DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉烘炉技术优化

文增瑜

（云南省特种设备安全检测研究院，云南 昆明 650228）

0 引言

循环流化床锅炉是近二十多年来迅速发展起来的高效、清洁煤燃烧技术锅炉。它具有广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性[1]。循环流化床锅炉结构简单、操作方便，具有高可靠性、高稳定性、高可利用率、优异的环保特性以及高效脱硫、氮氧化物的低排放等诸多优势，广泛运用于工业生产中[2]。

循环流化床锅炉运行时，因其结构原因持续受到高浓度、高速、湍流的飞灰粒子的强烈碰撞、冲刷、磨损以及高温热应力和化学物质的侵蚀，严重影响锅炉使用寿命，因此采用高强度、耐磨、耐化学侵蚀、高热震稳定性的耐火筑炉材料。筑炉材料优异性能的发挥，除了与材料本身的特性和施工质量有关外，很大程度上受到耐磨耐火材料养护、烘炉质量的影响。

烘炉的目的主要是烘烤出耐磨耐火材料、保温浇注料等筑炉材料中的游离水及化学结晶水，使其达到一定的干燥程度，发挥其性能，增加其使用寿命。对于DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉，烘炉的好坏直接决定了筑炉材料发挥效能，筑炉材料的性能直接关系着锅炉的安全及连续稳定运行，因此烘炉环节至关重要。

1 锅炉及筑炉状况

DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉为“Π”型布置，框架支吊结构。由锅筒、膜式水冷壁炉膛、竖井对流受热面组成。蛇形管过热器悬吊在竖井烟道上方，尾部设三组蛇形管省煤器和一、二次风空气预热器。燃烧系统由炉膛、旋风分离器，U型返料器，床下点火等系统组成。燃料和空气在炉膛密相区内混合，煤粒在流态化状况下燃烧并释放出热量，高温物料、烟气与水冷壁受热面进行热交换。烟气携带大量的物料自下而上从炉膛上部的后墙出口烟道切向进入旋风分离器，在旋风分离器中烟气和固体颗粒分离，烟气由分离器中心筒出来后依次流过尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器，排出锅炉。被分离器捕集下来的固体颗粒则通过立管，由返料器送回到炉膛，实现循环燃烧。因此固体物料）灰、未燃烬碳）在整个循环回路内反复循环燃烧[3]。

该锅炉的点火器、水冷风室、燃烧室、分离器、立管、回料器、过热器、省煤器等部件内敷设有大量耐磨、耐火、耐蚀材料，在炉外金属密封盒内也一次性浇注成型了高强内衬。因该锅炉的炉膛温度在800～1000℃范围内，还特别采用了能够在此温度下烧结形成陶瓷晶相的特殊耐磨耐火浇筑料。

2 传统火焰烘炉的局限性

传统木材烘炉或者投主油枪烘炉首先耗时、耗能、耗费大量的人力物力；其次明火对向火耐磨耐火材料及锅炉受压元件的损害较大。该锅炉水冷壁让弯处、给煤口、返料器返回炉膛斜口处等部位膜式水冷壁材料的膨胀系数与其周围的耐磨耐火材料的膨胀系数相差较大，明火损伤会使耐磨耐火材料在膜式水冷壁周围形成裂隙，高温烟气就会通过此裂隙形成的烟气走廊对硅藻土保温混凝土产生冲刷，久而久之就会将炉外金属密封盒内的轻质保温料烧失、逐渐掏空。密封盒被高温烟气烧红、变形，沿焊缝开裂，最终漏烟、漏灰甚至出现窜火现象。同时高温尘粒不断地沿着膜式水冷壁周围的裂隙走廊方向进入密封盒，还会冲刷水冷壁周边保护的耐磨材料，周而复始，缝隙不断扩大，烟气直接冲刷到水冷壁管，导致管壁磨损减薄，最终爆管，造成锅炉安全事故；再次，传统火焰烘炉在热源布置上也存在着困难，很多部位难以烘到，砌筑体各处受热极不均匀，严重时还会形成烘炉的“死角”区域。造成砌体中的水分排不出，炉墙局部爆裂；最后，该锅炉采用的高性能筑炉材料极低的气孔率以及炉膛下部密相区物料湍流、冲刷最严重处的加厚浇筑，也给烘炉时水分的排出造成极大的不便，传统火焰烘炉无法满足特殊筑炉材料及炉墙不同部位的烘烤时间和温度要求，造成砌筑体膨胀不均匀而产生凸凹不平，加剧磨损。

为达到DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉烘炉的最佳效果，优化采用无焰式烘炉机进行热烟气烘炉，保障筑炉材料发挥性能和锅炉的安全运行。

3 无焰式烘炉机热烟气烘炉

3.1 烘炉机布置及温度测点设置

（1）为避免烘炉“死角”，根据DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉本体及炉膛的设计，共布置7台热烟气烘炉机，具体如下：A、炉膛布置2台烘炉机，热烟气连接管分别从炉膛两侧人孔引入，引入炉墙表面 500mm；B、回料器及立腿处各布置1台烘炉机，热烟气连接管同样从炉膛两侧人孔引入，伸至回料口底部并安装牢固；C、水冷风室布置1台烘炉机，从风管底部的人孔引入，热烟气连接管引入炉内300mm；D、炉膛出口（旋风筒进口）布置2台烘炉机，热烟气连接管从人孔进入[4]；（2）每台烘炉机自重1.2吨，起吊至以上位置后安装；（3）热烟气连接管为Φ273*10mm、20#无缝钢管，根据现场实际情况布置，热烟气连接管应保温，保温层的厚度为40mm，管道与门孔连接处采用硅酸铝纤维毡密封；（4）烘炉机采用的燃料为0#柴油，机前燃油压力为0.5～0.6MPa。临时供油母管公称直径为DN50，单台烘炉机供油管为Φ14的无缝钢管，应根据烘炉机位置预留出接头，距烘炉机右侧0.5～1米；（5）配风器采用压缩空气进行雾化，油枪前的压缩空气压力应不小于0.6MPa，压缩空气母管公称直径为DN50，单台烘炉机供气管为Φ14的无缝钢管，应根据烘炉机位置预留出接头，距烘炉机左侧0.5～1米；（6）每台烘炉机风机电源为380伏，电功率为20KW，故应具备210KW的电力供应，主电源接至锅炉零米层或八米层平台所指定的控制箱；（7）烘炉机出口烟气温度的监控由烘炉机自带，锅炉系统各处的烟气温度沿用锅炉DCS控制系统监控。

3.2 烘炉前应具备的条件及准备工作

（1）锅炉本体的水压试验已合格，锅炉耐磨耐火衬里浇筑完毕，按照GB 50211-2014《工业炉砌筑工程施工与验收规范》[5]的要求，自然养护7天以上；（2）锅炉内临时设施已拆除，布风板已清理干净；（3）锅炉水处理系统、给水系统、汽水系统、过热器减温系统、疏水及排污系统、输煤及除灰渣系统、烟风系统、排空系统、除尘及照明系统已调试合格，具备投运条件；（4）各承压部件、水汽管道及其支吊装置上的膨胀指示器调整到零位；（5）在尾部烟道门孔处增设若干临时烟囱，烟囱配置调节挡板；（6）除烘炉机热烟气连接管用孔外，其余门孔进行有效封堵，防止热烟气逸出和热量散失。措施包括：炉膛和烟风道的人孔、检查孔、吹灰孔关闭；炉膛、分离器的开放部分隔断；炉膛内的二次风口、落煤口等孔洞封堵；所有接到炉膛的空气管道封堵；热烟气连接管与孔洞之间密封完好；热烟气连接管道保温完成；（7）临时隔墙及排湿孔已按照以下要求设置：①在炉膛烟气出口至分离器入口膨胀节的交界处砌筑临时耐火砖层隔墙，并在隔墙上留二个200mm×500mm的长方孔，在空气预热器进口处设置临时保温层隔墙；②旋风分离器的锥体及进口烟道、返料箱体、入炉斜管、回料直管等处的外部筒体或箱体上应设置足够数量的排湿孔，排湿孔采用以下两种开孔形式：A、每隔0.3米开一个φ10mm的圆孔；B、每平方米切割3～4条5mm×150mm的长条形孔；（8）引风机的进口导片开度为全开；（9）进风挡板开闭灵活，各叶板的开启角度应一致，关闭时各叶板均应关严，不得有开启或半开启的。操作手柄的开关刻度与实际相符，并能在任意位置上固定；（10）锅炉热工仪表、电气仪表均安装完善并调试合格，温度测量仪表经校准或检定合格，锅炉DCS控制系统已调试合格；（11）按照锅炉操作规程向锅内注入符合GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》要求的给水至正常水位[6]；（12）若有邻炉已投运，可引邻炉蒸汽将本锅炉的水加热到110℃。

3.3 对筑炉的特殊要求

（1）为确保返料器返回炉膛斜口处、炉膛落煤口处及二次风口处等部位的整体密封效果，烘炉前金属密封盒四周的钢板只点焊，上口开孔灌料饱满密实浇注，待烘炉完毕后再满焊密封盒四周的钢板；（2）所有门孔处耐火浇注料可以预制后装配，也可在砌墙时就地浇注。为确保门孔有效密封，浇注时门框要安装到位。用钢板作护板时，可先割一块与其高宽相同的钢板与门框一起和地角螺栓点焊，用螺母紧固门框。因烘炉时有大量水份排出，门孔外护板在烘炉前只允许点焊，烘炉结束后方可满焊。（3）筑炉厚度超过100mm时，每隔2m预留一条贯通膨胀缝；工作温度在600℃以下的部位，每隔3m预留一条贯通膨胀缝，膨胀缝宽5mm。

3.4 烘炉规程

（1）根据烘炉过程中加热速率的控制、烘炉部位炉衬的组成、筑炉材料的性质制订出烘炉温升曲线图（图1），温升上限和温升下限之间为温升允许范围，烘炉温度的允许偏差为土20℃；（2）依次启动水冷风室烘炉机、炉膛烘炉机、回料器及立腿处烘炉机、炉膛出口（旋风筒进口）处烘炉机，先以小气量低烟温投运，稳燃后逐步加大油量，按烘炉温升曲线图进行升温及保温；（3）热烟气应由弱逐渐加大，烟气温度应均匀上升，不得忽冷忽热，避免热烟气直接冲刷炉墙和试块；（4）新砌筑的耐火材料具有一定的水份，在烘炉初期，宜采用大量的热烟气烘炉，温升速率按照烘炉曲线图控制；随着烟气温度的上升，干燥速率下降，在烘炉后期，应保持较高的温度直至烘炉结束；（5）用各测温点所检测的烟气平均温度、温升速率与预定的烘炉温升曲线图相比对，通过调节各处烘炉机的燃油量和配风量，适时调整燃烧，使各部位的热烟气温度尽量符合预定的烘炉温升曲线图要求；（6）烘炉过程中，每小时记录一次烟气温度，特别应监测尾部烟道烟气温度的变化，所有的管壁温度应在允许值以下；（7）筑炉材料的表面温度随着烟气温度的升高而升高，且滞后于烟气温度的变化。监测烟气温度，控制烟气温度，就能预知筑炉材料的表面温度变化，避免因筑炉材料的热惯性造成材料表面温度控制滞后；（8）烘炉期间，按照《锅炉操作规程》操作汽水系统。连续观察锅筒水位，每隔8小时冲洗水位表一次，以免出现假水位。维持锅筒正常水位，及时补充给水，避免发生缺水事故。给水时先关闭省煤器再循环管阀门，给水结束后，开启省煤器再循环管阀门。烘炉第三天后，锅水才能加热到轻度沸腾。根据烘炉温升需要来调节锅筒的蒸汽压力，定期开启放空阀排汽；（9）烘炉期间应巡回检查锅炉和烟道的膨胀情况并作记录，每2小时记录一次膨胀指示值；（10）烘炉过程中，排湿孔周围应留足够的水、汽排放空间；（11）烘炉期间，若炉墙出现裂纹或者变形、耐火材料大面积脱落等异常情况，应减慢升温速度，查明原因迅速整改。若情况继续恶化，则应立即切断热源，终止烘炉，缓慢降温；（12）烘炉过程中，连续对预设在低温过热器后转弯烟道处炉墙的灰浆取样点取样分析，对分离器进、出口烟道中部开孔部位的保温材料取样分析。每点取样50g，注意样品的密封，防止水分的蒸发散失。当样品含水率小于5%时，烘炉可结束；（13）烘炉降温阶段，所有敞开的检修孔、通风孔都要关闭，要让锅炉自然冷却至环境温度，并将所有的永久性装置和系统恢复到原设计状态。最后，仔细检查砌筑体，修整后按要求清理；（14）烘炉结束后，堵塞所有排气孔，根据烘炉过程中的记录，做出实际烘炉温升曲线图；（15）锅炉的烘炉周期为≥10天。

图1 烘炉温升曲线图

3.5 烘炉合格标准

（1）采用与各部位相同材料和厚度的40mm*40mm预制试块，放在烘炉相应部位，在烘炉结束后检查其含水率，残余含水率不大于2.5%[7]；（2）炉墙应密实平整，无裂纹、空鼓、垮塌、脱落等缺陷，各部位膨胀应伸缩正常。

3.6 烘炉后的修补

烘炉结束后，应对锅炉耐磨耐火浇注、砌筑内衬进行全面检查并针对性修补，修补一般采用耐磨耐火可塑料。

（1）修补面积小于130mm2的可见孔，应先扩孔，孔应里大外小，保证孔以5%的斜度倾斜。修补面积大于200mm2的可见孔，应根据具体情况添加适量抓钉，再进行修补。面积大的修补部位，可以支模浇注耐磨耐火材料；

（2）有抓钉的耐磨区域，应剔除干净原来的耐磨材料，露出抓钉，再用耐磨耐火可塑料捣实；（3）修补宽度大于9.5mm的可见缝隙时,可先沿缝隙中心线开一个25～51mm的狭条，再进行修补；（4）小面积用耐磨耐火可塑料的修补，可不进行热养护直接投入使用，大面积及用耐磨耐火浇注料的修补需按规范进行热养护。

4 结语

在对门孔有效封堵、合理设置排湿孔、按规程投运锅炉系统的条件下，在对前期筑炉的特殊要求下，合理布置烘炉机，随时监测水、汽、烟温度，按照所设计的烘炉温升曲线图平稳升温，精确控制热烟气温度的规程，对DHF75-3.82/450-M型循环流化床锅炉进行无焰式烘炉机热烟气烘炉。烘炉周期短，能够对局部准确温控，更易控制烘炉过程，更易达到设计烘炉要求，更易实现烘炉合格标准。烘炉结束后适当修补，能确保筑炉材料最终达到耐高温、耐磨损、耐腐蚀的性能要求，保障锅炉安全运行。