论文部分内容阅读
摘要：循环流化床锅炉烘炉质量直接关系到耐磨耐火材料的性能。某热电厂220 t/h循环流化床锅炉低温烘炉和高温烘炉的二个阶段的有机结合，在合理、科学、有效的全过程管理下，对出现的问题采取了有效解决办法，使烘炉工艺实践达到了良好效果。
关键词：循环流化床锅炉 炉墙内衬 低温烘炉 高温烘炉
中图分类号：TK229 文献标识码：A
0 前言
循环流化床锅炉中有大量的耐磨耐火材料，即炉墙内衬，这些材料施工时含有一定的水份，虽然经过一定时间的自然干燥，水份有所减少，但完全清除水份需通过烘炉才能达到。锅炉烘炉是采取控制加热的方法缓慢地清除炉墙内衬中水份的过程。本文就低温烘炉和高温烘炉的工艺进行实践研究分析。
1 电厂锅炉简介
某热电厂循环流化床锅炉型号为UG-240/9.8-M4，为高温高压、单锅筒、单炉膛、自然循环、全悬吊结构π型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是两只方形水冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器、两组省煤器及一、二次风各二组空气预热器。
该电厂锅炉炉墙内衬的材料类型为：点火风道内衬是轻质砖和刚玉莫来石砖，水冷风室内衬是中质浇注料，炉膛密相区内衬是自流式刚玉浇注料，炉膛顶部、分离器内衬是刚玉可塑料，返料装置内衬是轻质保溫浇注料和自流式刚玉浇注料，省煤器护板内衬是轻质保温浇注料和高强度高铝浇注料。
2 烘炉工艺
循环流化床锅炉烘炉分为低温烘炉和高温烘炉。低温烘炉即通过烘炉机产生的热烟气来控制升温速度与时间进行烘炉。低温烘炉是对风室、炉膛和旋风分离器等同步进行升温。高温烘炉是采用床下点火油枪点火缓慢升温，当床料温度达到550 ℃时投煤，在第一次投煤阶段完成锅炉的高温养护工作，在高温烘炉后期结合锅炉吹管工作一同进行[1]。
2.1 低温烘炉
2.1.1 烘炉目的
使内衬材料内的水份缓慢蒸发排出，避免水份突然大量蒸发而形成水蒸气析出的压力超过混凝土胶合物的结合力，而使炉墙内衬发生裂缝、变形，严重时内衬脱落。缓慢析出水份，使炉内衬等材料充分固化，保持和提高内衬材料的强度和稳定性。所以，对耐磨耐火内衬的干燥，掌握住均匀缓慢加热是保证烘炉质量的关键。
2.1.2 低温烘炉方案
2.1.2.1 烘炉前的准备工作及具备的条件
1、锅炉本体水压试验结束。锅炉保持正常水位。
2、汽水管路、回料及烟风系统的安装调试结束，风压试验合格。
3、炉墙内衬施工完毕，并自然干燥7天以上，湿气排出。
4、锅炉热工、电气仪表均安装调试完毕，烟温测量系统具备投运条件，并能准确记录。
5、为防止烟气及热量散失，除烘炉机用孔外，二次风口及其余门孔均应堵死。
6、在炉膛出口和分离器入口交界处，安装临时隔墙。在炉膛出口的临时隔墙四周留有50 mm～100 mm空隙，材料采用碳钢板，焊接在临时搭建的脚手架上面。
7、在分离器立管和斜腿部位、床下点火燃烧器等部位，开足够的烘炉排湿孔，排湿孔可采用长条形。
8、锅炉膨胀指示器安装齐全，指针调整至零位。
9、燃油系统油泵、阀件调试结束。保证能连续稳定地供油。烘炉机前的油压0.5～0.6 MPa。设主阀门控制，并配置压力表监测。
10、烘炉机用压缩空气压力在0.5～0.6 MPa并保持稳定。压缩空气管设阀门控制，并配置压力表监测。
2.1.2.2 烘炉机的布置
烘炉时总共布置16台烘炉机：左右点火燃烧器共2台；炉膛共布置6台烘炉机，炉前二次风口处2台，炉后二次风口处2台，炉膛左右侧面6 m人孔门处2台；左右回料器斜腿共2台；左右回料器直管处共2台；左右分离器（标高30800 mm）人孔处共2台；尾部竖井（标高35600 mm）人孔处左右共2台。
2.1.2.3 烘炉机的启动顺序
先启动点火燃烧器的2台烘炉机，稳燃后再启动炉膛布置的6台烘炉机，稳燃后启动回料斜腿的2台烘炉机，稳燃后启动回料器直管处的2台烘炉机，稳燃后启动分离器布置的2台烘炉机，稳燃后启动尾部竖井布置的2台烘炉机。各台烘炉机均以小油量低烟温投运，稳燃后逐步加大油量，并按烘炉升温曲线进行升温及保温。
2.1.2.4 烘炉过程的温度测量与控制
根据各处热电偶检测的平均温度与烘炉曲线相比较，通过调节各处烘炉机的燃油量，使各处温度尽量符合预定的烘炉曲线（图1 低温烘炉曲线），允许温差在±20 ℃范围内波动。由于前期的水份在炉墙内衬的表面蒸发，烘炉机出口温度的控制有一定的范围，前期处于升温的准备阶段，温升速率有一定的波动是允许的。
烘炉过程中，主要以床上热电偶温度作为参考，并以下列温度作为各部位的特征温度[2]：采用炉膛密相区的平均温度作为炉膛温度的特征温度，采用床下启燃室出口的温度作为床下启燃室温度的特征温度，采用分离器出口的温度作为分离器温度的特征温度，采用回料阀的温度作为回料阀温度的特征温度。
2.1.3 烘炉过程注意事项及问题处理
1、烘炉前必须拆掉过滤器、电磁阀、油量计等阀件对油管道进行蒸汽吹扫，要清理干净油管道滤网。在1号炉烘炉时发生炉前油管滤网堵塞和电磁阀内杂质而动作失灵，导致炉前油压低而停止烘炉，清理滤网和电磁阀后油压正常。
2、烘炉机出口热风管道应安装正确，做好管口隔离和密封。进入回料阀斜腿、 分离器立腿的进风管管口不得直接冲向炉内衬，并且按照烟气设计的方向进行管道铺设。炉膛内部各管口使用硅酸铝纤维毡填充密实，防止烟气反窜。该热电厂在1号炉烘炉时二次风窜风，热烟气进入二次风管，使二次风管温度升高，停止烘炉后将炉膛内二次风管口堵死。又由于左侧一次风挡板未关严，导致一次风道返烟温度升高而停止烘炉，将一次风挡板关到位并用硅酸铝纤维毡填充密实。 3、旋风分离器出口及尾部烟道是本次烘炉的难关。此部位的烘炉温度虽然难以达到450 ℃，但不能小于350 ℃，恒温72 h。
2.1.4 烘炉结果鉴定
烘炉后内衬材料质量要求为：材料表面平整、无明显贯穿裂纹。用手锤轻敲衬里，发出清脆的回声，衬里无松动情况。取出预设试样进行含水率测试，其含水率小于7 %。为校验烘炉效果，在炉墙施工的同时制作模拟炉墙的试块，面积200 mm×200 mm，试块的材料结构和厚度与相应的炉墙相同，数量共10块，经电科院检验所检测试样含水率结果为0.13～0.26%。
2.2 高温烘炉方案
锅炉在经过低温烘炉后，炉墙内衬的游离水和结晶水已经排除，但是还需经过高温烘炉，使内衬材料烧结陶瓷化，达到设计的最终性能和强度。
2.2.1 高温烘炉具备的条件[1]
高温烘炉除了满足低温烘炉的条件外，还需满足以下條件：
1、选用循环流化床锅炉排出的渣料做为高温烘炉的底料，底料过筛颗粒8 mm以下。
2、备用好出力为200～300 kg/h油枪雾化片。
3、电除尘安装、调试、冷态升压试验合格。
4、将低中温烘炉时开设的所有排湿孔封闭严密。
5、吹管用的临时系统已安装调试完毕，且能满足吹管的各项技术要求。
6、低中温烘炉中的临时设施要拆除，正式系统已恢复。
7、输煤、炉前给煤系统具备投煤条件。
8、锅炉排灰、排渣系统能正常投运。
2.2.2 高温烘炉步骤
锅炉高温烘炉采用整体烘炉的方式进行。高温养护期间采用床下启动点火油枪，用200 kg/h油枪雾化片点火缓慢升温，严格按照炉内衬材料厂家提供的启动锅炉升温曲线进行。
1、将锅炉上水至汽包正常水位，按正常启动程序启动锅炉。
2、炉膛添加床料500 mm厚，床下启动点火油枪配200 kg/h雾化片，启动时以最小的燃烧率投入点火油枪，油枪稳燃后，按照厂家规定的温升速度15 ℃/h，稳定运行10 h。此时进行点火风道和布风板内衬的养护。
3、当点火风道和床上温度稳定后，按20 ℃/h升温，炉膛及布风板温度达到300 ℃时，应将床料流化起来，使旋风分离器内衬开始养护。按烘炉要求再提高床下油枪出力，随着炉膛内温度不断升高，回料温度也在升高，因此回料阀的烘炉与炉膛烘炉同步进行[1]。
5、尾部烟道的烘炉在投煤时进行。当锅炉床料温度达到550 ℃时恒温6 h，此时投煤进入升温阶段，按50 ℃/h升温，床温达到850 ℃时，炉内衬已基本达到烧结工况，在恒温一段时间，高温养护基本结束，在高温烘炉后期结合锅炉吹管一同进行。
2.2.3 高温烘炉注意事项
1、准备充足的200 kg/h 、300 kg/h的雾化片以备更换。
2、在烘炉过程中，点火初期床下油枪出力应最小，要防止油枪油量控制不好温度过高，导致点火风道局部烧红。
3、烘炉时各有关部位的温度以该部位温度测点测得的温度为准，并确保能够在主控电脑上准确显示。
5、烘炉过程中，所有点升温速率不得大于20 ℃/h。
6、视当时锅炉汽温、汽压情况，开始进行锅炉吹管工作。吹管结束后，炉内缓慢降温，将锅炉出口烟温降至150 ℃后，停炉自然冷却。
3 结论
循环流化床锅炉内衬材料在经过低中温和高温烘炉后，试样检测含水率符合要求，对各处内衬检查，均有宽1～2 mm浅表不规则裂纹，没有塌落、剥离现象，基本符合质量要求，说明锅炉烘炉非常成功。在近几年该电厂锅炉运行中，基本没有因炉墙内衬损坏而停炉，由此，烘炉的质量好坏是循环流化床锅炉稳定运行的基础。
参考文献
[1]高洪路、张全胜. 国产大型CFB锅炉高温烘炉时的技术问题探讨[C].全国循环流化床防磨技术及耐火耐磨材料研讨会论文集，桂林，2005，北京：中国电力企业联合会，2006：5-9.
[2]秦保红. 440t/h循环流化床锅炉烘炉工艺改进. [J]中国电力，2007（8）：57-60.
关键词：循环流化床锅炉 炉墙内衬 低温烘炉 高温烘炉
中图分类号：TK229 文献标识码：A
0 前言
循环流化床锅炉中有大量的耐磨耐火材料，即炉墙内衬，这些材料施工时含有一定的水份，虽然经过一定时间的自然干燥，水份有所减少，但完全清除水份需通过烘炉才能达到。锅炉烘炉是采取控制加热的方法缓慢地清除炉墙内衬中水份的过程。本文就低温烘炉和高温烘炉的工艺进行实践研究分析。
1 电厂锅炉简介
某热电厂循环流化床锅炉型号为UG-240/9.8-M4，为高温高压、单锅筒、单炉膛、自然循环、全悬吊结构π型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是两只方形水冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器、两组省煤器及一、二次风各二组空气预热器。
该电厂锅炉炉墙内衬的材料类型为：点火风道内衬是轻质砖和刚玉莫来石砖，水冷风室内衬是中质浇注料，炉膛密相区内衬是自流式刚玉浇注料，炉膛顶部、分离器内衬是刚玉可塑料，返料装置内衬是轻质保溫浇注料和自流式刚玉浇注料，省煤器护板内衬是轻质保温浇注料和高强度高铝浇注料。
2 烘炉工艺
循环流化床锅炉烘炉分为低温烘炉和高温烘炉。低温烘炉即通过烘炉机产生的热烟气来控制升温速度与时间进行烘炉。低温烘炉是对风室、炉膛和旋风分离器等同步进行升温。高温烘炉是采用床下点火油枪点火缓慢升温，当床料温度达到550 ℃时投煤，在第一次投煤阶段完成锅炉的高温养护工作，在高温烘炉后期结合锅炉吹管工作一同进行[1]。
2.1 低温烘炉
2.1.1 烘炉目的
使内衬材料内的水份缓慢蒸发排出，避免水份突然大量蒸发而形成水蒸气析出的压力超过混凝土胶合物的结合力，而使炉墙内衬发生裂缝、变形，严重时内衬脱落。缓慢析出水份，使炉内衬等材料充分固化，保持和提高内衬材料的强度和稳定性。所以，对耐磨耐火内衬的干燥，掌握住均匀缓慢加热是保证烘炉质量的关键。
2.1.2 低温烘炉方案
2.1.2.1 烘炉前的准备工作及具备的条件
1、锅炉本体水压试验结束。锅炉保持正常水位。
2、汽水管路、回料及烟风系统的安装调试结束，风压试验合格。
3、炉墙内衬施工完毕，并自然干燥7天以上，湿气排出。
4、锅炉热工、电气仪表均安装调试完毕，烟温测量系统具备投运条件，并能准确记录。
5、为防止烟气及热量散失，除烘炉机用孔外，二次风口及其余门孔均应堵死。
6、在炉膛出口和分离器入口交界处，安装临时隔墙。在炉膛出口的临时隔墙四周留有50 mm～100 mm空隙，材料采用碳钢板，焊接在临时搭建的脚手架上面。
7、在分离器立管和斜腿部位、床下点火燃烧器等部位，开足够的烘炉排湿孔，排湿孔可采用长条形。
8、锅炉膨胀指示器安装齐全，指针调整至零位。
9、燃油系统油泵、阀件调试结束。保证能连续稳定地供油。烘炉机前的油压0.5～0.6 MPa。设主阀门控制，并配置压力表监测。
10、烘炉机用压缩空气压力在0.5～0.6 MPa并保持稳定。压缩空气管设阀门控制，并配置压力表监测。
2.1.2.2 烘炉机的布置
烘炉时总共布置16台烘炉机：左右点火燃烧器共2台；炉膛共布置6台烘炉机，炉前二次风口处2台，炉后二次风口处2台，炉膛左右侧面6 m人孔门处2台；左右回料器斜腿共2台；左右回料器直管处共2台；左右分离器（标高30800 mm）人孔处共2台；尾部竖井（标高35600 mm）人孔处左右共2台。
2.1.2.3 烘炉机的启动顺序
先启动点火燃烧器的2台烘炉机，稳燃后再启动炉膛布置的6台烘炉机，稳燃后启动回料斜腿的2台烘炉机，稳燃后启动回料器直管处的2台烘炉机，稳燃后启动分离器布置的2台烘炉机，稳燃后启动尾部竖井布置的2台烘炉机。各台烘炉机均以小油量低烟温投运，稳燃后逐步加大油量，并按烘炉升温曲线进行升温及保温。
2.1.2.4 烘炉过程的温度测量与控制
根据各处热电偶检测的平均温度与烘炉曲线相比较，通过调节各处烘炉机的燃油量，使各处温度尽量符合预定的烘炉曲线（图1 低温烘炉曲线），允许温差在±20 ℃范围内波动。由于前期的水份在炉墙内衬的表面蒸发，烘炉机出口温度的控制有一定的范围，前期处于升温的准备阶段，温升速率有一定的波动是允许的。
烘炉过程中，主要以床上热电偶温度作为参考，并以下列温度作为各部位的特征温度[2]：采用炉膛密相区的平均温度作为炉膛温度的特征温度，采用床下启燃室出口的温度作为床下启燃室温度的特征温度，采用分离器出口的温度作为分离器温度的特征温度，采用回料阀的温度作为回料阀温度的特征温度。
2.1.3 烘炉过程注意事项及问题处理
1、烘炉前必须拆掉过滤器、电磁阀、油量计等阀件对油管道进行蒸汽吹扫，要清理干净油管道滤网。在1号炉烘炉时发生炉前油管滤网堵塞和电磁阀内杂质而动作失灵，导致炉前油压低而停止烘炉，清理滤网和电磁阀后油压正常。
2、烘炉机出口热风管道应安装正确，做好管口隔离和密封。进入回料阀斜腿、 分离器立腿的进风管管口不得直接冲向炉内衬，并且按照烟气设计的方向进行管道铺设。炉膛内部各管口使用硅酸铝纤维毡填充密实，防止烟气反窜。该热电厂在1号炉烘炉时二次风窜风，热烟气进入二次风管，使二次风管温度升高，停止烘炉后将炉膛内二次风管口堵死。又由于左侧一次风挡板未关严，导致一次风道返烟温度升高而停止烘炉，将一次风挡板关到位并用硅酸铝纤维毡填充密实。 3、旋风分离器出口及尾部烟道是本次烘炉的难关。此部位的烘炉温度虽然难以达到450 ℃，但不能小于350 ℃，恒温72 h。
2.1.4 烘炉结果鉴定
烘炉后内衬材料质量要求为：材料表面平整、无明显贯穿裂纹。用手锤轻敲衬里，发出清脆的回声，衬里无松动情况。取出预设试样进行含水率测试，其含水率小于7 %。为校验烘炉效果，在炉墙施工的同时制作模拟炉墙的试块，面积200 mm×200 mm，试块的材料结构和厚度与相应的炉墙相同，数量共10块，经电科院检验所检测试样含水率结果为0.13～0.26%。
2.2 高温烘炉方案
锅炉在经过低温烘炉后，炉墙内衬的游离水和结晶水已经排除，但是还需经过高温烘炉，使内衬材料烧结陶瓷化，达到设计的最终性能和强度。
2.2.1 高温烘炉具备的条件[1]
高温烘炉除了满足低温烘炉的条件外，还需满足以下條件：
1、选用循环流化床锅炉排出的渣料做为高温烘炉的底料，底料过筛颗粒8 mm以下。
2、备用好出力为200～300 kg/h油枪雾化片。
3、电除尘安装、调试、冷态升压试验合格。
4、将低中温烘炉时开设的所有排湿孔封闭严密。
5、吹管用的临时系统已安装调试完毕，且能满足吹管的各项技术要求。
6、低中温烘炉中的临时设施要拆除，正式系统已恢复。
7、输煤、炉前给煤系统具备投煤条件。
8、锅炉排灰、排渣系统能正常投运。
2.2.2 高温烘炉步骤
锅炉高温烘炉采用整体烘炉的方式进行。高温养护期间采用床下启动点火油枪，用200 kg/h油枪雾化片点火缓慢升温，严格按照炉内衬材料厂家提供的启动锅炉升温曲线进行。
1、将锅炉上水至汽包正常水位，按正常启动程序启动锅炉。
2、炉膛添加床料500 mm厚，床下启动点火油枪配200 kg/h雾化片，启动时以最小的燃烧率投入点火油枪，油枪稳燃后，按照厂家规定的温升速度15 ℃/h，稳定运行10 h。此时进行点火风道和布风板内衬的养护。
3、当点火风道和床上温度稳定后，按20 ℃/h升温，炉膛及布风板温度达到300 ℃时，应将床料流化起来，使旋风分离器内衬开始养护。按烘炉要求再提高床下油枪出力，随着炉膛内温度不断升高，回料温度也在升高，因此回料阀的烘炉与炉膛烘炉同步进行[1]。
5、尾部烟道的烘炉在投煤时进行。当锅炉床料温度达到550 ℃时恒温6 h，此时投煤进入升温阶段，按50 ℃/h升温，床温达到850 ℃时，炉内衬已基本达到烧结工况，在恒温一段时间，高温养护基本结束，在高温烘炉后期结合锅炉吹管一同进行。
2.2.3 高温烘炉注意事项
1、准备充足的200 kg/h 、300 kg/h的雾化片以备更换。
2、在烘炉过程中，点火初期床下油枪出力应最小，要防止油枪油量控制不好温度过高，导致点火风道局部烧红。
3、烘炉时各有关部位的温度以该部位温度测点测得的温度为准，并确保能够在主控电脑上准确显示。
5、烘炉过程中，所有点升温速率不得大于20 ℃/h。
6、视当时锅炉汽温、汽压情况，开始进行锅炉吹管工作。吹管结束后，炉内缓慢降温，将锅炉出口烟温降至150 ℃后，停炉自然冷却。
3 结论
循环流化床锅炉内衬材料在经过低中温和高温烘炉后，试样检测含水率符合要求，对各处内衬检查，均有宽1～2 mm浅表不规则裂纹，没有塌落、剥离现象，基本符合质量要求，说明锅炉烘炉非常成功。在近几年该电厂锅炉运行中，基本没有因炉墙内衬损坏而停炉，由此，烘炉的质量好坏是循环流化床锅炉稳定运行的基础。
参考文献
[1]高洪路、张全胜. 国产大型CFB锅炉高温烘炉时的技术问题探讨[C].全国循环流化床防磨技术及耐火耐磨材料研讨会论文集，桂林，2005，北京：中国电力企业联合会，2006：5-9.
[2]秦保红. 440t/h循环流化床锅炉烘炉工艺改进. [J]中国电力，2007（8）：57-60.