逆向物料输送方向的防堵流化风，输送物料时还可通过调节该风量来调节物料输送量。通过母管将运行炉2、3号回料器的热料输送到邻炉主床上来启动机组。按每年启动10台次，每台次燃油20吨计，年节约燃油200吨。

（九）移动流化床储渣、冷渣器改造

将原风水联合冷却式冷渣器结构进行改造，分为高温室和低温室，高温室由水冷壁管冷却，并储存部分床料，以调节床压，以减小排渣对锅炉蒸发量的影响；其底部与上部均与炉膛相连通，上部作为小粒径物料返料管，当床压低时将物料回送主床。低温室用凝结水来冷却，进一步降低排渣温度，低温室外端部设排渣锥型阀来控制床压，由于外端部温度低大大改善了排渣阀的工作环境，延长使用寿命，减小维护工作量。

（十）用邻炉蒸汽提升启动锅炉的过、再热汽温和汽包压力

锅炉吹灰汽源由中温过热器出口引出（温度440℃—500℃），若将两锅炉吹灰汽源连通，以手动截止门隔开，启动过程中，由运行中邻炉中过二出口提供蒸汽，用调门调节控制压力，送入启动锅炉中过二出口来提升过、再热汽温和汽包压力，还可同时引接该蒸汽到启动炉底部进行加热，直到启动锅炉达冲转参数；可以大量节约启动时间和燃油。

（十一）水冷壁爆破监控

在DCS操作系统中做一报警信号，当总给水量（锅炉给水操作台处给水量加过热器减温水量）与蒸汽流量偏差在5分钟内平均值超过正常运行值时，报警提醒运行人员检查确认；另设置水冷壁出口管子壁温测点，当壁温超过工作压力对应饱和温度10度以上时报警，提醒运行人员检查确认。

（十二）过、再热器超温监控

该锅炉中工作条件是最恶劣的、最可能超温的高温过热器管及高温再热器管均无温度测点。

同前述低温再热器出口温差13℃，竖井烟道内的高温过热器也存在温差，而高温过热器出口只有混合后的温度测点。为保证汽轮机进汽温度不低于537℃，高温过热器出口混合汽温达542℃，则两端出口汽温约为548℃和537℃，高过后墙部分管子将长期处于超温状态。

建议安装高温过热器及高温再热器中最可能超温的管子壁温测点。

（十三）锅炉用风机电机散热回收探讨

锅炉风机电机容量较大，需要通风冷却；若将电机冷却风出风口与风机入口风道相连通，利用风机入口负压抽吸通风来冷却电机，这样既保证了充足的冷却风量，还回收了电机的发热损失，减小了风机的进风阻力。按一次风机电机通风量10Km³/h，进出口风温升40℃，回收热能

29KJ/(Kmol·℃) ÷22.4 m³/Kmol ×10000m³/h×40℃=517860(KJ/h)

两台炉共四台风机年运行6000小时合标煤

4×6000×51786/29310=424040（Kg/年）

（十四）锅炉负压清洁系统

 利用锅炉烟道负压来清除锅炉各部的漏灰和积灰，改善锅炉工作环境。在锅炉部布设吸尘管道，汇积后经一旋风分离罐除尘后接到锅炉尾部烟道。避免了用压缩空气吹扫而恶化现场环境，而且会危及人身安全的现状。

（十五）锅炉燃烧大循环

将省煤器降尘改送到回料管上加料口，回收残碳；电除尘一电场飞灰回送，调节床温。

四、结论

（一）循环流化床锅炉不必设置高压头的流化风机，各部流化床均统一用一次风流化；

（二）为保证冷却效果和避免管内结垢等，冷渣水建议使用凝结水；

（三）单炉膛空间太大不利于传热，建议用双或多炉膛，避免裤叉腿处水冷壁管转向等复杂结构，各炉膛间设可关断的物料通道，低负荷时可部分炉膛运行，加负荷时由运行炉膛向备用炉膛输送热料启动加负荷；

（四）引风机、一次风机采用变频器调节大量节约电量是当今电机节能的主要方向；

（五）暖风器和风道燃烧器设置旁路系统，在亚热带、热带地区可完全取消暖风器；

（六）采用运行邻炉输送热料、输送运行邻炉蒸汽到底部加热或到过热器提升汽温和汽包压力启动等节约燃油；

（七）采用风机电机发热回收风道；

参考文献

李英、循环流化床锅炉系统及运行、昆明理工学院、2005年7月；

吴志敏、电厂锅炉、中国电力出版社、1999年5月；

徐建良、工程热力学、化学工业出版社、2002年1月；

作者简介 罗明正，1973年11月生，国电开远发电有限责任公司，集控主值，锅炉运行技师，烧锅炉15年，热动专科，电气自动化本科。