循環(huán)流化床鍋爐的常見故障探索

戴厚峰

摘 要：文章分為三個部分：首先從三個方面對循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)優(yōu)勢進行了分析，接著對循環(huán)流化床的發(fā)展現(xiàn)狀進行了梳理，最后為了提高循環(huán)流化床鍋爐運行的穩(wěn)定性，筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗對于此類型鍋爐常見的故障問題進行了具體的闡釋，并對此給出了應(yīng)對的方案，這對于提升循環(huán)流化床鍋爐的工作效率有十分重要的現(xiàn)實意義，同時也對國內(nèi)同類型的機組設(shè)備的優(yōu)化與改造具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；故障；原因；措施

中圖分類號：TK228 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0102-02

循環(huán)流化床鍋爐是一種新型的節(jié)能環(huán)保鍋爐，具有高燃燒效率、適應(yīng)性強的特點，如今已經(jīng)在全世界的范圍內(nèi)得到了廣泛的發(fā)展應(yīng)用。如今，它已經(jīng)成為全球最為實用的燃煤設(shè)備之一，但隨著應(yīng)用范圍的增大，循環(huán)流化床鍋爐在安裝和運行的過程中也逐漸暴露出了一些問題，筆者在實際的工作中積累了一些操作經(jīng)驗，希望能夠為循環(huán)流化床鍋爐的正常運行提供可靠性。

1 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展優(yōu)勢

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式，和替他的燃燒技術(shù)相比有以下三方面的優(yōu)勢：

首先，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)能夠利用脫硫劑進行高校脫硫，這是循環(huán)流化床最為突出的優(yōu)點。通常情況下，循環(huán)流化床的溫度在852～950 ℃，這一溫度區(qū)間恰好是脫硫反應(yīng)效率最快的，若是石灰石和鈣流比適當?shù)臓顩r下，循環(huán)流化床的脫硫率可達到90%以上。同時，循環(huán)流化床鍋爐的二氧化硫與氮氧化物的排放量要遠遠小于煤粉爐，每年可節(jié)約的脫硫費用達幾百萬元；

其次，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒因為大量灰粒子的循環(huán)比較穩(wěn)定造成它占有的床料份額十分少。循環(huán)流化床的爐膛中，隨著爐膛面積的增大，物料在爐膛內(nèi)燃燒的時間會提升到幾分鐘。爐內(nèi)燃燒時間的延長，讓熱量的交換變得十分充分，這些都為新加入燃料的余熱和燃燒創(chuàng)造了很好的基礎(chǔ)。那些沒有燃燒完的煤粒經(jīng)過多次的循環(huán)燃燒之后，可以參與爐膛內(nèi)劇烈的熱量交換。因而，循環(huán)流化床不僅可以高效的燃燒各種煤料；

第三，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)流動的床料大多都是高溫灰渣，這些高溫灰渣在循環(huán)的過程中為新填入的煤料的燃燒創(chuàng)造必要的高溫條件，所以根本不需要添加任何的液體輔助燃料，它的最低燃燒負荷已經(jīng)達到了額定的30%，根本就不可能發(fā)生不能燃燒或者是熄火的狀況。也就是說，循環(huán)流化床的鍋爐負荷調(diào)節(jié)范圍比較廣，能夠適應(yīng)快速的變化需求。

2 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在我國的應(yīng)用實踐比較早，目前有多家鍋爐廠都和高校進行合作，不斷的對循環(huán)流化床進行技術(shù)研發(fā)。起初，循環(huán)流化床鍋爐主要依賴于國外的先進技術(shù)，比如美、德、日等國家的循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展已經(jīng)相對成熟，它們所生產(chǎn)的鍋爐設(shè)備已經(jīng)投入了商業(yè)運營中。通過對這些先進國家的鍋爐技術(shù)的引進，我國快速的吸收了先關(guān)的技術(shù)工藝，我國循環(huán)流化床鍋爐也正朝著參數(shù)高、機組大的方向發(fā)展著。

在國家科研項目的支持下，我國一些大型的鍋爐制造廠已經(jīng)開始進行600 MW超臨界鍋爐的前期研發(fā)工作，并提出了先關(guān)的方案。如哈爾濱鍋爐廠在西安熱工研究院的協(xié)助下研制出了330 MW循環(huán)流化床鍋爐、四川的白馬循環(huán)流化床機組在2006年的時候投入了商業(yè)運營，如今600 MW流化床鍋爐也進入到了實際的建設(shè)階段。

總之，我國440T以下的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計與制造的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，截止到現(xiàn)在，全國投入運行的這類型號的循環(huán)流化床鍋爐機組已經(jīng)將近1 000臺，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為推動我國電力發(fā)展的一個重要動力。

3 循環(huán)流化床鍋爐的常見故障

3.1 爐管爆裂

爐管爆裂之后常常會噴發(fā)出大量的汽水，不僅會對爐墻形成激烈的沖擊，還會讓鍋爐在短時間內(nèi)嚴重缺水，這樣就會造成停爐的現(xiàn)象。爐管爆裂的原因可能有以下幾種原因：第一，水冷壁管的供水量不足。水冷壁下集箱的兩根進水管設(shè)計的不合理，會促使它們在同一水平面上，壁管受熱的不均勻會導(dǎo)致鍋爐水循環(huán)不流暢，從而致使管內(nèi)水量不足，爐管在高溫的作用下逐步變形、爆開；第二，鍋爐內(nèi)水的質(zhì)量不達標。通常情況下，鍋爐內(nèi)的水pH值應(yīng)該在9～11之間，硬度要小于0.03 mmol/L，不合格的水質(zhì)很容易致使管內(nèi)結(jié)垢、腐蝕，從而致使管壁變薄。

針對這些狀況，根據(jù)筆者多年來的工作經(jīng)驗，現(xiàn)提供以下解決方案：

第一，要將煤破碎機的齒輥間隙保持在10毫米左右，這樣可以最大限度的保證燃料煤粒度比較均勻。鍋爐風帽的通暢、一次風機和二次風機的運行都需要進行檢查，若是發(fā)現(xiàn)問題，需要對這些有問題的部件進行維修或是更換，這樣才能確保燃料的流化狀態(tài)是沒有異常情況的；

第二，水冷壁位于爐膛內(nèi)的正上方，和高溫形成直面接觸，在引風的作用下，參與燃燒的顆粒會對壁管表面形成直接的沖刷和摩擦，這樣就會造成壁管的受損與破壞。這時就需要采用全懸掛吊膜式的壁管結(jié)構(gòu)，同時在一些容易遭受損失的部位敷設(shè)一些耐磨材料；水冷壁管內(nèi)要保證不能出現(xiàn)斷水的情況，根據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的有關(guān)規(guī)定，鍋爐內(nèi)水的質(zhì)量還要符合一定的要求，同時還需要對那些不合理的管道重新進行優(yōu)化布置；若鍋爐被閑置過很長一段時間，就需要在重新啟動之前對其做好前期的維護、保養(yǎng)工作，比如鍋爐內(nèi)儲存的一些污水、廢物都需要進行清理，同時還需要放入一些石灰干燥劑。

3.2 流化床結(jié)焦

鍋爐在運行的過程中，床料流化正常的前提下床層溫度整體較高時，就會發(fā)生結(jié)焦的現(xiàn)象。在床料含碳量比較高的狀況下，風量與返料量若是得不到及時的調(diào)整，床層溫度就會大幅度的上漲，一旦超過灰熔點就會發(fā)生結(jié)焦；床層的整體溫度是低于灰渣變形溫度的，但若是局部存在超低溫的現(xiàn)象時，就會發(fā)生低溫結(jié)焦，這種狀況一般會出現(xiàn)在點火階段和壓火階段。除了這兩種結(jié)焦形式，還有一種漸進性的結(jié)焦形式，它是循環(huán)流化床鍋爐運行過程中最常見一種，也就是在各種運行參數(shù)都正常的情況下逐漸呈現(xiàn)出焦塊，有的堅硬無比、有的卻十分稀疏，在運行過程中是很難察覺到的。

造成這種結(jié)焦形式的原因可能有以下幾種：入爐的煤料度控制不好，出現(xiàn)不良流化和分層燃燒的現(xiàn)象；爐膛風帽失效，兩側(cè)床料流化的質(zhì)量不一，質(zhì)量較差的部分容易出現(xiàn)結(jié)焦。不管是哪種形式的結(jié)焦，焦狀物都會隨著時間的延長而加劇，致使流化變得更加困難，最終運行參數(shù)會出現(xiàn)波動，造成停爐事故。

根據(jù)本人多年的工作經(jīng)驗，現(xiàn)提供以下解決方案：

第一，點爐之前需要將爐膛內(nèi)的灰渣進行清理，根據(jù)風力的大小均勻的排出灰渣，為了保證返料的正常，返料箱內(nèi)的小灰也要及時排出。檢查風帽時需要注意他是否被堵塞，出現(xiàn)的異常情況也要進行及時處理。啟動鍋爐時需要進行常規(guī)的冷態(tài)流化實驗，確保床層整體分布要均勻；

第二，點爐時，要去保證在一定時內(nèi)升到500 ℃以上，若是床層溫度達不到標準，需要對引風量進行控制，這樣床層溫度達到900 ℃時就會呈現(xiàn)回落趨勢，這時就要根據(jù)實際的狀況控制煤的供應(yīng)量。若是床層溫度升到900 ℃以上還在繼續(xù)上漲，這就說明爐內(nèi)還可燃燒的燃料有很多，此時需要立即停止爐火，等到溫度低于800 ℃時再進行重啟；

第三，時刻觀察溫度表注意流化床左右的溫度差，若是溫度差很大，就說明燃料的流化是不正常的，下部可能存在沉積或是結(jié)渣的現(xiàn)象，這時就需要加大一次風量，及時的清除爐渣，若是排渣出現(xiàn)了異常，需要立即停止鍋爐。

3.3 燃料外循環(huán)和旋風分離器問題

燃料外循環(huán)是只鍋爐內(nèi)燃燒的煤料飛出了爐膛，在旋風分離器的分離之下，那些沒有燃燒的大顆粒物質(zhì)會回到爐內(nèi)進行二次燃燒的現(xiàn)象。在實際操作的過程中，出現(xiàn)這種故障時會致使床層溫度和壓力波動很大，從而造成鍋爐運行的不穩(wěn)定。造成這種現(xiàn)象的原因可能是因為返料風室內(nèi)積灰太多造成燃料煤流化狀況不佳，返料出現(xiàn)異常。

另外，布風板上風帽被損壞和風量調(diào)節(jié)的不合理也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，點爐之前需要對返料風室內(nèi)的沉積物進行徹底清理，這樣才能保證風帽的通常。在鍋爐運行的過程中需要對返料風及時進行調(diào)節(jié)，這樣才能確保燃料經(jīng)過旋風分離器分離之后能夠自由落入返料箱內(nèi)，正常進入爐膛。旋風分離器的結(jié)構(gòu)都比較簡單，是循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用最為廣泛的一種分離設(shè)備。在實際的操作過程中，旋風分離器的工作效率是衡量工作性能的一項重要指標，它分離的效率與形狀、結(jié)構(gòu)、入口氣體速度都有著十分密切的關(guān)系。若是分離器的工作效率低于設(shè)計值，就會造成那些沒有燃盡的顆粒不能有效燃燒，發(fā)揮不出鍋爐的節(jié)能目標。同時，飛灰量的加劇會造成尾部受熱面積的大幅度磨損，從而增加除灰設(shè)備的消耗。另外，進入循環(huán)回路的灰量降低，會致使循環(huán)量的下降，這樣床溫不僅得不到有效的控制，還會影響鍋爐的運行性能。針對上述情況，我們除了定期對分離器的各個部位進行檢查外，還需要對燃煤料進行檢查。鍋爐供煤時所含的顆粒大小比例若是在合理的數(shù)值范圍內(nèi)，就會改善分離器的角度，從而提升煙氣的流通速度，增強分離器的工作效率。

4 結(jié) 語

目前，循環(huán)流化床基于自身的環(huán)保與經(jīng)濟特性在我國的電力領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的普及和發(fā)展，這種新型燃燒形式的鍋爐因為技術(shù)的不純熟，在運行過程中逐漸的暴露出一些設(shè)備與操作方面的問題，根據(jù)文章的介紹，我們可以看出循環(huán)流化床鍋爐運行過程中出現(xiàn)的各種故障是因為各個不確定的因素導(dǎo)致的。筆者結(jié)合自身多年的一線工作經(jīng)驗，對爆裂、結(jié)焦、燃料外循環(huán)與旋風分離器的異常原因進行了具體的分析，并提供了合理的解決方案。循環(huán)流化床鍋爐在發(fā)生故障時若是第一時間得到了有效的解決，便會整體提升鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性，從而為企業(yè)此類型號的鍋爐運行穩(wěn)定提供了技術(shù)參考。

參考文獻：

[1] 劉德昌，陳漢平，張世紅，等.循環(huán)流化床鍋爐運行及事故處理（第一版）

[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 王玉君.循環(huán)流化床鍋爐常見故障及預(yù)防[J].科技導(dǎo)向，2011，（5）.

[3] 趙翔，王安琪.循環(huán)流化床鍋爐常見故障與處置方案[J].選煤技術(shù)，

2015，（5）.

[4] 王曉暉，董秦，田正斌，等.循環(huán)流化床鍋爐的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].能源研究及 信息，2006，（3）.

[5] 中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會.劣質(zhì)煤流化床灰渣綜合利用[A].

循環(huán)流化床鍋爐學術(shù)交流會論文選編[C].1993.