论文部分内容阅读
摘 要 文章介绍、分析和总结了淮南矿业集团新庄孜电厂75t/h循环流化床锅炉的烘炉的整个过程，对循环流化床锅炉使用的耐火耐热材料特性分析，总结了省时、节能经济的成功烘炉方案，均为实践的成功经验。
关键词 75t/h循环流化床锅炉；耐火耐磨材料特性分析；节能经济；烘炉方案
1 前言
循环流化床锅炉（简称CFB锅炉）除了高效节能、低污染地清洁燃烧优点以外还有一个最大的特点就是燃料适用的广泛性。正因为如此，大多的循环流化床锅炉都燃用了高水份、含灰量极大的劣质煤，燃烧时，烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些灰粒以极高的速度冲刷炉壁及其设备，使其表面受到剧烈的磨损，发生局部的严重破坏，甚至导致事故停炉。因此高强度的耐火耐磨材料，在循环流化床锅炉上得到了广泛的应用。这些耐火耐磨材料都在现场施工，不可避免的存有游离水、结晶水等不同形态的湿分。在锅炉升温过程如果水分大量迅速蒸发，产生的蒸汽压力超过内衬的结合力，不均匀的膨胀过快，可能使内衬爆裂脱落，直至大面积坍塌。因此，新施工的不定型耐火耐磨材料的初次烘干即烘炉，是直接关系到循环流化床锅炉启动运行前的一项重要工作，烘炉效果的好坏对于耐火耐磨材料的使用性能和寿命，至关重要。
2 锅炉本体概述
淮南矿业集团电力公司新庄孜电厂#6炉（UG-75/3.82-M44）是无锡华光锅炉股份有限公司开发的产品。其结构简单、紧凑，与传统的煤粉炉炉型相似，锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤器、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙等组成。布风板以上浓相区炉内墙采用浇注高强度耐磨可塑料；水冷壁外墙采用敷管炉墙结构，外加外护板。高温旋风筒、水平烟道及尾部烟道采用轻型炉墙、护板结构，其中高温旋风筒的设计受现场尺寸条件限制，把原炉型的两个高温旋风筒改造为一个内径达4600mm大的高温旋风筒。针对循环流化床锅炉的特点，在炉室、高温旋风筒等部位选用高强度耐磨可塑料、高强度耐磨砖，以保证锅炉安全可靠运行。
3 烘炉的目标
循环流化床锅炉内部在安装时浇注的耐火耐磨材料，经自然风干，其内部仍存在大量的水分。在干燥过程中，为避免水分快速蒸发而导致内衬损坏，必须使耐火耐磨材料内的水分缓慢析出，充分干燥。然后继续加热到一定温度，使耐火耐磨材料固化，保证耐火耐磨层的高强度，使得锅炉点火启动时耐火耐磨层能缓慢均匀地膨胀，从而达到烘炉的目标。总之，缓慢均匀的加热是保证烘炉质量的关键。
4 烘炉的方案
一般烘炉有木材加小油枪烘炉和热烟气烘炉。新庄孜电厂#6炉在全部施工结束后，进入烘炉阶段，按照施工单位提供的烘炉方案，总共需费用约40万元。其烘炉过程为：烘炉首先采用专供烘炉用的小油枪进行养护，然后用管道油燃烧器对燃烧室进行烘干，最后使用大油枪及启动燃烧器油枪进行旋风分离器和返料器的烘干。第一阶段为110℃低温养护阶段，常温为起点，按10℃/h速率，升温到110℃，恒温24小时；第二阶段为250℃～530℃中温养护阶段，从110℃开始，按10℃/h速率，升温到250℃，恒温24小时；第三阶段为850℃高温养护阶段，从250℃开始，按15℃/h速率，升温到380℃，恒温36小时；在380℃，恒温36小时后，按30℃/h速率进行降温，降到250℃时应逐步停止燃烧器，炉膛温度下降到50℃开启人孔门，自然降温。检查浇注料有无脱落、开裂等现象。该方案经新庄孜电厂技术人员综合讨论后，认为费工、费时，安全性和经济性较差。在组织进行现场工艺分析后，提出了一套新的烘炉方案。
首先布置临时烟气隔断系统，在炉膛出口和旋风分离器出口装设用槽钢，白铁皮和耐火纤维毡等制成的临时隔墙，隔墙上预留50～80mmk孔洞供烟气流通。然后在旋风分离器、进出口烟道侧面、返料器等外部筒体开一定数量的排汽孔以排出湿汽。炉膛内参照密相区的平均温度，分离器参照分离器出口的平均温度，返料器参照返料床的平均温度，作为预定的烘炉曲线比较。
由于新庄孜电厂为煤矿坑口电站，利用煤矿废弃的木材作为烘炉的燃料，使得燃料成本大大降低。6月4日，在联系汽机停运高加后，待给水温度在100℃左右时开始上水，热水烘炉正式开始。在水烘炉过程中定时换水，随后逐步投用高加，保持给水温度在140℃左右，并定期排污，到6月6日热水烘炉结束。目的对炉墙进行内部热烘。在启动燃烧室和水冷风室加入木材后，6月6日点火开始烘烤，维持底部风室温度在350℃左右，启动燃烧室维持温度在300℃左右，7日结束。目的对启动燃烧室和水冷风室的一些轻质耐火材料中少量在施工时加入的水，进行烘干。6月12日，在布风板上铺约200厚的炉渣并加入木材后，烘炉开始。前三天保持炉膛密相区的温度在500℃左右，进行低温烘烤，返料腿处开的排汽孔开始有水汽排出，6月15日，为了提高密相区的温度，启动引风机，同时加大了木材的投入量，返料床的温度逐步升高到300℃，炉膛密相区温度达到约700℃，返料筒及上部的排汽量明显增大，随着时间的延长，木材的投入量的增加，后期的返料床温度已能达到500℃，炉膛密相区温度达到约1000℃，21日烘炉结束。此外，现场人员采用手持式的红外线测温仪监测旋风筒和返料腿的外壁温度，发现温度逐渐升高，在排汽孔出汽量最大时，温度达到90～100℃。实际烘炉温度曲线如下：
#6炉烘炉实际升温曲线
5 小结
烘炉结束后，对炉膛和返料筒等处的耐火耐磨材料进行检查并取样分析，含水率低于7%。根据烘炉的实际温度状况，返料床温度远远大于施工单位提出的250℃的要求，烘炉温度控制点的温度也比施工单位提出的高，烘炉时的返料床温度最高时已能达到500℃。此外，从返料部位的排汽孔排汽情况看，烘炉的效果远比施工单位预料的好。最后一致认为烘炉质量达到要求，整个烘炉方案是成功的。另外，烘炉费用约4万元，比原方案节约了大量的费用，起到了节能提效的作用，为锅炉顺利进入后期的碱煮、冲管等调试运行阶段奠定了基础。
关键词 75t/h循环流化床锅炉；耐火耐磨材料特性分析；节能经济；烘炉方案
1 前言
循环流化床锅炉（简称CFB锅炉）除了高效节能、低污染地清洁燃烧优点以外还有一个最大的特点就是燃料适用的广泛性。正因为如此，大多的循环流化床锅炉都燃用了高水份、含灰量极大的劣质煤，燃烧时，烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些灰粒以极高的速度冲刷炉壁及其设备，使其表面受到剧烈的磨损，发生局部的严重破坏，甚至导致事故停炉。因此高强度的耐火耐磨材料，在循环流化床锅炉上得到了广泛的应用。这些耐火耐磨材料都在现场施工，不可避免的存有游离水、结晶水等不同形态的湿分。在锅炉升温过程如果水分大量迅速蒸发，产生的蒸汽压力超过内衬的结合力，不均匀的膨胀过快，可能使内衬爆裂脱落，直至大面积坍塌。因此，新施工的不定型耐火耐磨材料的初次烘干即烘炉，是直接关系到循环流化床锅炉启动运行前的一项重要工作，烘炉效果的好坏对于耐火耐磨材料的使用性能和寿命，至关重要。
2 锅炉本体概述
淮南矿业集团电力公司新庄孜电厂#6炉（UG-75/3.82-M44）是无锡华光锅炉股份有限公司开发的产品。其结构简单、紧凑，与传统的煤粉炉炉型相似，锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤器、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙等组成。布风板以上浓相区炉内墙采用浇注高强度耐磨可塑料；水冷壁外墙采用敷管炉墙结构，外加外护板。高温旋风筒、水平烟道及尾部烟道采用轻型炉墙、护板结构，其中高温旋风筒的设计受现场尺寸条件限制，把原炉型的两个高温旋风筒改造为一个内径达4600mm大的高温旋风筒。针对循环流化床锅炉的特点，在炉室、高温旋风筒等部位选用高强度耐磨可塑料、高强度耐磨砖，以保证锅炉安全可靠运行。
3 烘炉的目标
循环流化床锅炉内部在安装时浇注的耐火耐磨材料，经自然风干，其内部仍存在大量的水分。在干燥过程中，为避免水分快速蒸发而导致内衬损坏，必须使耐火耐磨材料内的水分缓慢析出，充分干燥。然后继续加热到一定温度，使耐火耐磨材料固化，保证耐火耐磨层的高强度，使得锅炉点火启动时耐火耐磨层能缓慢均匀地膨胀，从而达到烘炉的目标。总之，缓慢均匀的加热是保证烘炉质量的关键。
4 烘炉的方案
一般烘炉有木材加小油枪烘炉和热烟气烘炉。新庄孜电厂#6炉在全部施工结束后，进入烘炉阶段，按照施工单位提供的烘炉方案，总共需费用约40万元。其烘炉过程为：烘炉首先采用专供烘炉用的小油枪进行养护，然后用管道油燃烧器对燃烧室进行烘干，最后使用大油枪及启动燃烧器油枪进行旋风分离器和返料器的烘干。第一阶段为110℃低温养护阶段，常温为起点，按10℃/h速率，升温到110℃，恒温24小时；第二阶段为250℃～530℃中温养护阶段，从110℃开始，按10℃/h速率，升温到250℃，恒温24小时；第三阶段为850℃高温养护阶段，从250℃开始，按15℃/h速率，升温到380℃，恒温36小时；在380℃，恒温36小时后，按30℃/h速率进行降温，降到250℃时应逐步停止燃烧器，炉膛温度下降到50℃开启人孔门，自然降温。检查浇注料有无脱落、开裂等现象。该方案经新庄孜电厂技术人员综合讨论后，认为费工、费时，安全性和经济性较差。在组织进行现场工艺分析后，提出了一套新的烘炉方案。
首先布置临时烟气隔断系统，在炉膛出口和旋风分离器出口装设用槽钢，白铁皮和耐火纤维毡等制成的临时隔墙，隔墙上预留50～80mmk孔洞供烟气流通。然后在旋风分离器、进出口烟道侧面、返料器等外部筒体开一定数量的排汽孔以排出湿汽。炉膛内参照密相区的平均温度，分离器参照分离器出口的平均温度，返料器参照返料床的平均温度，作为预定的烘炉曲线比较。
由于新庄孜电厂为煤矿坑口电站，利用煤矿废弃的木材作为烘炉的燃料，使得燃料成本大大降低。6月4日，在联系汽机停运高加后，待给水温度在100℃左右时开始上水，热水烘炉正式开始。在水烘炉过程中定时换水，随后逐步投用高加，保持给水温度在140℃左右，并定期排污，到6月6日热水烘炉结束。目的对炉墙进行内部热烘。在启动燃烧室和水冷风室加入木材后，6月6日点火开始烘烤，维持底部风室温度在350℃左右，启动燃烧室维持温度在300℃左右，7日结束。目的对启动燃烧室和水冷风室的一些轻质耐火材料中少量在施工时加入的水，进行烘干。6月12日，在布风板上铺约200厚的炉渣并加入木材后，烘炉开始。前三天保持炉膛密相区的温度在500℃左右，进行低温烘烤，返料腿处开的排汽孔开始有水汽排出，6月15日，为了提高密相区的温度，启动引风机，同时加大了木材的投入量，返料床的温度逐步升高到300℃，炉膛密相区温度达到约700℃，返料筒及上部的排汽量明显增大，随着时间的延长，木材的投入量的增加，后期的返料床温度已能达到500℃，炉膛密相区温度达到约1000℃，21日烘炉结束。此外，现场人员采用手持式的红外线测温仪监测旋风筒和返料腿的外壁温度，发现温度逐渐升高，在排汽孔出汽量最大时，温度达到90～100℃。实际烘炉温度曲线如下：
#6炉烘炉实际升温曲线
5 小结
烘炉结束后，对炉膛和返料筒等处的耐火耐磨材料进行检查并取样分析，含水率低于7%。根据烘炉的实际温度状况，返料床温度远远大于施工单位提出的250℃的要求，烘炉温度控制点的温度也比施工单位提出的高，烘炉时的返料床温度最高时已能达到500℃。此外，从返料部位的排汽孔排汽情况看，烘炉的效果远比施工单位预料的好。最后一致认为烘炉质量达到要求，整个烘炉方案是成功的。另外，烘炉费用约4万元，比原方案节约了大量的费用，起到了节能提效的作用，为锅炉顺利进入后期的碱煮、冲管等调试运行阶段奠定了基础。