趙加星 于建明 鄭景河

摘 要：該次研究以山西某電廠(chǎng)（2×350MW）超臨界循環(huán)流化床機(jī)組工程鍋爐作為分析對(duì)象，提出目前350MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)真實(shí)的設(shè)備技術(shù)介紹，明確超臨界鍋爐的技術(shù)發(fā)展可拓性，以期通過(guò)該次研究，為同類(lèi)型的鍋爐設(shè)計(jì)與使用提供一些可供參考的依據(jù)，可以廣泛推廣與應(yīng)用，其現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于我國(guó)一次性能源的保護(hù)以及提高工作效率，具有一定的作用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：超臨界 鍋爐 技術(shù)特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）02（a）-00-02

隨著我國(guó)火電技術(shù)領(lǐng)域的不斷拓展，超臨界、超超臨界參數(shù)等級(jí)的發(fā)電技術(shù)也有了突破性的進(jìn)展，通過(guò)機(jī)組建設(shè)的逐步完善[1]，新建機(jī)組的質(zhì)量也得到了大幅度的提高，這一成績(jī)的取得也使得大容量超臨界、超超臨界機(jī)組的投運(yùn)數(shù)量明顯劇增。未來(lái)，隨著我國(guó)制造與設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷提升，大容量超臨界和超超臨界機(jī)組，已成為我國(guó)清潔煤發(fā)電技術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)，并且在未來(lái)的一定時(shí)期內(nèi)，超臨界和超超臨界機(jī)組能夠有效解決我國(guó)煤電發(fā)電功能短缺[2]、能源利用率低，以及環(huán)境污染等問(wèn)題，因此，有針對(duì)性地對(duì)超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行研究分析，對(duì)于我國(guó)電力發(fā)電技術(shù)提升具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 超臨界機(jī)組定義

超臨界機(jī)組定義依據(jù)的是數(shù)據(jù)的定值，通常水的臨界壓力為22.12MPa，臨界溫度為374.15℃，在這個(gè)壓力和溫度時(shí)，因高溫膨脹的水和因高壓壓縮的水蒸氣的密度是相同的，就叫水的臨界點(diǎn)，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個(gè)壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個(gè)壓力就是超臨界鍋爐。在此定義數(shù)據(jù)值的規(guī)定下，便可確定超臨界與超超臨界機(jī)組的劃分[3，4]。

2 超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)

此次研究主要以山西某電廠(chǎng)（2×350MW）超臨界循環(huán)流化床機(jī)組工程鍋爐為東方鍋爐有限公司制造的350MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐，作為研究技術(shù)研究對(duì)象，鍋爐采用單布風(fēng)板、單爐膛、M型布置，平衡通風(fēng)、一次中間再熱，采用高溫冷卻式旋風(fēng)分離器進(jìn)行汽固分離，采用循環(huán)流化床燃燒方式。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的超臨界，單軸，一次中間再熱、兩缸兩排汽，間接空冷抽汽凝汽式汽輪機(jī)。熱控設(shè)備采用西屋艾默生分散控制系統(tǒng)。

2.1 350MW循環(huán)流化床鍋爐整體布置

鍋爐由三部分組成，第一部分布置主循環(huán)回路，包括爐膛、冷卻式旋風(fēng)分離器、回料器、二級(jí)中溫過(guò)熱器、二級(jí)中溫過(guò)熱器、屏式再熱器等；第二部分布置尾部煙道，包括一級(jí)中溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、低溫再熱器和省煤器；第三部分為空氣預(yù)熱器。爐膛內(nèi)還布置了6片高溫過(guò)熱器管屏，6片二級(jí)中溫過(guò)熱器器管屏，6片高溫再熱器管屏，管屏采用膜式壁結(jié)構(gòu)，垂直布置，在高溫過(guò)熱器、二級(jí)中溫過(guò)熱器、高溫再熱器下部轉(zhuǎn)彎段及穿墻處的受熱面管子上均敷設(shè)耐磨材料，防止受熱面管子的磨損。下?tīng)t膛布置單布風(fēng)板，布風(fēng)板之上是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室。燃料從爐前給煤口送入爐膛。

每臺(tái)爐設(shè)置兩個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道，分別從爐膛兩側(cè)進(jìn)入風(fēng)室。每個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道配置2個(gè)燃?xì)恻c(diǎn)火裝置，能高效加熱一次流化風(fēng)，進(jìn)而加熱床料。6臺(tái)滾筒式冷渣器布置在爐膛后墻。3臺(tái)冷卻式旋風(fēng)分離器布置在爐膛后墻的鋼架內(nèi)，在每個(gè)旋風(fēng)分離器下方各布置1臺(tái)回料器。由旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的物料經(jīng)兩個(gè)回料腿直接返回爐膛。

2.2 超臨界鍋爐的測(cè)試和調(diào)整

此次研究對(duì)象的超臨界鍋爐的測(cè)試和調(diào)整必須符合下列參數(shù)要求，具體見(jiàn)表1所示。

由于超臨界鍋爐技術(shù)復(fù)雜，并且結(jié)構(gòu)體系繁瑣，因此，在測(cè)試和調(diào)整實(shí)施過(guò)程中是一項(xiàng)難度較大的工程，必須依據(jù)相關(guān)規(guī)定與參數(shù)執(zhí)行操作，做好相應(yīng)的監(jiān)測(cè)記錄工作，從而達(dá)到既定的測(cè)試效果，并在實(shí)施過(guò)程當(dāng)中針對(duì)不夠完善的、可能出現(xiàn)隱患的結(jié)構(gòu)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。在整個(gè)實(shí)施測(cè)試和調(diào)整的過(guò)程中，從啟動(dòng)開(kāi)始，包括啟動(dòng)必須嚴(yán)格按照規(guī)定要求執(zhí)行，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)必須細(xì)致記錄與觀察，對(duì)涉及的所有組件，如給水操作平臺(tái)以及汽水分離器，進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)。除此之外，在啟動(dòng)時(shí)，需要對(duì)水平衡進(jìn)行構(gòu)建。該項(xiàng)構(gòu)建主因是煤粉在燃燒過(guò)程中會(huì)與水相互產(chǎn)生反應(yīng)，從而生成目標(biāo)產(chǎn)物，而所生成的目標(biāo)產(chǎn)物過(guò)程中，又必須嚴(yán)格對(duì)溫度進(jìn)行控制，當(dāng)溫度不符合要求時(shí)，那么所生成的目標(biāo)產(chǎn)物也會(huì)出現(xiàn)不符合目標(biāo)的產(chǎn)物，甚至可能出現(xiàn)有害物質(zhì)，因此需要進(jìn)一步設(shè)置汽水分離器[5]，從而將水蒸氣和液態(tài)水及時(shí)有效地進(jìn)行分離，從而避免有害物質(zhì)對(duì)鍋爐的損害。除了溫控以外，潮濕控制也是必然的操作過(guò)程。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中鍋爐內(nèi)若過(guò)于潮濕，或者過(guò)于干燥，都會(huì)對(duì)目標(biāo)生成產(chǎn)物造成嚴(yán)重的影響，潮濕度的控制為干、濕狀態(tài)轉(zhuǎn)換，這一過(guò)程需要對(duì)給水量進(jìn)行嚴(yán)格控制，記錄水位的變化，從而最大限度地保證生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)的效率。在這個(gè)過(guò)程中，必須保證每一個(gè)環(huán)節(jié)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，從而促進(jìn)生產(chǎn)的成功率，提高人力、物力、財(cái)力的經(jīng)濟(jì)效益；在過(guò)程當(dāng)中觀察溫度超過(guò)了控制線(xiàn)，或者是出現(xiàn)潮爆炸，濕度不符合要求時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行給水量的調(diào)整，另外也可以通過(guò)煤粉的輸送速度調(diào)整，從而達(dá)到既定的效果。

2.3 機(jī)組保護(hù)控制功能與超速保護(hù)跳閘功能

眾所周知，超臨界鍋爐的工藝非常復(fù)雜，其組件眾多，也使得生產(chǎn)條件要求非常嚴(yán)格，超速保護(hù)功能控制檢查（OPC），是對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)的逐項(xiàng)檢查，從而保證設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)定值要求；超速保護(hù)控制需要正確動(dòng)作，對(duì)高中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)，采取關(guān)閉狀態(tài)，等待轉(zhuǎn)速，重新開(kāi)啟閥門(mén)的條件使之能夠維持正常。OPC動(dòng)作時(shí)的轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差應(yīng)小于±2r/min。等待機(jī)組帶動(dòng)符合狀態(tài)的工作情況下，此時(shí)的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)必須能夠接受快速減負(fù)荷的指令，當(dāng)指令下達(dá)時(shí)，能夠快速給出降低機(jī)組負(fù)荷的反應(yīng)，從而與輔助機(jī)局部故障出現(xiàn)的機(jī)組運(yùn)行工作情況下相匹配，并且滿(mǎn)足控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)規(guī)程要求。另外，對(duì)于超速保護(hù)跳閘功能的檢查也需要格外注意，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到機(jī)組超速，保護(hù)狀態(tài)動(dòng)作之時(shí)，此時(shí)能夠發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，借此來(lái)控制系統(tǒng)達(dá)到七輪機(jī)保護(hù)裝置指令發(fā)出，能夠快速回應(yīng)，并將主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)迅速予以關(guān)閉，從而使機(jī)組能夠安全獲得停機(jī)，超速跳閘動(dòng)作轉(zhuǎn)速與設(shè)定值偏差應(yīng)小于±2r/min。汽輪機(jī)的保護(hù)裝置，對(duì)于電磁法進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)影響，該系統(tǒng)目前在汽輪機(jī)保護(hù)裝置中，具有一定的功能效果。

2.4 組件安裝的影響

超臨界鍋爐組件眾多，因此在安裝時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一些相似組件的錯(cuò)位安裝，而這種情況下會(huì)導(dǎo)致鍋爐無(wú)法正常運(yùn)行，可能發(fā)生重大安全隱患，因此對(duì)于組件安裝位置的準(zhǔn)確性定位需要不斷加強(qiáng)測(cè)量，而目前現(xiàn)有技術(shù)下很難發(fā)現(xiàn)組件安裝的錯(cuò)誤，這一狀態(tài)下，也成為組件安裝技術(shù)難點(diǎn)，一旦稍有疏忽，則很容易出現(xiàn)安全事故，且不易于發(fā)現(xiàn)。因此，我國(guó)技術(shù)人員仍需在該方面進(jìn)行技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新研發(fā)，并利用現(xiàn)代化測(cè)量定位系統(tǒng)，與實(shí)際情況結(jié)合，進(jìn)行有效的精準(zhǔn)測(cè)量，進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確組件安裝位置的目的。另外，組件安裝位置的錯(cuò)誤，通常不易發(fā)現(xiàn)，為了解決這一問(wèn)題，需要我們的技術(shù)人員，通過(guò)科學(xué)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及精準(zhǔn)的測(cè)量工具，實(shí)現(xiàn)二次檢驗(yàn)效果，解決組件安裝位置錯(cuò)誤發(fā)生的概率，從而大量地節(jié)約人力與物力以及財(cái)力，進(jìn)而有效提高鍋爐的工作效率。

2.5 350MW循環(huán)流化床鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)

CFB鍋爐的燃燒需要相對(duì)較高的空氣壓頭使顆粒在床內(nèi)能得到流化，經(jīng)過(guò)一、二次風(fēng)機(jī)出來(lái)的一、二次風(fēng)通過(guò)空預(yù)器后被送入爐膛。其他用風(fēng)包括回料器的流化風(fēng)、油槍冷卻風(fēng)和火檢冷卻風(fēng)，其流化風(fēng)均取自高壓流化風(fēng)機(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)超臨界鍋爐技術(shù)特點(diǎn)的研究分析，進(jìn)一步明確目前超臨界鍋爐技術(shù)發(fā)展途徑，雖然取得了較好的成果，但是仍然存在一些比較突出的問(wèn)題，有待進(jìn)一步通過(guò)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)解決。另外，在針對(duì)超臨界鍋爐技術(shù)特點(diǎn)的分析中發(fā)現(xiàn)，目前350MW循環(huán)流化床鍋爐具有較好的發(fā)展前景，其現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于我國(guó)一次性能源的保護(hù)，以及提高工作效率，具有一定的作用價(jià)值，同類(lèi)型與同領(lǐng)域的鍋爐應(yīng)用中，可以廣泛推廣與應(yīng)用。

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