循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中存在的問題及處理方法

周治敏

（安順市宏盛化工有限公司，貴州安順 561007）

0 引 言

安順市宏盛化工有限公司是一家合成氨生產(chǎn)能力為200kt／a的煤化工企業(yè)。公司原有1臺(tái)20t／h循環(huán)流化床鍋爐，2007年因擴(kuò)大生產(chǎn)能力又新上了2臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐（1臺(tái)20t／h，1臺(tái)15t／h）。新上的2臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐幾經(jīng)周折、整改后，才得以正常運(yùn)行，企業(yè)不僅吃盡了苦頭，還造成了一定程度的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)將鍋爐運(yùn)行過程中存在的問題及處理方法簡(jiǎn)介如下。

1 鍋爐的基本情況

以新上20t／h鍋爐為例進(jìn)行介紹，其設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

（1）額定蒸發(fā)量20t／h。

（2）設(shè)計(jì)蒸汽壓力1.6MPa（絕壓）。

（3）布風(fēng)板面積6.12m2，布風(fēng)板上設(shè)置1 146只風(fēng)帽（其中，每只風(fēng)帽鉆12個(gè)風(fēng)眼的有564只，鉆8個(gè)風(fēng)眼的有582只），風(fēng)眼直徑φ4.5mm，通風(fēng)面積S＝0.181 6m2。

（4）蒸汽過熱器換熱面積116.2m2（60根φ38×3.5mm蛇形過熱管，蒸汽流通面積0.045 26m2，材質(zhì)12Cr1MoVG）。

（5）設(shè)計(jì)過熱蒸汽溫度350℃。

（6）設(shè)計(jì)燃料為Ⅰ類劣質(zhì)煤（9 797kJ／kg，約2 343kcal／kg）。

（7）鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量17 671～25 916m3／h，全壓11 668～11 771Pa，配用電機(jī)132kW。

（8）引風(fēng)機(jī)風(fēng)量66 349～72 381m3／h，全壓4 638～4 481Pa，配用電機(jī)160kW。

2 初期點(diǎn)火試燒存在的問題

新上20t／h循環(huán)流化床鍋爐在安裝、試壓、烘爐完畢后，于2008年4月25日進(jìn)行試燒，多次點(diǎn)火試燒不成功；2008年5月21日鍋爐廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)再次試燒，兩次亦未成功。試燒時(shí)出現(xiàn)以下情況。

（1）分離器頂部煙氣溫度高達(dá)1 000～1 050℃，引起分離器頂部結(jié)焦（燃煤粒度均在指標(biāo)范圍內(nèi)）。

（2）沸騰段物料沸騰狀況不好，數(shù)次試燒均不到24h即發(fā)生結(jié)焦、“死爐”現(xiàn)象。

（3）下渣管處有結(jié)焦現(xiàn)象。

據(jù)試燒現(xiàn)象，結(jié)合設(shè)備狀況進(jìn)行分析，存在如下問題。

（1）由于水冷壁管設(shè)置的防磨澆注料段過長(zhǎng)（我公司為減少爐膛內(nèi)部膜式壁的沖刷磨損，在得到鍋爐制造單位同意的前提下，主爐膛內(nèi)的膜式壁全部澆注了防磨材料），減少了吸熱量而造成結(jié)焦。

（2）與鍋爐廠家技術(shù)人員商量，認(rèn)為沸騰狀況不佳是因風(fēng)帽存在問題。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，風(fēng)帽孔徑設(shè)計(jì)圖上為φ4.5mm，實(shí)物為φ5.0mm，由此造成風(fēng)帽通風(fēng)面積過大，風(fēng)眼風(fēng)速不夠而引起沸騰段物料沸騰狀況不佳。建議減少風(fēng)帽，以期提高風(fēng)眼風(fēng)速而實(shí)現(xiàn)較好的沸騰狀態(tài)。

（3）下渣管處風(fēng)帽布置較稀。

3 整改措施

3.1 第一次整改措施

針對(duì)上述3個(gè)方面的問題，經(jīng)研究，決定采取如下措施。

（1）拆除膜式壁上1.5m長(zhǎng)范圍內(nèi)的防磨澆注料，增加其吸熱量。

（2）拆除靠爐膛后端布風(fēng)板上的風(fēng)帽80只（其中，12個(gè)風(fēng)眼的40只，8個(gè)風(fēng)眼的40只），下渣管處增加6只12個(gè)風(fēng)眼的風(fēng)帽。處理后，12個(gè)風(fēng)眼的風(fēng)帽530只，8個(gè)風(fēng)眼的風(fēng)帽542只，總風(fēng)眼數(shù)為10 696個(gè)。

（3）爐膛后端拆除風(fēng)帽的布風(fēng)板處用耐火磚及耐火混凝土垂直往上砌筑500mm后，用耐火混凝土向上逐漸平滑過渡到與爐膛后墻相銜接，為防止沖刷，其表面澆上50mm厚的防磨澆注料。

按上述處理方法整改結(jié)束后，2008年6月3日再次試燒，試燒成功，鍋爐投入生產(chǎn)使用。

經(jīng)過20天的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)爐子溫度不易控制，溫度波動(dòng)很大，主要反映在以下方面。

（1）進(jìn)入過熱器煙氣溫度仍然較高，一般為950～980℃。

（2）鍋爐比較 “嬌”氣，對(duì)燃料煤的粒度比較敏感，特別是對(duì)入爐風(fēng)量及料層的要求更為苛刻。據(jù)操作總結(jié)得知：入爐風(fēng)量一般必須控制在風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量的55%～60%（即入爐風(fēng)量為14 254～15 550m3／h），且料層只能控制在400～430mm，鍋爐才能維持運(yùn)行；當(dāng)料層高于430mm時(shí)，料層沸騰狀態(tài)很差；而料層控制過低，下渣時(shí)溫度波動(dòng)很大，容易結(jié)焦、熄火；風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量低于55%，料層沸騰不起來，控制在60%時(shí)則出現(xiàn)進(jìn)入過熱器煙氣溫度過高的現(xiàn)象。也就是說該鍋爐的操作彈性很差，不易控制。

3.2 第二次整改措施

針對(duì)鍋爐操作彈性差的問題，分析問題還是出自風(fēng)帽上，風(fēng)帽風(fēng)眼處流速慢、壓頭低、風(fēng)量大，料層高了沸騰不好；料層低了能保證沸騰狀態(tài)，但分離器頂部煙氣溫度高，下渣時(shí)，爐膛溫度上漲很快，容易結(jié)焦而熄火。

2008年6月23日停爐再次整改。將設(shè)有12個(gè)風(fēng)眼的風(fēng)帽各堵兩眼（下渣口處12個(gè)風(fēng)眼的風(fēng)帽除外），風(fēng)眼總數(shù)由10 696個(gè)降至9 648個(gè)（通風(fēng)面積S＝0.189 3m2）。2008年6月26日鍋爐整改后投入使用。據(jù)操作總結(jié)：鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷開到48%時(shí)，料層可以控制在470mm左右；鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷開到60%時(shí)，料層可以控制在650mm左右。也就是說，當(dāng)入爐風(fēng)量控制在風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量的48%～62%之間時(shí)，通過對(duì)料層的調(diào)整，沸騰段物料的沸騰狀況能處于良好狀態(tài)，下渣時(shí)爐膛溫度比較穩(wěn)定，鍋爐操作彈性已有較大的提高。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，經(jīng)過風(fēng)帽風(fēng)眼的二次調(diào)整，操作過程中風(fēng)量及料層的調(diào)節(jié)范圍增大，鍋爐能正常、穩(wěn)定操作；同時(shí)，進(jìn)入蒸汽過熱器煙氣溫度亦有所下降，一般為930℃左右（但仍然偏高）。

4 鍋爐投入生產(chǎn)數(shù)月的情況

鍋爐正常投入生產(chǎn)后，2008年11月5日出現(xiàn)了蒸汽過熱器一根管爆裂的問題。經(jīng)分析，其原因是，進(jìn)入蒸汽過熱器的煙氣溫度過高，過熱器的蒸汽流通面積過大，蒸汽在管內(nèi)流速慢，并伴有偏流現(xiàn)象，過熱蒸汽溫度過高（390～400℃）。為了提高蒸汽在過熱器管內(nèi)的流速，消除偏流現(xiàn)象，同時(shí)達(dá)到降低過熱器管壁溫度的目的，當(dāng)月決定在集箱兩端共拆除19根過熱管。拆除后，按小時(shí)產(chǎn)蒸汽量20t計(jì)（絕壓12.8kgf／cm2，飽和蒸汽比容0.156 8m3／kg），飽和蒸汽在過熱管進(jìn)口端的流速?gòu)?9.18m／s提高到28.16m／s；生產(chǎn)中，過熱蒸汽溫度從原來的390℃降至340℃左右。在此條件下，2009年1月1日蒸汽過熱器管子仍有一根發(fā)生爆裂現(xiàn)象。2009年5月31日又有兩根蒸汽過熱管爆裂；停爐檢查，其中有2根管的外壁出現(xiàn)龜裂 “剝皮”現(xiàn)象，另一根屬焊接防磨片時(shí) “咬入”母管過深而爆管。

4.1 蒸汽過熱器多次爆管原因分析

拆除19根蒸汽過熱管后，過熱器的壽命雖然有所改觀，但在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)（2009年1月1日至2009年5月31日）仍然發(fā)生了兩次爆管事故。觀察爆管現(xiàn)象，多為管外壁龜裂剝落致使管壁厚度減薄而爆裂。這說明管子的壁溫仍然過高，而引起管壁溫度高的原因仍是管內(nèi)蒸汽流速不夠高（如上文所述）和管外壁煙氣溫度過高。

管外壁煙氣溫度高是鍋爐本身結(jié)構(gòu)所致。新上20t／h循環(huán)流化床鍋爐與舊20t／h循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)上存在一定的差異：舊鍋爐煙氣在進(jìn)入蒸汽過熱器之前先通過一排爐水循環(huán)管，吸收熱量后再進(jìn)入過熱器；新鍋爐沒有設(shè)這一排熱水循環(huán)管，造成蒸汽過熱器煙氣溫度比舊鍋爐蒸汽過熱器處煙氣溫度高55～65℃（舊鍋爐蒸汽過熱器處煙氣溫度860～870℃，新鍋爐蒸汽過熱器處煙氣溫度920～935℃），在相同材質(zhì)的情況下，煙氣溫度過高影響了蒸汽過熱器的使用壽命。

4.2 蒸汽過熱器的整改方案

（1）對(duì)現(xiàn)用過熱器采取再堵管并拆除過熱管的辦法，減小蒸汽流通截面，增大管內(nèi)蒸汽流速。2009年6月5日，再堵10根過熱管，飽和蒸汽在過熱管進(jìn)口端的流速?gòu)闹暗?8.16m／s提高到37.18m／s（過熱器換熱面積60m2）。

（2）針對(duì)管外壁煙氣溫度高的問題，擬采用舊20t／h爐的結(jié)構(gòu)，從根本上解決過熱器處煙氣溫度高的問題，即煙氣在進(jìn)入過熱器之前先通過一排爐水循環(huán)管吸收一定熱量后再進(jìn)入過熱器，這樣，進(jìn)入過熱器的煙氣溫度可以降低55～65℃，但實(shí)施此方案工作量大（涉及到集箱的更換；爐水下降管的改造；爐墻打洞、堵洞；增加鍋爐管等），停爐時(shí)間長(zhǎng)，最終沒采納此措施。為了保證鍋爐長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行，通過減少燃料中細(xì)粉的含量來控制蒸汽過器處煙氣溫度，延長(zhǎng)蒸汽過熱器的使用壽命。

5 結(jié) 語

新上鍋爐經(jīng)過幾次整改，現(xiàn)已正常使用2年，其溫度容易控制，操作彈性大，加減負(fù)荷相當(dāng)穩(wěn)定，過熱器也未出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。

據(jù)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議或意見。

（1）使用單位在選用循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，要注意所選鍋爐的結(jié)構(gòu)是否合理、實(shí)用，主要可從以下幾個(gè)方面考慮：①換熱效果；②分離效果；③過熱器處的煙氣溫度；④過熱器設(shè)計(jì)的合理性，包括材質(zhì)的選用、管子規(guī)格及數(shù)量、換熱面積、蒸汽在過熱器內(nèi)的流速（據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn)，飽和蒸汽在過熱管進(jìn)口端的流速取40～42m／s為宜）；⑤燃煤燃燒情況；⑥鍋爐排煙溫度；⑦ 人孔布置位置及數(shù)量能否滿足實(shí)際需要；⑧煙氣夾帶的粉塵對(duì)鍋爐部件的沖刷，沖刷大的地方是否采取防磨措施。

（2）鍋爐零部件進(jìn)廠時(shí)嚴(yán)格按圖紙檢查其相關(guān)數(shù)據(jù)，尺寸不符不但影響安裝進(jìn)度，而且還嚴(yán)重影響鍋爐的正常操作，延緩開車時(shí)間，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。