0、引言
河南省林州市電力集團股份公司于2000年新建1臺130t/h循環(huán)流化床中壓鍋爐。該爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計制造，為國內(nèi)首臺采用水冷方形分離器技術(shù)的130 t/h循環(huán)流化床鍋爐，型號為HG-130/3.82 -L．MG4。
該爐采用水冷布風(fēng)板、床下啟動燃燒器、水冷方形分離器和非機械密封回料裝置，具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、啟動速度快和負荷調(diào)節(jié)比大等優(yōu)點。
本文針對130t/h CFB鍋爐的技術(shù)概況和調(diào)試中各階段的工作狀態(tài)作詳細介紹，并進行相應(yīng)的分析研究。
1、鍋爐技術(shù)特點
1.1鍋爐技術(shù)規(guī)范（見表1）
1.2燃料特性（收到基）（表見2）
1.3主要設(shè)計數(shù)據(jù)（見表3）
1.4鍋爐整體布置
鍋爐為露天布置，采用懸吊結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)合的方式固定，全鋼構(gòu)架。除空氣預(yù)熱器采用支撐結(jié)構(gòu)外，爐膛、方形水冷分離器和尾部煙道上部受熱面均采用全懸吊結(jié)構(gòu)，大板梁標(biāo)高35 m，汽包橫置其上。爐膛水冷壁采用60 mm×6mm的20G鋼管制成；爐膛上部設(shè)置屏式二級過熱器，共6片，采用42mm×5 mm的12CrlMoV合金鋼制造；爐膛后墻水冷壁右上方開一個狹長形煙窗。方形分離器與爐膛相連布置，爐膛水冷壁后墻作為方形水冷分離器前墻，分離器下連分叉式U形回料閥。尾部對流煙道（上部）由過熱器包墻及水冷分離器后墻形成，依次布置一級過熱器和省煤器，均以水冷吊掛管懸吊于頂板梁上。噴水減溫器布置在兩級過熱器之間。一、二次風(fēng)臥式鋼管空氣預(yù)熱器支撐布置在尾部煙道下部，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1.5鍋爐工藝流程
根據(jù)設(shè)計要求，占鍋爐總風(fēng)量60%的一次風(fēng)由一次風(fēng)機升壓后進入臥式空氣預(yù)熱器加熱，經(jīng)風(fēng)室及布風(fēng)板流入爐膛，攜帶并輸送大量細顆粒的高溫?zé)煔鈴臓t膛上部后墻右側(cè)的煙窗出口進入方形分離器，其中大部分較粗的顆粒被分離下來，作為循環(huán)灰經(jīng)回料裝置送至爐膛底部密相區(qū)，并反復(fù)循環(huán)運行，形成循環(huán)床。
以額定負荷運行時，爐膛內(nèi)的湍動及快速流化使氣固間及燃煤與高溫床料的混合均勻而又強烈，床料密度沿爐膛高度逐漸變小，在爐底和循環(huán)灰入口處的床料密度最大。由于爐膛的特殊布置結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的床料以內(nèi)循環(huán)流動方式運行，在爐膛錐段以下還分層布置了上一次風(fēng)和二次風(fēng)。鍋爐良好的循環(huán)流化操作，為爐內(nèi)的燃燒、傳熱、脫硫、NOx控制、負荷調(diào)節(jié)和床溫控制提供了必要的基礎(chǔ)條件。鍋爐采用平衡通風(fēng)方式運行，配備2臺一次風(fēng)機，1臺二次風(fēng)機，2臺引風(fēng)機和2臺羅茨風(fēng)機（1臺備用。運行中，爐膛出口壓力維持在- 50Pa-150Pa，爐膛壓力沿床高逐漸降低，底部壓力最大。
為了進行爐內(nèi)脫硫，作為脫硫的石灰石細末經(jīng)給煤管供入爐膛，經(jīng)煅燒后生成的Ca0顆粒與煤中硫燃燒生成的SO，氣體進行氣固硫化反應(yīng)，形成石膏( CaSOA)，實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫。給入鍋爐的石灰石由給料機控制，依鍋爐燃煤含硫量及排煙中SO，濃度變化而調(diào)節(jié)。
為了便于點火啟動，鍋爐裝有2臺總?cè)加凸β蕿?5%MCR的燃油加熱裝置——啟動燃燒器。在鍋爐啟動初期用以提高床料和鍋爐本體溫度，使床層達到燃煤著火溫度，引燃給煤，進而轉(zhuǎn)入燃煤運行。
除水冷分離器外，鍋爐汽水系統(tǒng)與常規(guī)煤粉爐相似，采用自然循環(huán)系統(tǒng)。
2鍋爐冷態(tài)試驗
鍋爐冷態(tài)試驗的目的是全面檢查和了解鍋爐燃燒系統(tǒng)及輔助設(shè)備的冷態(tài)實際運行性能，以判斷是否能夠滿足鍋爐熱態(tài)運行要求，并為鍋爐的點火啟動及熱態(tài)運行提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.1鍋爐風(fēng)量標(biāo)定
風(fēng)量標(biāo)定的目的是得出實際風(fēng)量與一次測量組件輸出動壓值之間的關(guān)系。標(biāo)定工作參照《電站鍋爐風(fēng)機現(xiàn)場試驗規(guī)程》(DD168-92)實施，采用標(biāo)準畢托管和電子微壓計對鍋爐風(fēng)系統(tǒng)的所有機翼測風(fēng)裝置進行標(biāo)定。由于鍋爐機翼測速裝置處于自模化區(qū)，因而實際風(fēng)量與機翼測速裝置有一相對固定的關(guān)系，通過標(biāo)定得出其計算式如下：計算系數(shù)，綜合機翼組件標(biāo)定系數(shù)、管道截面等數(shù)據(jù)計算得出；AH-機翼測速裝置輸出差壓值，Pa; t-機翼測速裝置工作溫度，℃。
標(biāo)定結(jié)果表明：各機翼測風(fēng)裝置的標(biāo)定系數(shù)均較穩(wěn)定，偏差很小。
2.2鍋爐布風(fēng)板阻力特性試驗
布風(fēng)板阻力在空床（爐內(nèi)無床料）狀態(tài)下測定。
試驗測定的布風(fēng)板阻力特性曲線見圖1。圖1中20℃曲線為試驗測定值繪制曲線，其余曲線均經(jīng)過溫度修正計算得出，其中180℃曲線可供鍋爐熱態(tài)燃煤運行時參考。
2.3冷態(tài)臨界流化風(fēng)量及載料試驗
試驗的目的是為了查明鍋爐冷態(tài)臨界流化風(fēng)量，以確定熱態(tài)最小安全運行風(fēng)量，同時檢查鍋爐風(fēng)帽的布風(fēng)均勻性和鍋爐冷態(tài)載料運行的能力。鍋爐冷態(tài)試驗床料采用外廠流化床鍋爐底渣，經(jīng)4 mm×4mm方孔篩后的篩下物。由試驗測知，料層高度600 mm時的臨界流化風(fēng)量約為23000Nm3/h。床料顆粒是影響臨界流化風(fēng)量的最重要的因素之一，由于此次試驗采用過篩后的底渣作為試驗床料，其粒徑明顯小于實際運行的粒徑，因而臨界流化風(fēng)量值較小。在以后的多次冷態(tài)啟動中，采用實際運行留在爐內(nèi)粒徑較粗的床料運行，保持良好流化與安全運行的臨界流化風(fēng)量約35 000 Nm3/h。
載料試驗證明，鍋爐風(fēng)帽布風(fēng)均勻性較好，在臨界風(fēng)量以上運行時床內(nèi)可良好流化。
2.4油槍性能試驗
點火油槍性能試驗主要為查明現(xiàn)場供油條件下油槍出力和油槍霧化情況，看其是否能達到鍋爐點火啟動時加熱床料至煤著火所需要的燃燒熱功率，并推斷燃燒時的火焰形狀是否與啟動燃燒器相適應(yīng)，以防止因霧化不良引起火焰拉長，油裂解為碳黑再燃而導(dǎo)致燒壞風(fēng)帽及風(fēng)室內(nèi)耐火襯料等事故。
該爐點火油槍的出力試驗曲線見圖2。油槍性能試驗表明，標(biāo)稱出力為700 kg/h時，油槍在2.5 MPa時的出力為720 kg/h，略高于設(shè)計值，實際運行證明可以滿足鍋爐點火啟動要求。但油系統(tǒng)工作壓力設(shè)計值低，影響油槍出力及霧化質(zhì)量，并且油槍的調(diào)節(jié)比過小，應(yīng)予以提高。
2.5給煤機出力試驗
鍋爐采用爐前給煤，由2臺上刮板給煤機分別給入2根前墻布置的落煤管，利用重力并在播煤風(fēng)的作用下送入爐膛下部。
給煤機出力標(biāo)定曲線見圖3。由圖3可見，給煤機出力與轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出良好的線形關(guān)系，在1200 r/min時單臺給煤量可達15000 kg/h，2臺給煤機同時運行時可滿足鍋爐滿負荷的需要。
3鍋爐啟動及運行
3.1冷態(tài)啟動
為了配合鍋爐沖管工作，首次投煤點火一次成功。由于采用了強有力的技術(shù)措施，較好地控制了燃燒運行參數(shù)，在多次點火啟動乃至其后的長時間燃煤運行中，爐膛內(nèi)從未出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。
鍋爐每次冷態(tài)啟動的時間約需要5h左右。點火過程中，采用2臺啟動燃燒器燃燒輕柴油產(chǎn)生高溫?zé)煔猓贀饺氩糠掷淇諝猓詈笠?00℃的高溫氣體經(jīng)風(fēng)室及風(fēng)帽孔進入床層底部，流化加熱點火床料。
130 t/h CFB鍋爐采用循環(huán)流化方式點火，即在點燃油槍前就啟動回料（羅茨）風(fēng)機，回料閥向爐內(nèi)少量返料。這樣既可以使點火過程易于控制，又可事先預(yù)熱整個循環(huán)回路（分離器、立管、回料閥）內(nèi)襯耐火材料。為了防止升溫過快，避免耐火材料因遭受過大熱應(yīng)力沖擊而損壞，點火時間不可太短，并且必須控制升溫速度，建議冷爐點火時間大于等于5h。
圖4給出了一次冷態(tài)點火曲線，約在點火4h后開始投煤。由該圖可見點火過程非常穩(wěn)定，投煤后床溫上升的幅度也不是過快。
點火床料采用流化床鍋爐底渣，加熱的點火床料靜止高度一般為600 mm左右。當(dāng)床料被加熱到600℃以上時，便開始少量投煤，并監(jiān)視密相區(qū)床溫及煙氣氧量的變化，根據(jù)其變化梯度相應(yīng)調(diào)整給煤量、燃油量及配風(fēng)量，繼續(xù)保持床溫穩(wěn)定而勻速地上升。當(dāng)床溫達到800℃以上時，可視爐內(nèi)燃燒情況先后停運2只點火油槍。
此后可依據(jù)氧量情況，繼續(xù)加煤使床溫達到870℃，并開始升負荷，同時調(diào)整回料裝置的送風(fēng)，使循環(huán)灰正常進入爐膛下部冷卻濃相區(qū)，以防止超溫，并由循環(huán)灰把下部床體的熱量帶到爐膛上部。
對于氧量的監(jiān)視，無論是在點火啟動過程還是鍋爐的日常運行中都是十分重要的，在正常運行情況下，氧量宜控制在4%左右。
點火啟動中，鍋爐汽水系統(tǒng)的操作不及燃燒系統(tǒng)的頻繁，主要應(yīng)注意在床溫快速變化時對鍋筒水位的控制。一般在停止燃油全投煤運行后，關(guān)閉對空排汽門，逐漸升壓、升負荷。
3.2溫態(tài)啟動
在運行中，鍋爐由于某種原因而壓火一段時間后再次啟動被稱為溫態(tài)（或熱態(tài)）點火。這時由于床內(nèi)還保持一定溫度，因而啟動風(fēng)機、點燃油槍可在短時間內(nèi)投煤著火，轉(zhuǎn)為正常燃煤運行。
3.3連續(xù)運行
鍋爐開始初期燃煤試運，共計100多h。在此期間，由于給煤時常中斷（煤含水量高產(chǎn)生凍結(jié)和煤斗堵塞），回料風(fēng)無法調(diào)節(jié)等原因而影響正常燃煤運行。進行消缺和相關(guān)改造后，于2001年4月20日鍋爐順利通過72 h連續(xù)運行考核。
在試運行期間，鍋爐機組運行穩(wěn)定，爐內(nèi)燃燒狀況良好，各部分參數(shù)顯示正常，除受上網(wǎng)負荷限制外，鍋爐出力及參數(shù)均能達到設(shè)計指標(biāo)，能夠滿足25 MW負荷的發(fā)電要求，鍋爐機組調(diào)試工作順利完成。
4、結(jié)束語
林州130t/h循環(huán)流化床鍋爐，經(jīng)過多次啟動試運及部分設(shè)備改造，最終能夠帶到130t/h的額定出力，各項性能參數(shù)基本上達到了設(shè)計值。
鍋爐燃燒穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能良好，煤種適應(yīng)性強，具有優(yōu)異的低負荷穩(wěn)定運行能力，可滿足電網(wǎng)調(diào)峰。
鍋爐采用床下啟動燃燒器，啟動時間短，運行也比較穩(wěn)定。但是，存在油槍調(diào)節(jié)比過小，對油槍的熱負荷調(diào)節(jié)不利。
試運證明，給煤系統(tǒng)性能不佳是影響鍋爐安全、穩(wěn)定運行的主要因素。應(yīng)對給煤系統(tǒng)進行完善和改造，徹底解決給煤機密封和煤斗下煤堵塞等問題，以保證鍋爐穩(wěn)定運行，改善現(xiàn)場工作環(huán)境，防止給煤機驅(qū)動裝置因運行溫度太高而損壞。
