關(guān)于火電廠循環(huán)流化床鍋爐的常見故障與預(yù)防對(duì)策探討

陳好衛(wèi)

（國能寧東第一發(fā)電有限公司，寧夏 銀川 750000）

隨著科技的進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐的性能日益提高，具有燃燒效率高、成本低、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、燃料適應(yīng)性廣、污染物排放少等優(yōu)點(diǎn)，受到眾多行業(yè)的歡迎，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計(jì)、使用上還存在先天的缺陷，使得它在使用中容易出現(xiàn)磨損、結(jié)焦、點(diǎn)火效率低、分離效率低等問題。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的常見故障進(jìn)行了歸納和分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防維修措施，可以有效地提高其運(yùn)行的可靠性，減少設(shè)備的停機(jī)。

1 循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用現(xiàn)狀與必要性

循環(huán)流化床鍋爐具有廣泛的適應(yīng)性、小的爐膛面積、高燃燒效率、高排放等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)和國際上的許多商用場(chǎng)合都得到了廣泛的應(yīng)用。循環(huán)流化床燃煤鍋爐作為清潔煤技術(shù)中的一種成熟的技術(shù)，因其煤種適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高、爐內(nèi)脫硫脫氮等優(yōu)點(diǎn)，近年來，在我國潔凈煤發(fā)電領(lǐng)域處于優(yōu)先地位而被廣泛應(yīng)用。在實(shí)際使用中，流化床具有燃燒穩(wěn)定性和燃油適應(yīng)性，但是它不能確保各種性能差異很大的煤料的經(jīng)濟(jì)高效利用。煤炭電力供應(yīng)緊張，使得許多燃煤電廠不得不加入各種不同的煤種，尤其是質(zhì)量差的煤種，從而使整個(gè)電廠的熱效率降低，煤耗增大。但由于不同煤種的特性差異較大，國內(nèi)運(yùn)行人員缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)循環(huán)流化床的技術(shù)還沒有完全掌握，煤質(zhì)變化大，機(jī)組檢修和停機(jī)頻繁，導(dǎo)致其煤耗增加，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低。目前，循環(huán)流化床鍋爐的使用情況表明，節(jié)能必須根據(jù)目前的能源情況和目前的發(fā)電情況來進(jìn)行。其實(shí)，鍋爐節(jié)能的方法有很多種，比如，可以通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造來實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，也可以通過調(diào)整燃油的選擇，比如，適當(dāng)?shù)鼗旌媳壤齺硖岣咤仩t的熱效率。循環(huán)流化床鍋爐由于其特殊的水力特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高，脫硫效率高，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，但同時(shí)存在磨損大、廠用電高等問題，限制其發(fā)展。實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)的煤粉爐相比，循環(huán)流化床鍋爐在經(jīng)濟(jì)上存在著很大的差異，在相同工況下，循環(huán)流化床鍋爐的能耗比煤粉爐高，而電廠能耗比煤粉爐高。

2 循環(huán)流化床鍋爐的常見故障以及影響因素

2.1 磨損

循環(huán)流化床鍋爐在正常工作時(shí)會(huì)進(jìn)行高速度、高密度、高流速的循環(huán)工作，高速度的固體物質(zhì)會(huì)不斷地沖擊循環(huán)流化床鍋爐，導(dǎo)致內(nèi)部的金屬零件在高熱環(huán)境的不斷改變下，不斷地磨損。循環(huán)流化床鍋爐的磨損程度與鍋爐特性、煙氣流速、顆粒濃度、燃料特性等密切相關(guān)，磨損速率與煙氣流速、粒度、灰分等成正比，而風(fēng)量（一次風(fēng)量、二次風(fēng)量）的大小也會(huì)對(duì)水冷壁的磨損產(chǎn)生影響。轉(zhuǎn)速越高，對(duì)鍋爐的損傷越大；顆粒硬度越大、灰分越高磨損越大。如果不進(jìn)行嚴(yán)格的安裝和維修，對(duì)鍋爐的磨損也會(huì)造成一定的影響，比如，由于多次焊接造成的壁板凸起，會(huì)增大粒子的漩渦，從而使鍋爐的磨損更加嚴(yán)重。

2.2 結(jié)焦

常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐在使用過程中會(huì)發(fā)生結(jié)焦，特別是在高溫離心機(jī)的物料循環(huán)系統(tǒng)中結(jié)焦過程中產(chǎn)生的大量殘?jiān)鼤?huì)堵塞循環(huán)系統(tǒng)，另外，如果發(fā)生結(jié)焦，則會(huì)使鍋爐的阻力增大，從而對(duì)鍋爐的燃燒、換熱產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重地危及鍋爐的安全。通過實(shí)例分析發(fā)現(xiàn)造成鍋爐結(jié)焦的主要因素有以下幾點(diǎn)：（1）在著火階段，采用無煙煤、煤矸石等非易燃燃料，由于煤粉和通風(fēng)量的比例不合理，導(dǎo)致爐膛內(nèi)的油渣無法充分燃燒，形成殘?jiān)?，附著在鍋爐表面。（2）在鍋爐的材料循環(huán)系統(tǒng)中由于某些原因發(fā)生了漏氣，大量的外界氣體混入了旋風(fēng)管，使床料中的可燃物獲得充足的氧而開始燃燒，同時(shí)由于爐膛內(nèi)部的局部溫度太高，使其燃燒成焦炭。（3）由于煙塵少，在物料循環(huán)系統(tǒng)中不能迅速運(yùn)動(dòng)，而且從燃燒室出來的煤粉也會(huì)進(jìn)入回料，造成了爐渣的結(jié)焦；循環(huán)流化床鍋爐在操作過程中因回料器堵塞、回料機(jī)的突然停機(jī)和未得到及時(shí)的處置而引起的床料溫度不均勻、控制不當(dāng)而產(chǎn)生的結(jié)焦現(xiàn)象。

2.3 故障

物料分離系統(tǒng)將高溫物質(zhì)與氣流分開，再送入燃燒室，使燃燒室保持迅速流化，從而實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和充分反應(yīng)。在分離體系中分離器的分離效率直接關(guān)系到床層粒度、底渣粒度、燃料停留時(shí)間、飛灰和底渣的排放比例和整體經(jīng)濟(jì)效益。135 ～300MW 循環(huán)流化床鍋爐在使用過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生中間筒體和掛鉤變形，造成中間筒體脫落。由于循環(huán)流化床鍋爐是一種正壓燃燒鍋爐，大量的高熱量物質(zhì)（床料）在爐內(nèi)流動(dòng)，不僅給燃料和爐子提供了熱量，而且還會(huì)對(duì)受熱面和材料循環(huán)系統(tǒng)造成一定的沖擊，因此，對(duì)物料循環(huán)系統(tǒng)的耐磨、耐溫、耐壓性能都有很高的要求。循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)煤粉爐的不同之處在于原料循環(huán)系統(tǒng)、煤制備系統(tǒng)，其他如鋼結(jié)構(gòu)、受熱面、爐外管道、支吊架等可參考國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制造廠家要求和本公司的檢修工藝規(guī)程執(zhí)行。U 型閥屬自動(dòng)調(diào)整型非機(jī)械閥，是目前循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用最廣泛的一種物料回送裝置，是物料循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在運(yùn)行中其主要作用是把循環(huán)灰由壓力較低的分離器灰出口輸送到壓力較高的燃燒室，防止燃燒室煙氣反竄進(jìn)入分離器，而一旦出現(xiàn)煙氣從燃燒室經(jīng)返料器短路進(jìn)入旋風(fēng)分離器的現(xiàn)象，則說明回料系統(tǒng)的正常循環(huán)被破壞，回料閥也就無法完成其使命。隨著循環(huán)流化床鍋爐大量投入運(yùn)行，給煤系統(tǒng)故障成為影響機(jī)組正常運(yùn)行的主要威脅之一。常見的給煤系統(tǒng)故障主要體現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)給料閥堵塞、跳閘、煤倉粘煤、給煤機(jī)銷子斷、給煤機(jī)鏈條出現(xiàn)爬坡、斷鏈等。

3 循環(huán)流化床鍋爐常見故障的處理方法

3.1 磨損問題處理對(duì)策

為了防止磨損，充分利用循環(huán)流化床鍋爐的工作能力，可以通過下列方法來減小或避免磨損：（1）在循環(huán)流化床鍋爐的工作中應(yīng)該適當(dāng)?shù)販p小煙氣的流速，同時(shí)盡量減小流量，確保其正常工作。（2）加強(qiáng)對(duì)煤炭品質(zhì)的控制，在選用固體燃料時(shí)盡量選用粒度較均勻的固體燃燒材料，并盡量選用二級(jí)粉碎體系，以保證顆粒的均勻度，使之充分燃燒。（3）對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行定期的品質(zhì)維護(hù)，對(duì)出現(xiàn)磨損的部位進(jìn)行修理和更換。（4）對(duì)焊接、澆注、澆注、澆注、安裝和脫模等工序進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證金屬錨桿的耐磨性能。（5）嚴(yán)格地控制耐火材料的加熱曲線。

對(duì)于已經(jīng)安裝有檢修平臺(tái)的循環(huán)流化床鍋爐，水冷壁的檢修需要使用腳手架、檢修平臺(tái)或檢修吊籃。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的防磨性、防爆檢查要做到逢停即檢，并及時(shí)配合機(jī)組大修施工，及時(shí)對(duì)爐膛內(nèi)水冷壁、延伸墻、鰭片、防磨梁、澆注料進(jìn)行全面檢查。（1）對(duì)水冷壁和鰭片進(jìn)行密封、光滑的檢查，主要包括水冷壁和延長壁鰭片的內(nèi)外兩面均焊，水冷壁對(duì)接無錯(cuò)口，鰭片無漏焊，焊件焊痕不留，防止產(chǎn)生漩渦和回流。（2）要對(duì)耐磨梁、水冷壁的耐磨性耐火材料、緩沖臺(tái)等部位進(jìn)行檢驗(yàn)，確保耐磨性耐火材料不會(huì)出現(xiàn)破損、脫落，對(duì)破損脫落的防磨梁、緩沖臺(tái)的耐磨性耐火材料進(jìn)行修復(fù)，避免在上述區(qū)域由于耐磨耐火材料的破損而導(dǎo)致水冷壁的磨損和爆管。（3）進(jìn)行防磨、防爆檢查，測(cè)量水冷壁、延伸墻厚度，并對(duì)磨損趨勢(shì)進(jìn)行分析，更換不合格的水冷壁管，檢修中重點(diǎn)關(guān)注緩沖臺(tái)上部水冷壁、熱管、爐膛煙氣出口及內(nèi)褲腿上方前后墻水冷壁等易磨損區(qū)域。

3.2 結(jié)焦問題處理對(duì)策

為避免循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦，應(yīng)采取下列措施：（1）通過適當(dāng)?shù)募铀俣龋瑴p輕燃燒頭附近的結(jié)渣，增大燃燒頭與著火點(diǎn)間距，將火焰的溫度集中在爐膛中心，以避免爐膛附近的結(jié)渣。（2）在著火過程中要保證爐膛的溫度和空氣流量（通常為1400 ～1600℃，根據(jù)不同的風(fēng)量），保證火焰在最中央，使燃料充分燃燒。（3）定期檢查循環(huán)流化床鍋爐，如有漏氣，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。（4）對(duì)易結(jié)焦的部位進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，保證在這些部位有較好的流化效果，保證溫度均勻，顆粒均勻，防止局部溫度升高。（5）密切注意高溫旋風(fēng)分離器的溫控，當(dāng)出現(xiàn)超溫時(shí)，要適時(shí)調(diào)整風(fēng)量與煤粉的配比，并進(jìn)行爐溫參數(shù)的調(diào)控。

3.3 故障問題處理對(duì)策

為了確保循環(huán)流化床鍋爐能夠順利點(diǎn)火，應(yīng)按照下列程序進(jìn)行：（1）確?；念w粒的尺寸均勻性，標(biāo)準(zhǔn)為0 ～13mm，厚度為400 ～50mm，并使用發(fā)熱量較高的煙煤，杜絕煤渣、煤矸石等。（2）對(duì)基材的熱量進(jìn)行控制，通常是2093 ～4186kJ/kg，由于熱值太高，導(dǎo)致溫度在短期內(nèi)快速上升，很難控制，容易結(jié)焦，如果熱量太低，就會(huì)使床上的溫度上升變得困難。（3）保證臨界流化氣流的最佳流量，能有效地預(yù)防結(jié)焦，保證正常的燃燒操作。

在循環(huán)流化床鍋爐的操作中采用下列方法提高了分離器的分離效率，從而使其工作效率得到了進(jìn)一步提高。對(duì)隔板的耐磨性物料進(jìn)行定期維修，如有磨損，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，特別是對(duì)分離器漏風(fēng)、漏氣現(xiàn)象進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)意外。要注意對(duì)煤的流化風(fēng)流量和顆粒大小的控制，發(fā)現(xiàn)有問題時(shí)，要進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，保證煤粉顆粒大小與流化風(fēng)流量保持一致，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)最佳配比參數(shù)進(jìn)行分析歸納。控制燃煤的粒徑，靈活處理大、中、小比例的控制，同時(shí)，還可以提高煙道的流速，提高分離機(jī)的運(yùn)行效率，也可以通過增大料層的壓力來增加床料的厚度，從而提高鍋爐的效率。停爐后，要安裝腳手架，檢查分離中心筒掛鉤、吊掛裝置、中心筒本體、焊接部位的焊接情況，對(duì)變形的掛鉤、吊掛裝置進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)變形的圓筒進(jìn)行校正。加強(qiáng)掛鉤和懸掛裝置，確保其強(qiáng)度和耐熱性能，同時(shí)不會(huì)影響分離器中心筒的膨脹。在每次停爐冷卻后，都要對(duì)耐磨性耐火材料進(jìn)行檢查，例如，爐膛內(nèi)部的密相區(qū)和緩沖臺(tái)區(qū)域、布風(fēng)板、爐膛上部煙氣出口、延伸墻上下彎頭、回料閥、回料腿、分離器、分離器出入口煙道等部位的耐磨性耐火材料是否有裂紋、脫落、膨脹縫是否有破損、內(nèi)部是否有積灰，修理時(shí)，要先清除表面的灰塵，并焊接好抓釘，用抓釘刷2mm 厚的瀝青油漆，并在表面刷磷酸，再進(jìn)行修補(bǔ)。將膨脹縫內(nèi)的灰塵清除，并填入硅酸鋁絕緣棉，以便于在鍋爐啟動(dòng)后進(jìn)行膨脹，使膨脹縫內(nèi)的隔熱棉變得更緊密，從而降低物料循環(huán)系統(tǒng)的外部溫度。長期停爐時(shí)要將爐膛、回料閥、外床的內(nèi)床料全部排出，檢查爐膛布風(fēng)板、回料閥內(nèi)蓋有無堵塞、吹損、燒損等情況，清理堵塞的風(fēng)罩，替換吹損和燒損的風(fēng)罩。檢查爐膛內(nèi)的水冷卻器、回料閥、外置床的風(fēng)箱，如果有大量的灰塵，要檢查相應(yīng)部位的風(fēng)罩有無損壞。從內(nèi)部檢查回料錐閥閥桿是否有吹損，錐頭是否有吹蝕，如果有吹損，要檢查調(diào)節(jié)回料錐閥的風(fēng)向，從外部檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)和滑塊是否正常，沒有卡滯，位置精確。為了防止鍋爐的磨損，使鍋爐能夠長期運(yùn)轉(zhuǎn)，可以通過運(yùn)行調(diào)節(jié)來減小其磨損：在運(yùn)行時(shí)適當(dāng)?shù)販p小煙氣的流量，并在保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下盡量減小流量；強(qiáng)化入爐煤質(zhì)管理，降低入爐煤矸石的比例，嚴(yán)格控制入爐煤粒，盡量選用二次粉碎體系，保證入爐煤粒度達(dá)到合理級(jí)配；在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，要確保兩邊的二次氣流保持均衡，以減小氣流的偏移，避免局部的摩擦；在鍋爐啟動(dòng)期間，通過對(duì)耐磨性耐火材料的加熱曲線進(jìn)行加熱，從而延長耐磨性耐火材料的使用壽命。

4 結(jié)語

大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展過程中由于技術(shù)水平、裝備制造能力、安裝工藝水平、檢修維護(hù)質(zhì)量、運(yùn)行調(diào)試水平等諸多原因，造成了機(jī)組可用系數(shù)較低、可靠性較差、設(shè)備穩(wěn)定性較差。在循環(huán)流化床鍋爐的生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)磨損、結(jié)焦、分離效率低下等問題，如果不能及時(shí)解決，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過對(duì)大型循環(huán)流化床鍋爐的常見故障進(jìn)行全面的分析，涵蓋了典型的故障類型，并給出了相應(yīng)的維修措施，可以對(duì)其進(jìn)行客觀的維修，從而達(dá)到對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的要求。