0、前言
1981年我國(guó)引進(jìn)美國(guó)燃燒工程公司（CE公司）的控制循環(huán)鍋爐技術(shù)，第一臺(tái)配300MW的1025t/h控制循環(huán)鍋爐于1987年6月在山東石橫發(fā)電廠正式投入商業(yè)運(yùn)行，表示了引進(jìn)工作告一段落。該機(jī)組至今已安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行10多年，在這10多年中，控制循環(huán)鍋爐在國(guó)內(nèi)許多電廠投運(yùn)，許多優(yōu)點(diǎn)逐步顯示，深受電廠歡迎。隨著使用地區(qū)的擴(kuò)大，燃用煤質(zhì)的復(fù)雜化；運(yùn)行要求和自動(dòng)化程度提高；國(guó)產(chǎn)材料和配套件的比例增加，以及制粉系統(tǒng)多樣化，從而在鍋爐上也暴露一些新問(wèn)題。上海鍋爐廠有限公司多年來(lái)針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入分析研究，采取了許多改進(jìn)措施，取得一定成效和實(shí)績(jī)，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的
生物質(zhì)顆粒燃料。
1、控制循環(huán)鍋爐的基本評(píng)價(jià)
1981年引進(jìn)的鍋爐技術(shù)，是美國(guó)CE公司80年代最新技術(shù)，為改良型控制循環(huán)CC+，即“低壓頭循環(huán)泵+爐膛水冷壁內(nèi)螺紋管”。此技術(shù)是利用內(nèi)螺紋管來(lái)防止膜態(tài)沸騰降低水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流速，從而降低了循環(huán)倍率及循環(huán)泵所需的壓頭和流量，減少循環(huán)泵的電耗，節(jié)約了廠用電。
石橫發(fā)電廠1025t/h控制循環(huán)鍋爐考核試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了引進(jìn)技術(shù)是成熟的、可靠的、先進(jìn)的。該機(jī)組在第一年內(nèi)運(yùn)行了7373小時(shí)，共發(fā)電20.19億度，年平均負(fù)荷283MW，最大負(fù)荷達(dá)338MW，創(chuàng)國(guó)內(nèi)同容量機(jī)組投產(chǎn)第一年運(yùn)行最好水平。通過(guò)運(yùn)行證明：機(jī)組具有調(diào)峰能力強(qiáng)、啟停速度快、可控性好、自動(dòng)化水平高、鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃性能好等優(yōu)點(diǎn)，解決了我國(guó)發(fā)電鍋爐長(zhǎng)期存在的可靠性差、漏風(fēng)漏煙大、效率低、啟停時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，逐步成為電廠首選的爐型。
2、暴露和存在的問(wèn)題
2.1再熱器局部超溫
石橫發(fā)電廠控制循環(huán)鍋爐（考核機(jī)組）投運(yùn)2年多后，連續(xù)在末級(jí)再熱器中發(fā)生3次爆管，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)爐膛出口的右側(cè)煙溫比左側(cè)煙溫約高250℃左右，右側(cè)1/4寬度的再熱蒸汽溫度普遍高于左側(cè)，該處的管壁溫度已長(zhǎng)期處于過(guò)熱超溫狀態(tài)。經(jīng)查閱相同布置的寶鋼自備電廠350MW控制循環(huán)鍋爐的情況和CE公司有關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)這些具有典型布置結(jié)構(gòu)控制循環(huán)鍋爐的再熱器汽溫分布特性均存在類似的情況，即右側(cè)再熱蒸汽溫度普遍高于左側(cè)。
經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)爐的測(cè)量，證明造成末級(jí)再熱器管子超溫爆管主要有3個(gè)原因：
(1)煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)影響。控制循環(huán)鍋爐一般采用逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的切向燃燒方法，因而爐膛出口后的水平煙道中煙氣流均偏向煙道右側(cè)，導(dǎo)致右側(cè)再熱器受熱面吸熱增多，使右側(cè)汽溫高于左側(cè)：
(2)三通結(jié)構(gòu)影響。再熱器引入處采用三通結(jié)構(gòu)，在三通區(qū)域產(chǎn)生局部渦流，造成靜壓降低，導(dǎo)致部分管子蒸汽流量降低，使熱偏差增大；
(3)材料選用問(wèn)題。在末級(jí)再熱器中選用鋼102，據(jù)資料使用范圍可達(dá)600—620℃，但實(shí)際上只能用到580℃，造成材料裕度不夠。
上述3個(gè)主要原因造成了末級(jí)再熱器管子超溫爆管。
2.2燃燒器熱態(tài)不能擺動(dòng)
引進(jìn)型控制循環(huán)鍋爐特點(diǎn)之一是利用擺動(dòng)式燃燒器作為調(diào)節(jié)再熱汽溫的主要手段，但在初期投運(yùn)的幾臺(tái)鍋爐中發(fā)生了熱態(tài)不能擺動(dòng)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)查研究與分析認(rèn)為：部分零件剛性不足：不能吸收膨脹的附加應(yīng)力；制造誤差過(guò)大；在運(yùn)行中噴嘴結(jié)焦、變型燒壞；安裝后沒(méi)有進(jìn)行調(diào)整，造成噴嘴位置不一致；運(yùn)行中長(zhǎng)期不擺動(dòng)，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈等綜多因素造成了熱態(tài)時(shí)不能擺動(dòng)。
2.3回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)超標(biāo)
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是在和鍋妒技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)，與美國(guó)CE-API公司簽訂技術(shù)引進(jìn)合同的。在技術(shù)引進(jìn)以后，使國(guó)內(nèi)預(yù)熱器的技術(shù)水平大大提高，但從石橫電廠引進(jìn)考核機(jī)組起，預(yù)熱器的漏風(fēng)偏大，如吳涇電廠1025t/h控制循環(huán)鍋爐同樣存在預(yù)熱器漏風(fēng)偏大的問(wèn)題。雖然各電廠預(yù)熱器漏風(fēng)有很大差異，但均為漏風(fēng)率沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。造成預(yù)熱器漏風(fēng)偏大的原因，不僅與預(yù)熱器設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)，且與制造、安裝、調(diào)整亦有十分密切的關(guān)系。主要可歸納為：
(1)預(yù)熱器某些密封結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步改進(jìn)；
(2)制造質(zhì)量尚需嚴(yán)格控制；
(3)安裝、調(diào)整有待進(jìn)一步提高；
(4)漏風(fēng)控制系統(tǒng)有待于完善、投運(yùn)。
2.4主蒸汽溫度的控制問(wèn)題
控制循環(huán)鍋爐的過(guò)熱器系統(tǒng)是采用輻射和對(duì)流組合式，由五個(gè)部分組成，即是爐頂及包覆過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、分隔屏，、后屏和末級(jí)過(guò)熱器。主蒸汽調(diào)溫主要是采用布置在分隔屏進(jìn)口前的單級(jí)噴水減溫。蒸汽在噴水減溫后，通過(guò)串聯(lián)布置的分隔屏、后屏和末級(jí)過(guò)熱器等三級(jí)受熱面，時(shí)滯較大。當(dāng)減溫水量發(fā)生變化4分鐘后，主汽溫度才有反應(yīng)。尤其在運(yùn)行中增投一臺(tái)磨煤機(jī)時(shí)，爐內(nèi)風(fēng)量和煤粉量突然增加，主蒸汽溫度變化較大，汽溫難以控制。且原國(guó)內(nèi)機(jī)組一直采用二級(jí)或三級(jí)噴水減溫，其第二級(jí)（或第三級(jí)）往往布置在靠近主蒸汽出口端，反應(yīng)較快，調(diào)節(jié)較靈敏，故采用一級(jí)布置后很不習(xí)慣。另外在投運(yùn)初期，往往汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)尚未投入，只能用手動(dòng)調(diào)節(jié)，則汽溫更難以控制。
2.5尾部煙道的振動(dòng)
按引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的山東石橫5、6號(hào)爐；廣東沙角A廠4、5號(hào)爐，在試運(yùn)行階段曾在尾部煙道省煤器部位發(fā)生過(guò)不同程度的振動(dòng)。石橫電廠5號(hào)爐振動(dòng)頻率約在53-60赫芝，噪聲約在110分貝，振動(dòng)發(fā)生在電負(fù)荷229-293MW范圍內(nèi)；沙角A廠4號(hào)爐振動(dòng)的頻率約在56-63赫芝，噪聲約在95分貝，振動(dòng)發(fā)生在電負(fù)荷245—300MW。據(jù)了解吳涇電廠300MW、平圩電廠600MW控制循環(huán)鍋爐也曾發(fā)生過(guò)振動(dòng)，國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的鍋爐，僅在管式空氣預(yù)熱器上發(fā)生過(guò)振動(dòng)，在省煤器部位發(fā)生振動(dòng)尚屬首次。國(guó)內(nèi)外許多專家對(duì)鍋爐振動(dòng)的研究結(jié)果建立了一系列理論，已有一整套解決方法和措施。隨著鍋爐容量增大和煙速提高，發(fā)生振動(dòng)的可能性會(huì)增加。CE公司的控制循環(huán)鍋爐尾部煙速比國(guó)內(nèi)同類鍋爐略高2—3米／秒，因而發(fā)生振動(dòng)可能性也相應(yīng)增加。
2.6一次風(fēng)機(jī)容量偏小
鍋爐技術(shù)引進(jìn)以后，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器從原二分倉(cāng)發(fā)展為三分倉(cāng)，所謂三分倉(cāng)即是除煙氣分倉(cāng)外，空氣側(cè)又分隔為一次風(fēng)和二次風(fēng)兩個(gè)分倉(cāng)。采用這種方式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，由于對(duì)這一新系統(tǒng)缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在選擇冷一次風(fēng)機(jī)的參數(shù)、容量和裕度時(shí)考慮不周，有些電廠所選用的一次風(fēng)機(jī)余量偏小，影響了鍋爐的出力。
在國(guó)內(nèi)應(yīng)用冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，不論正壓中速直吹系統(tǒng)，或者負(fù)壓倉(cāng)儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉系統(tǒng)都曾發(fā)生過(guò)一次風(fēng)機(jī)容量偏小問(wèn)題。其主要原因是：空氣預(yù)熱器漏風(fēng)增大；電廠實(shí)際使用煤質(zhì)變差；選擇風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量和裕度偏小。
3、引進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)和實(shí)績(jī)
控制循環(huán)鍋爐的技術(shù)引進(jìn)已近20年，在這20年中經(jīng)過(guò)廣大科技人員的努力，許多暴露出來(lái)的問(wèn)題得到了圓滿解決，經(jīng)過(guò)改進(jìn)和優(yōu)化，許多性能已大大超出引進(jìn)初期的指標(biāo)，結(jié)構(gòu)更趨合理，引進(jìn)技術(shù)得到了推廣和發(fā)展。
3.1引進(jìn)技術(shù)的推廣和發(fā)展
(1)燃料應(yīng)用范圍的擴(kuò)大
引進(jìn)初期僅為燃用煙煤類的鍋爐，至今已設(shè)計(jì)出燃用次煙煤、貧煤、褐煤和無(wú)煙煤等各種燃煤鍋爐，同時(shí)也設(shè)計(jì)出燃用重油、原油和天然氣的鍋爐，使用范圍擴(kuò)大到全部化石燃料。
(3)燃燒系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
引進(jìn)時(shí)僅采用RP型中速磨系統(tǒng)，結(jié)合中國(guó)國(guó)情和燃料特性，逐步開(kāi)發(fā)了各種類型的系統(tǒng)，現(xiàn)已能配HP型、MPS型中速磨、雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)以及鋼球磨中間倉(cāng)儲(chǔ)制乏氣送粉系統(tǒng)和熱風(fēng)送粉系統(tǒng)。
爐膛燃燒系統(tǒng)由原單爐膛切圓燃燒，發(fā)展有單爐膛雙切圓燃燒。
(4)擴(kuò)大控制循環(huán)鍋爐的應(yīng)用范圍
控制循環(huán)鍋爐一般作為新建電廠選擇的定型產(chǎn)品，經(jīng)我們消化開(kāi)發(fā)后，已把這種技術(shù)應(yīng)用鍋爐改造工程中去�，F(xiàn)已把原雙爐膛和單爐膛直流鍋爐改造成控制循環(huán)鍋爐，使控制循環(huán)鍋爐技術(shù)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
3.2性能上的提高
(1)鍋爐效率的提高——由表1所示，燃用煙煤時(shí)鍋爐效率已由92.3%提高到93.4%，效率提高了一個(gè)百分點(diǎn)。燃用貧煤時(shí)，也由91.4%提高到93%。
(2) NOx的降低——由表2所示，當(dāng)燃用煙煤時(shí)NOx排放量由初期600mg/m3左右，降到200mg/m3左右。
(3)再熱汽溫偏差的減少——經(jīng)過(guò)多年研究攻關(guān)，從各個(gè)方面采取措施來(lái)解決再熱汽溫偏差的問(wèn)題，目前已取得較好效果，從熱偏差系數(shù)的降低充分反映這一情況。見(jiàn)表3所示。
( 4)預(yù)熱器漏風(fēng)減小——經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的攻關(guān)，在預(yù)熱器的設(shè)計(jì)、制造、安裝上采取了有效措施后，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)已有明顯的降低，見(jiàn)表4所示。
3.3結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)
(1)主蒸汽調(diào)溫方式由單級(jí)噴水減溫改為二級(jí)噴水減溫。原噴水減溫器放在分隔屏進(jìn)口處，現(xiàn)改為分隔屏進(jìn)口及末級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口分別設(shè)置一級(jí)和二級(jí)噴水減溫，滿足電廠主蒸汽溫度調(diào)節(jié)靈敏的要求。
(2)在屏式再熱器和末級(jí)再熱器之間增設(shè)了混合集箱，并進(jìn)行一次左右交叉，從而減輕爐膛左右側(cè)煙溫偏差而引起的再熱蒸汽溫度的偏差，使末級(jí)再熱器的汽溫偏差大為降低，左右側(cè)汽溫更趨均勻。
（3）分隔屏結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化。原每片分隔屏是由兩小片獨(dú)立屏片組成，見(jiàn)圖2所示�，F(xiàn)經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)，每片分隔屏改由6小片獨(dú)立屏片組成，使每小片屏的內(nèi)外圈管子幾何長(zhǎng)度趨于接近。
(4)燃燒器優(yōu)化。在考核機(jī)組上是采用傳統(tǒng)四角切圓燃燒，后經(jīng)優(yōu)化而采用WR型（寬調(diào)節(jié)比）燃燒器，并配同心反切燃燒系統(tǒng)，即在吳涇工程上應(yīng)用，在外高橋電廠中采用了同心反切加反反切OFA方式，從而提高了燃燒效率，改善鍋爐低負(fù)荷的性能，降低了NOx的排放量，減輕了爐膛水冷壁的結(jié)焦。
(5)空氣預(yù)熱器密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。減小預(yù)熱器漏風(fēng)，其密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)是非常重要的，我們?cè)谛略O(shè)計(jì)預(yù)熱器中采用了雙道徑向、軸向密封，改進(jìn)了中心密封結(jié)構(gòu)和軸向密封板與外殼的靜密封結(jié)構(gòu)等，使漏風(fēng)大為降低。
4、問(wèn)題討論
控制循環(huán)鍋爐技術(shù)引進(jìn)以后，經(jīng)過(guò)消化、吸收、改進(jìn)和國(guó)產(chǎn)化，鍋爐的性能進(jìn)一步提高，結(jié)構(gòu)更趨完善。但是不同用戶考慮到不同的需求，從而增加不少的新要求，這些要求與技術(shù)引進(jìn)時(shí)已有很大的區(qū)別。有些問(wèn)題由于理解的不同，也有些是使用要求不合理而引起的，現(xiàn)在是值得我們討論和研究，使機(jī)組更加合理完善。
(1)容量和參數(shù)
技術(shù)引進(jìn)以后鍋爐的設(shè)計(jì)容量和參數(shù)起了變化，常用如表5所示。
經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)，汽輪機(jī)的熱耗已大幅度降低，在300MW額定工況下，主蒸汽流量只需874t/h，因此配300MW機(jī)組的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量是否還需要1025t/h。
另外，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽出口溫度均為541℃，而原國(guó)家參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)均以540℃為準(zhǔn)，因此造成一些矛盾，是否統(tǒng)一到540℃．
(2)高加切除問(wèn)題
現(xiàn)國(guó)內(nèi)用戶要求在高加切除時(shí)能帶額定負(fù)荷，即300MW機(jī)組要在高加解列時(shí)帶300MW電負(fù)荷。這一問(wèn)題提出是在若干年之前，高加可靠性較差，經(jīng)常解列，用電負(fù)荷又很緊張，要求多發(fā)電情況下，希望高加切除時(shí)仍能帶到額定負(fù)荷。這是很不經(jīng)濟(jì)又影響鍋爐壽命的工況，現(xiàn)在可以重新討論要不要這一要求。目前情況已有很大變化，高加設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定，很少發(fā)生事故，用電負(fù)荷也不緊張，并經(jīng)常降低負(fù)荷運(yùn)行，
(3)過(guò)熱器一級(jí)噴水問(wèn)題
引進(jìn)技術(shù)300MW、600MW的控制循環(huán)鍋爐，過(guò)熱器系統(tǒng)采用一路一級(jí)噴水調(diào)溫，這一先進(jìn)技術(shù)已在世界幾百臺(tái)鍋爐上使用，技術(shù)成熟，對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行帶來(lái)了許多方便，這由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)控制技術(shù)沒(méi)有跟上和運(yùn)行人員的習(xí)慣性的問(wèn)題，不得不在過(guò)熱器系統(tǒng)上增加噴水點(diǎn)，成為二級(jí)噴水調(diào)溫。但是目前已完全可以解決，采用一級(jí)噴水調(diào)溫，其調(diào)節(jié)品質(zhì)完全達(dá)到要求。
(4)緊急放水
我國(guó)大小鍋爐均設(shè)有緊急放水的接口，在過(guò)去小容量鍋爐中緊急放水作為保證鍋筒水位穩(wěn)定的一個(gè)措施，即當(dāng)水位超過(guò)高水位時(shí)，緊急放掉一部分水。但是現(xiàn)代高參數(shù)大容量鍋爐的情況已完全不同了，水位控制和保護(hù)已十分先進(jìn)、可靠，另外高參數(shù)大容量鍋爐在運(yùn)行中緊急放水時(shí)，不但使鍋爐循環(huán)破壞，受熱面受損傷，并有可能發(fā)生重大事故，因此在引進(jìn)控制循環(huán)鍋爐中所設(shè)置的Ø100mm口徑的緊急放水只作為水壓試驗(yàn)后，或停爐冷態(tài)時(shí)放水之用。
( 5)水位表問(wèn)題
目前鍋爐鍋筒上設(shè)置很多水位表接口，有些工程多達(dá)十多套，不但裝有就地水位表和差壓式遠(yuǎn)程水位表，還裝設(shè)若干套電接點(diǎn)水位表。這樣多的配置，不一定給鍋筒水位帶來(lái)絕對(duì)安全。因?yàn)楦鞣N水位表之間存在水位指示的差異，沒(méi)有經(jīng)過(guò)細(xì)仔的校正，反而成為發(fā)生事故的隱患。所以應(yīng)當(dāng)減少數(shù)量和品種，建議配置兩對(duì)就地水位表，4對(duì)壓差或遠(yuǎn)程水位表即可，取消電接點(diǎn)水位表。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、
秸稈顆粒機(jī)
2、
木屑顆粒機(jī)
3、
秸稈壓塊機(jī)
