CFB鍋爐水冷壁爆管頻繁的原因分析

摘要：文章對某2X422T/h CFB鍋爐水冷壁爆管頻繁的原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為造成鍋爐爆管頻繁的主要原因是鍋爐床料質(zhì)量低下及一、二次風(fēng)量和配比不正確，導(dǎo)致鍋爐管壁磨損嚴(yán)重引起爆管，最后提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐；水冷壁；爆管；床料；物料循環(huán)

中圖分類號：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0088-03

1 概述

某2X422T/h CFB鍋爐發(fā)電廠，兩臺機(jī)組投運(yùn)后非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)頻繁，機(jī)組可用率低下，其中鍋爐水冷壁管磨損嚴(yán)重（如圖1所示），造成爆管頻發(fā)。由于鍋爐水冷壁爆管泄漏造成的停機(jī)次數(shù)占總停機(jī)次數(shù)的25%左右，極大地影響了機(jī)組性能和使用壽命。

2 CFB鍋爐運(yùn)行的基本原理

CFB鍋爐的英文全稱是Circulating Fluidized Bed Boiler，就是循環(huán)流化床鍋爐，它以攜帶大量高溫固體顆粒物料的循環(huán)燃燒為重要特征。固體顆粒充滿整個(gè)爐膛，處于懸浮并強(qiáng)烈摻混的燃燒，爐膛出口的分離器將爐膛出口的絕大部分高溫的固體顆粒收集，由其下部的回料閥將它們再次送入爐內(nèi)參與燃燒，其運(yùn)行原理圖如圖2所示。

循環(huán)的燃燒方式，延長了燃料在爐膛內(nèi)的燃燒時(shí)間。與常規(guī)的煤粉爐懸浮燃燒過程比較，CFB爐膛內(nèi)的顆粒濃度遠(yuǎn)大于煤粉爐，顆粒與煙氣間的相對速度大，明顯區(qū)別于煤粉爐的氣力輸送式的煤粉懸浮燃燒。

3 鍋爐爆管頻繁的原因分析

3.1 鍋爐床料質(zhì)量低下，不符合設(shè)計(jì)要求，在循環(huán)過程中對管壁產(chǎn)生的磨損大大超出正常范圍

對于CFB鍋爐來說，要想達(dá)到理想的運(yùn)行狀態(tài)，床料的質(zhì)量非常重要。所謂床料的質(zhì)量，指的是床料的平均粒徑粗細(xì)。床料質(zhì)量高，意味著床料平均粒徑粗細(xì)合理，絕大部分床料能參與物料循環(huán)。

床料粒度過大，正常的一次風(fēng)量無法將床料吹起，長期運(yùn)行后大量的大粒度床料將會(huì)沉積在床層下部，影響整個(gè)床層的流化，使?fàn)t內(nèi)成為死床，床溫、床壓顯示異常，鍋爐參數(shù)無法維持，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成結(jié)焦。

床料粒度過細(xì)，將會(huì)增加爐內(nèi)的循環(huán)物料量，在分離器分離效率不變的情況下，外循環(huán)量增大。床料粒度過細(xì)也意味著入爐煤粒度過細(xì)，這樣容易造成旋風(fēng)分離器的后燃現(xiàn)象，導(dǎo)致分離器出口煙溫高于進(jìn)口煙溫。在高負(fù)荷時(shí)分離器內(nèi)溫度經(jīng)常達(dá)到1000℃以上，容易造成分離器內(nèi)壁掛焦，影響正?；亓涎h(huán)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成回料閥的堵塞。隨負(fù)荷變化，分離器溫度也會(huì)發(fā)生大幅變化，對分離器內(nèi)部澆注料的安全運(yùn)行也十分不利。床料粒度過細(xì)，一、二次風(fēng)量配比不當(dāng)，會(huì)使大量燃燒不完全的碳粒子被煙氣帶走，增加飛灰含碳量，降低燃燒經(jīng)

濟(jì)性。

通常情況下，CFB鍋爐床料顆粒的平均粒度在20～300μm之間，與之相對應(yīng)的循環(huán)灰的平均粒度應(yīng)在100～150μm之間，粒度質(zhì)量越好，鍋爐性能越優(yōu)。

通過檢測，本電廠鍋爐床料循環(huán)灰粒徑分布如圖3所示，從圖中可看出，循環(huán)灰的平均粒度應(yīng)大于200μm，已大于鍋爐設(shè)計(jì)要求的平均粒度值，在循環(huán)過程中對管理的磨損也會(huì)大大超出正常范圍，管壁磨損后引起泄漏，引發(fā)爆管，從而不得不停爐處理。

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，循環(huán)物料的砂子粒度粗細(xì)不均、硬度太高，不符合規(guī)范規(guī)定，且含有大量石塊、巖礁等不易燃燒物。

3.2 鍋爐一、二次風(fēng)量和配比不正確，尤其是一次風(fēng)壓、風(fēng)量過大，影響了鍋爐效率，加劇了水冷壁磨損CFB

鍋爐的風(fēng)量由一次風(fēng)、二次風(fēng)和其他流化風(fēng)量組成。一次風(fēng)經(jīng)爐膛底部的布風(fēng)板送入爐膛，首先是流化床料，其次提供燃燒初期的氧量供應(yīng)，將密相區(qū)產(chǎn)生的熱量帶到稀相區(qū)，維持一定的床層溫度，保證爐膛的熱量傳遞。二次風(fēng)在布風(fēng)板之上0.5～3m（下層二次風(fēng)位置較低）左右的位置送入爐膛，風(fēng)速較高、穿透力較強(qiáng)，和密相區(qū)未燃盡的碳粒、一氧化碳?xì)怏w等混合，提供燃燒所需要的空氣。如圖4所示，循環(huán)流化床鍋爐的一、二次風(fēng)量隨鍋爐負(fù)荷的變化而變化，其他風(fēng)量基本保持穩(wěn)定，不隨鍋爐負(fù)荷變化而變化。

循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)量控制要求較高，調(diào)整原則一般應(yīng)在一次風(fēng)滿足流化的前提下，相應(yīng)地調(diào)整二次風(fēng)。通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量及配比，使煤在爐膛內(nèi)充分燃燒。一次風(fēng)量是保證床料正常流化和調(diào)節(jié)爐溫的最主要且非常有效地手段之一。一次風(fēng)量偏少時(shí)，一是床料流化不好；二是達(dá)不到密相區(qū)燃燒需要的氧量，燃料放熱量少，過低時(shí)床溫下降；三是從密相區(qū)攜帶出的熱量少，也可使床溫升高而發(fā)生結(jié)焦。當(dāng)一次風(fēng)量過大時(shí)，從密相區(qū)攜帶出的熱量大于燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，床溫也要下降，同時(shí)，煙氣流速也較大，對受熱面磨損加劇。

通過檢測，本電廠鍋爐一次風(fēng)壓和風(fēng)量都過大，如圖5所示，這主要是由于床料質(zhì)量低下引起的，一方面床料的粒度過大，另一方面床料中混有巖石等不易燃燒物，當(dāng)循環(huán)量不足時(shí)，必然要加大一次風(fēng)量，但風(fēng)量過大，就會(huì)加劇受熱面的磨損，從而導(dǎo)致鍋爐管壁受損，引發(fā)爆管。

4 鍋爐爆管頻繁的解決措施

4.1 提高鍋爐床料的質(zhì)量

加強(qiáng)煤質(zhì)管理和監(jiān)控，從源頭上把關(guān)，采購優(yōu)質(zhì)煤，減少爐煤中的石塊。發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)變化，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證機(jī)組繼續(xù)安全運(yùn)行。運(yùn)行人員應(yīng)對床溫、床壓測點(diǎn)進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)爐內(nèi)床溫、床壓變化正確判斷爐內(nèi)的硫化、結(jié)焦?fàn)顩r，并應(yīng)加強(qiáng)對入煤粒度的監(jiān)視，燃料、除灰過程建立燃煤粒度超標(biāo)預(yù)警制度，保證入煤粒度合格，一發(fā)現(xiàn)粒度不合格，應(yīng)立即要求燃料進(jìn)行調(diào)整。

另外，充分利用從爐膛排出的底渣及正常投用石灰石系統(tǒng)，可大大緩解對管壁的磨損。從爐膛排出的底渣大部分是煤燃燒后的灰渣和少量沙，灰渣的硬度相對沙子小，因此把渣倉中的底渣篩選后打入加沙坑，通過加沙系統(tǒng)加入爐膛作為補(bǔ)充床料，不足部分加新沙，對減輕磨損有很大作用。且根據(jù)試驗(yàn)證明，在循環(huán)流化床鍋爐中加入石灰石后，床料中CaSO4含量升高，床料平均硬度下降，對受熱面沖蝕磨損速率明顯降低，因此，正常投用石灰石系統(tǒng)，保證石灰石投用的連續(xù)性，石灰石與床料混合后既可解決脫硫問題，又可緩解床料中的沙子對管壁的磨損，防止鍋爐爆管。

4.2 正確調(diào)節(jié)鍋爐一、二次風(fēng)量及配比，保證床料正常流化

CFB鍋爐配風(fēng)有一次風(fēng)和二次風(fēng)，一般一次風(fēng)與二次風(fēng)的設(shè)計(jì)比例為60%～55%和40%～45%，一次風(fēng)保證物料的流化，二次風(fēng)保證燃料燃燒所需氧量和物料的充分混合，強(qiáng)化燃燒。在CFB鍋爐的運(yùn)行中，通過調(diào)整一、二次風(fēng)的配比有效地調(diào)整鍋爐的負(fù)荷，從而有效地控制爐內(nèi)的燃燒和傳熱。

鍋爐床料質(zhì)量低、流化不好時(shí)，只能加大一次風(fēng)的運(yùn)行，維持合理的過量空氣系統(tǒng)，同時(shí)減少二次風(fēng)的開度。由于二次風(fēng)量較小，上部物料濃度增大，從而引起水冷壁的磨損。運(yùn)行中在保證流化的前提下，應(yīng)盡量降低一次風(fēng)，增大二次風(fēng)，根據(jù)煤質(zhì)及時(shí)做出調(diào)整，發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)粒度較細(xì)時(shí)，及時(shí)調(diào)整一、二次風(fēng)的配比，增加二次風(fēng)的比例，降低上部物料濃度，從而減少磨損，減少爆管的可能性。

5 結(jié)語

本文分析了某2X422T/h CFB鍋爐水冷壁爆管頻繁的主要原因：一是由于鍋爐床料質(zhì)量低下所致；二是由于一、二次風(fēng)量和配比不正確所致。故提高鍋爐床料的質(zhì)量，正確調(diào)節(jié)鍋爐一、二次風(fēng)量及配比才能有效地降低管壁磨損，從而有效地防止鍋爐

爆管。

另外，對于已發(fā)生爆管的鍋爐，要及時(shí)更換已損壞的管子和修補(bǔ)已損壞的防磨澆注料層，并定期對機(jī)組進(jìn)行必要、正確的檢修維護(hù)，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行人員對機(jī)組的監(jiān)督和巡檢力度。鍋爐水冷壁磨損后泄漏并不是瞬間就爆管的，是有一個(gè)過程的，在發(fā)現(xiàn)有泄漏時(shí)就應(yīng)該有意識地進(jìn)行停爐操作，不要等到泄漏量增大后造成鍋爐MFT、機(jī)組跳閘。發(fā)現(xiàn)鍋爐堵煤、高壓風(fēng)機(jī)壓力等一些參數(shù)異常時(shí)，運(yùn)行人員需認(rèn)真監(jiān)視相應(yīng)參數(shù)的變化，及早進(jìn)行調(diào)整，避免發(fā)生MFT跳閘現(xiàn)象，從而保證機(jī)組的安全穩(wěn)定

運(yùn)行。

作者簡介：成媛媛（1978-），女，江蘇人，中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司工程師，研究方向：項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）