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通用烘爐方案
1 前言
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐運行中，爐膛及物料循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)襯表面長期承受高濃度循環(huán)固體爐料沖刷，對耐火耐磨內(nèi)襯材料的性能提出了嚴(yán)格的要求。耐火耐磨內(nèi)襯材料施工后的烘干過程直接關(guān)系到內(nèi)襯材料的施工質(zhì)量和性能。傳統(tǒng)的燃木柴加啟動油燃燒器的烘爐方法已經(jīng)難以用于大型CFB鍋爐烘爐。哈爾濱新富華烘爐技術(shù)服務(wù)公司采用新的烘爐工藝——高溫?zé)煔?熱煙氣)烘爐法，完全滿足了大型CFB鍋爐烘爐的要求。實踐證實熱煙氣烘爐法不僅能確保烘爐質(zhì)量，還能省工、省時、省(燃)料是目前****進的烘爐工藝。
一般來說，烘爐就是通過分階段地加熱升溫、恒溫烘烤，蒸發(fā)出耐火耐磨材料中的游離水和結(jié)晶水，使?jié)沧⒘瞎袒尚�，以達到鍋爐正常運行要求的物理、機械性能。本方案僅用于以蒸發(fā)出耐火耐磨材料中水分為主的中、低溫烘爐階段。
2 熱煙氣烘爐機理
CFB鍋爐中有多處由耐火耐磨材料構(gòu)成的內(nèi)襯在現(xiàn)場施工，不可避免的存有游離水、結(jié)晶水等不同形態(tài)的水分。在受熱升溫過程中，水分迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生的汽壓超過材料的結(jié)合力，使?fàn)t內(nèi)襯裂損壞，甚至可能造成大面積內(nèi)襯倒塌，再如初始熱膨脹過快、不均勻，也會由于熱應(yīng)力而使內(nèi)襯受到損壞。因此，內(nèi)襯材料的干燥——烘爐是新施工或大修后的CFB鍋爐啟動運行前的一項重要工作，烘爐質(zhì)量直接影響耐火耐磨內(nèi)襯的壽命和CFB鍋爐運行可靠性。
一般來說，烘爐要實現(xiàn)的目標(biāo)是：
(1)使耐火耐磨材料內(nèi)的水分緩慢蒸發(fā)析出，而且得到充分的干燥，避免水分快速蒸發(fā)而導(dǎo)致內(nèi)襯損壞;
(2)加熱到一定溫度，使耐火耐磨內(nèi)襯材料充分固化，保持耐火耐磨層的高溫強度和穩(wěn)定性，提高耐火耐磨層強度;
(3)使耐火耐磨層緩慢、充分、而又均勻地膨脹，避免耐火耐磨層由于熱應(yīng)力集中或耐火耐磨材料晶格轉(zhuǎn)變時膨脹不均勻造成耐火耐磨層損壞等。
總之，耐火耐磨內(nèi)襯的干燥要點是緩慢和均勻地可控加熱。
在沒有熱煙氣烘爐工藝之前，國內(nèi)通常以木柴(木炭)加燃油來完成烘爐過程：在限定的部位點燃木柴，待溫度升至一定值后，再點燃啟動油燃燒器，提高并維持烘爐所需要的溫度。受木柴燃燒點、投入工作勞動強度大、啟動油燃燒器火焰溫度高、熱負荷集中等條件所限，無法實現(xiàn)緩慢、均勻加熱升溫的烘爐過程，CFB鍋爐很多部位受結(jié)構(gòu)條件的限制，不可避免成為烘不到的“死角”，烘爐質(zhì)量難以保證。
熱煙氣烘爐法烘爐工藝的要點如下：
①溫度可控，以熱煙氣作為熱源，使內(nèi)襯材料獲得緩慢的加熱過程，嚴(yán)格遵循耐火耐磨內(nèi)襯材料水分緩慢均勻析出的規(guī)律，控制干燥溫度和溫升速率，促使不同形態(tài)水分的順利析出。
�、跔t內(nèi)襯吸熱均勻，烘爐機在爐外產(chǎn)生熱煙氣，煙氣入爐內(nèi)后與爐內(nèi)襯主要為對流換熱，無火焰高溫輻射損壞爐墻。
�、蹮o烘爐 “死角”，將熱煙氣直接通入爐內(nèi)需烘干的部位，徹底****回料系統(tǒng)的分離器及其進、出口，回料器和豎管、斜腿以及冷渣器等部位在傳統(tǒng)烘爐方法中形成的“死角”。
3 烘爐前應(yīng)具備的條件
3.1鍋爐及系統(tǒng)應(yīng)具備的條件
3.1.1鍋爐內(nèi)所有的耐火耐磨材料砌筑完畢，并自然養(yǎng)護7天以上;
3.1.2 為防止煙氣及熱量散失，除熱煙氣通入孔外，其余門孔應(yīng)堵嚴(yán)：
3.1.3鍋爐煙氣系統(tǒng)安裝完成;
3.1.4 DCS煙溫測量系統(tǒng)校準(zhǔn)并具備投運條件;
3.1.5 給水泵調(diào)試完畢并具備投運條件;
3.1.6 鍋爐水位監(jiān)視系統(tǒng)調(diào)試完畢并具備投運條件。
3.2烘爐機所需條件
3.2.1燃料：××，臨時燃料系統(tǒng)見附件3。
3.2.2電源：三相四線制380V，50A(每臺烘爐機)，電源線接入烘爐機控制箱;
3.3烘爐所需臨時系統(tǒng)
3.3.1臨時隔墻：
為使熱煙氣能集中加熱各部位內(nèi)襯材料，避免被水冷壁過多吸熱，同時也為節(jié)約燃料，在爐膛密相區(qū)出口、分離器出口和后煙井受熱面前裝設(shè)臨時隔墻，具體位置和設(shè)置方案視現(xiàn)場情況商定。
3.3.2排濕孔：
在床下點火燃燒器、旋風(fēng)分離器、旋風(fēng)分離器進出口煙道、回料閥等處外部筒體(或箱體)開足夠數(shù)量的排濕孔�？刹捎靡韵滦问介_孔：
每隔0.5m打一個Φ10圓孔;或每平方米切割出4條5mm×200mm長條形孔。
3.3.3臨時熱煙氣連接管道：
烘爐機熱煙氣連接管道為Φ×××××～××的碳鋼管，管道布置按實際情況確定，可參見附件2;管道外保溫材料采用硅酸鋁纖維氈，厚度不宜小于附件2要求的厚度。
臨時熱煙氣連接管道應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況安裝支撐。
3.3.4臨時煙囪：
如果鍋爐尾部煙道或引風(fēng)機不具備排煙條件，可以增設(shè)臨時煙囪。臨時煙囪應(yīng)保證烘爐煙氣排出，安裝在商定處，可以用δ=×mm的白鐵皮卷制，煙囪應(yīng)配置有調(diào)節(jié)擋板。
3.3.5 烘爐機備有××臺，可根據(jù)現(xiàn)場情況確定使用臺數(shù)，每臺烘爐機自重<1.5t，安裝現(xiàn)場應(yīng)具備起吊能力。
4 烘爐過程
耐火耐磨材料在干燥過程中，80℃~110℃時析出游離水，在200℃~330℃時析出結(jié)晶水。由于內(nèi)襯具有相當(dāng)?shù)暮穸龋志徛鶆蛭龀�、并使其體積達到穩(wěn)定狀態(tài)極為困難，干燥過程是烘爐的重要環(huán)節(jié)。
4.1烘爐機啟動
(1)啟動點火風(fēng)道烘爐機，以小氣量、低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大氣量，按升溫曲線升溫和保溫。
(2)啟動回料器斜腿烘爐機，以小氣量、低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大氣量，按烘爐曲線升溫和保溫。
(3)啟動分離器進口烘爐機，以小氣量、低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大氣量，按溫升曲線進行升溫和保溫。
(4)啟動爐膛烘爐機，以小氣量、低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大氣量，按溫升曲線進行升溫和保溫。
(5)啟動回料閥立腿烘爐機，以小氣量、低煙溫投運，穩(wěn)燃后逐步加大氣量，按溫升曲線進行升溫和保溫。
其余烘爐機的啟停根據(jù)溫度情況控制。
4.2 烘爐過程溫度測量控制
檢測溫度不直接測量耐火材料表面，而是測量煙氣的溫度。烘爐機出口煙氣溫度的控制有一定的范圍，允許溫升速率在±20℃的范圍內(nèi)波動。烘爐過程中，采用DCS系統(tǒng)的煙氣溫度測點，并以下列溫度作為各部位的烘爐特征溫度：
爐 膛 溫度：采用爐膛內(nèi)商定點(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
點火風(fēng)道溫度：采用點火風(fēng)道出口(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
分離器 溫度：采用分離器出口(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
回料閥 溫度：采用分離器立腿內(nèi)商定點(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
冷渣器 溫度：采用冷渣器內(nèi)商定點(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
外置床 溫度：采用外置床內(nèi)商定點(見附件5)的平均溫度作為烘爐溫度;
各處熱電偶檢測的平均煙氣溫度與預(yù)定烘爐曲線相比較，調(diào)節(jié)各處烘爐機的燃油量，使各處溫度盡量符合預(yù)定的烘爐曲線。
4.3鍋爐系統(tǒng)操
(1)烘爐前，鍋爐應(yīng)按規(guī)程上水至正常水位;
(2)烘爐期間，鍋筒壓力升高至××MPa時關(guān)閉排氣門(如有再熱器，再熱器排氣門除外)，根據(jù)需要進行升壓，烘爐中后期鍋筒壓力可能升高至×MPa;
(3)烘爐期間監(jiān)視尾部豎井的煙氣溫度;
(4)烘爐期間應(yīng)巡回檢查鍋爐和煙道膨脹，并記錄所有膨脹數(shù)據(jù);
(5)補水時更要注意鍋筒上下壁溫差不要超過××℃等。
4.4注意事項
(1) 所有烘爐溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)都作為記錄并將存檔。
(2) 排濕孔上方周圍應(yīng)留足夠排放空間，在鍋爐啟動后再封閉排濕孔。
(3) 在任何時間內(nèi)都應(yīng)該避免受熱面管子過熱或過燒。
4.5烘爐溫升曲線
新富華推薦上圖所示的通用烘爐曲線(也可以協(xié)商采用業(yè)主或耐火材料廠家要求的溫升曲線)。
5 烘爐機及溫度測點布置
新富華公司研制開發(fā)的 “****節(jié)能型烘爐機”主要特點為：
(1) 機體結(jié)構(gòu)先進，比傳統(tǒng)烘爐機節(jié)油20%～30%。
(2)烘爐機寬度僅為740mm，安裝時無需切割鍋爐現(xiàn)有平臺護欄。
(3) 一體式烘爐機起吊、安裝方便。
5.1 烘爐機的布置和數(shù)量
對×鍋×××MW機組 CFB鍋爐，根據(jù)現(xiàn)場情況和耐磨耐火澆注層的結(jié)構(gòu)，烘爐機的布置位置和數(shù)量如下：
l 分離器進口煙道共布置×臺烘爐機，每側(cè)分離器進口各×臺，連接管引入爐墻表面×××mm;
l 分離器出口煙道共布置×臺烘爐機，每側(cè)分離器出口各×臺，連接管引入爐墻表面×××mm;
l 回料器立腿共布置×臺烘爐機，每側(cè)的立腿布置×臺，從立腿底部的人孔門處引入后垂直向上;
l 爐膛共布置×臺烘爐機，分別從××口引入;
l 混合風(fēng)室×臺烘爐機，分別從人孔處引入;
l 點火風(fēng)道共布置×臺烘爐機，每臺點火風(fēng)道布置×臺，從點火油燃燒器處引入;
l 每臺冷渣器各布置×臺烘爐機，共×臺，分別從人孔處引入至第×風(fēng)室;
l 每臺外置床各布置×臺烘爐機，共×臺，分別從人孔處引入至第×風(fēng)室;
總計布置烘爐機××臺。
5.2 熱電偶
烘爐機出口煙氣溫度的監(jiān)控由烘爐機自帶;
鍋爐內(nèi)煙氣溫度監(jiān)控用鍋爐本體設(shè)計安裝的有關(guān)部位的熱電偶(見附件5)。
6 烘爐結(jié)果檢驗
5.為校驗烘爐效果和耐磨耐火澆注料的性能，在施工的同時制作模擬內(nèi)襯的試塊，試塊的結(jié)構(gòu)和數(shù)量見附件6。
根據(jù)國內(nèi)常規(guī)定的驗收方法，按烘爐取樣分析結(jié)果進行驗收，耐火、耐磨材料的殘余水分小于2.5%作為烘爐質(zhì)量的合格標(biāo)準(zhǔn)。