1、 第 1 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 1 页 共 10 页 保证循环流化床锅炉运行稳定性的探讨近几年，大型循环流化床锅炉在我国迅速发展，三大动力厂相继投入了大量的人力物力，引进国外技术，开发制造，济锅、武锅等企业也纷纷加入了该项目，400T/h 级以上的循环流化床锅炉，各大院校，如清华、哈工大、浙大等名校的学者都在循环流化床锅炉上投入了很大的精力，中电联也成立了 CFB 协会，每年召开 CFB 研讨会。从以上看出，不论是制造厂还是科研单位，都仍在坚持不懈的努力研究探索，为我国的绿色能源付出着艰辛的劳动。由于对于环流化床锅炉普遍
2、存在着一种误解，认为循环流化床锅炉环保、煤种适应性强、燃烧稳定，灰渣可再利用等诸多优点。根据这些认识，很多地方都上了循环流化床机组，的却也收到了很好的效果，特别是原来各煤矿附近的多年不能解决的矸石山，全部都被循环流化床锅炉给消耗掉了，这足以说明循环流化床对锅炉煤种适应性。通过几年的运行，结合循环流化床出现的各种故障。锅炉机组运行的稳定性和经济性、安全性，是从业人员需要认真探讨的问题。锅炉的四管泄漏、结焦、浇注料的脱落等各种因素造成的非停和被考核。已经令现场生产管理人员和运行人员一筹末展。因此行业之间频繁的走动、考察，不断地沟通各种信息，交流经验，汲取教训。为使机第 2 页 共 10 页 1c5
3、2ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 2 页 共 10 页 组能够长周期的安全稳定运行，各厂的生产管理人员配合科研单位、制造厂在不断地研究探索。从主机、辅机到输煤系统都在进行着改造，虽然花费大量精力、财力，但还是取得了较好的效果。锅炉连续运行 150 天以上的机组已经又多台次，这不能不令人欢心鼓舞。循环流化床运行以来现过的故障，形成的主要原因是什么呢？经过对多个厂家的调研发现，过热器、再热器的过热爆管。水冷壁省煤器的磨损爆管，耐磨耐火材料的大面积脱落，回料系统的堵塞等现象频繁发生，是锅炉出现的主要故障。由于过热爆管，磨损引起的泄漏，是非停的主要原因。循环流化床
4、锅炉的四管泄漏是煤粉炉的 35 倍。锅炉的磨损部位主要有密相区二次风口、回料口、过渡区部位、水冷壁的墙角处、穿墙管处以及省煤器悬吊管等处。上述部位的磨损过程主要表现为冲蚀磨损。是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。磨损的基本类型为两种：一种为冲刷磨损，另一种为撞击磨损。对于冲刷磨损，是颗粒与固体现面的冲击较小，甚至接近平行：颗粒垂直于固体表面的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起一种刨削作用形成的磨损。颗粒相对于固体表面的冲击角较大，或接近于垂直，以一定的运动速度撞击固体现面使其产生塑性变形或微裂纹称之为撞击磨损。长期且大量颗粒的反复撞击使第 3 页
5、共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 3 页 共 10 页 其疲劳破坏，随时间迁移，磨损率有增长趋势，甚至变形层脱落，最终导致磨损量突升。物料方向与管束总体一致，但在某一部位发生跳跃时，对该部位造成快速磨损，如水冷壁管连接的焊口、筋片。耐火材料拉缝部位如果有凹或凸部位时，将直接冲击水冷壁管的某个部位，造成该处水冷壁管得某个部位快速冲刷磨损。当物料下落过程中，在某一部位因为凹台和物料堆积而突然发生转向时，局部将发生涡流而造成严重冲刷磨损。如灰粒由水冷壁至上而下落到耐火材料上沿时，将迅速改变方向，此处没有上行的气流影响；在上沿角内沉积的灰粒从耐
6、火材料边缘流出时，又被上行的流化风托起，又沿水冷壁落下，反复运动形成涡流，该涡流处的物料密度特别大，由于在炉壁下部的粒度也较大，必将造成该部位的快速而严重的磨损。炉膛内部有大量的物料在进行内循环，灰料沿着水冷壁进行内循环时，鳍片沟流下的物料远大于沿自水冷壁管外弧面留下的物料。如果鳍片内被浇注料、床料、焊瘤等物堵塞，物料就流向一侧或两侧流出，从而对水冷壁进行冲刷。上述的磨损最终导致了受热面爆管泄漏。针对磨损情况，各厂都采取了相应的防范措施，主要有以下几个方面：第 4 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 4 页 共 10 页 1、尽量取消
7、一些不太主要的测温、测压元件，或改变位置，确保水冷壁受热面平整、圆滑。2、省煤器管和过热器管在迎风侧采用防磨护罩和热喷涂工艺。3、在炉内水冷壁与耐火材料交界处，特别是四角位置，采用成熟的让管技术或提高密相区的耐磨耐火材料的高度4、在水冷壁外部易磨穿的相应为之焊接销钉，敷设耐磨耐火可塑料，防止泄漏加剧。5、大面积水冷壁区域应用电弧喷涂进行防磨处理。6、两根水冷壁之间的浇注料上沿做成凹状使物料沿凹槽落下，避免冲刷管子。虽然采取了上述措施，也取得了一定的效果，但这只是被动的防御，只是减缓磨损的速度而已，如果想真正的解决问题，还需要找出循环物料中对磨损起着决定性的物料是什么。经过分析测试，物料中所含的
8、石块的硬度是灰分硬度的 3040 倍，虽然数量石块所占的比例不足灰分的1/10，但石块所形成的恶果是灰分所不能及的。经过对许多厂的考察得出了相同的结论，即去除原煤中的三块，特别是石块才是解决问题的最有效的方法。即从燃料着手，1、石块进入炉内所产生的恶果不仅如此，它对床料的流化效果也有很大的影响。在我们厂曾数次出现过床温、床压、负荷急剧下降。从观察孔观看炉内，床料不发生流第 5 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 5 页 共 10 页 化，并看到较大的颗粒在床面上明显的不流动。刚开始大家一致认为是床上结焦造成的流化不良。便加大一次风量强
9、行流化达数小时仍没有任何效果，最后被迫停炉。停炉后进到炉内检查时才发现根本没有结焦，在整个床面上全部是大颗粒石块，最大的有 20mm，小的也有 58mm，事后分析其原因是因为煤中所含的石块过多，这些石块在炉内不能全部随炉渣排到炉外，随着时间的推移，石块越积越多。当机组处于高负荷运行时，首先显示床压增高，采取的措施是加强排渣来降低床压，由于该状况下排渣已经不再顺畅，只有降出力减负荷。随着负荷的降低，床上可流化的物料越来越少。此时给人们一种炉内结焦的假象，便加大一次风量力图强行流化将床料翻腾起来。由于整个流化过程中，炉内大块床料应伴随着细小颗粒在炉内一起翻腾。排查时在炉内外压差的作用下，逐步向排渣
10、口运动而排向炉外。此时随着一次风量的增加，给煤量的减少，而导致的循环物料减少，当没有细颗粒的床料在整个床料中时，石块所组成的床料的透气性很强，强行流化的结果是将形成细床料吹走，排出炉外，床上剩下石块，这种恶性循环的最终的结果形成了透床、死床，而被迫停炉。2、对粗、细碎机的危害：开封光明发电有限责任公司的输煤系统与大多数厂相同或相近，即二级破碎方式。当大石块进入粗碎机内，被环锤一点点的磨掉，在打击磨小第 6 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 6 页 共 10 页 的过程中会堵塞粗碎机的下煤筛板，影响粗碎机的出力，甚至打烂粗碎机的筛板，
11、造成粗碎机出料粒度变大而增加细碎机的负担。当石头进入细碎机时，高速旋转的细碎机锤头打击石块，只能将大石块打成小石块而不能破碎成粉状，由于采购设备时给制造商提供的原煤中，并没有提出石头的含量，制造商则按照煤中无杂物无石头的理念去设计细碎机。因此当我们现场的原煤中含有石头时，细碎机则不能完全将石头破碎成符合锅炉要求的粒度，以至于造成锅炉的流化发生困难。同时，粗碎机的环锤和细碎机的锤头磨损十分严重，原设计细碎机锤头寿命为 50008000小时，实际运行其寿命则不足 3000 小时，更换锤头一套，需时 3 天，一套锤头费用近 20 万元，因此两级破碎的易损件每年约 50 万元，对企业确实是一种很大的经
12、济负担。3、对锅炉给煤机的危害：开封光明发电有限责任公司的锅炉给煤方式为炉后四点给煤，原设计为一二级给煤机为埋刮板给煤机，出力 60T/h，运行一年内，给煤机多次出现漂链、断链、和刮板弯曲变形成人字状。分析原因是煤的湿度过大引起漂链，给煤机过长引起的断链，而刮板的弯曲变形断裂则是由于箱体两侧积煤和煤中的石块卡在刮板和箱体之间后产生的较大阻力，使刮板变形或断裂。石块还会使给煤机产生跳链现象。几种因素的综合，使给煤线不能正常运行，以致于锅炉燃烧不能稳定，负荷变化幅第 7 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 7 页 共 10 页 度大，炉内
13、温度场随之变化，汽温难以控制。由于温度变化引起的金属材料和非金属材料在交变应力的作用下，疲劳损坏。出现的这种情况，我们在开始阶段认为是设计和设备的质量问题，针对这种情况，我们花费了大量的人力、物力对整个输给煤系统进行了改造：1、煤仓我们已经做了三次改造，从原来的每仓双落煤口改为长 2.2M，宽 0.8M 的单落煤口，并在落煤口上加针形阀，调节下煤量，由于圆钢受下煤的挤压容易变形，无法调节，我们又将长形落煤口改成方形口，在 04 年 9 月份的大修中，又将一级给煤机由埋刮板式改为耐压秤重皮带式给煤机，二级给煤机箱体由原来的 450mm 改为 800mm宽，出力由原来的单台 60T/h 增大至出力
14、 80T/h。经过半年的运行，漂链问题和断链问题基本上得以解决。但刮板的变形和断裂现象依然严重。经过讨论，我们又将刮板改型，方法是将刮板的背煤面设置加强筋以增加其强度，在刮板的两端制成齿状，使其能对箱体上的积煤进行疏松刮掉。从目前的情况来看，刮板基本上不出现断裂和变形问题，效果还是非常显著的。但伴随而来的是由于刮板重量的增加，原设计的驱动电机也必须增容。对粗碎机的筛板进行改造，由原来落煤孔与转子轴向平行方式改为垂直方式，在原来理论通流面积不变的情况第 8 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 8 页 共 10 页 下，实际通流面积相应的
15、得以提高。同时，在筛板出现杂物堵塞时也便于清理，不但提高了系统出力，同时也减轻了运行和检修人员的劳动强度。为了不使原煤中的大石块进入破碎机，我们又在原系统的除大块位置上改装了煤石分离装置，该装置可有效地将 90mm 以上的三块杂物清理出来，清出来的石头约占上煤量的 35，不但输煤系统的出力得以提高，而破碎机和锅炉的负担都有很大的减轻。该装置运行两个月以后进行对比检查，粗碎机的环锤和细碎机的锤头磨损明显下降，炉底排渣的石块量也明显下降，流化得以改善。虽然我们经过了一番很大的努力，改造了输给煤设备，仅设备投资达 100 万元以上，加上人工费用约 150 万元。就我们厂而言，由于原煤的粘性较大和煤粒
16、过细导致的煤仓的粘仓现象十分严重，给煤线断煤频繁，负荷不稳定。05 年一年因断煤造成的减负荷和非停，被调度考核达 190多万元。问题的结症究竟在哪里？带着这些问题，河南分公司组织并带领新乡予新、开封京华以及开封光明公司一行 20 人对河南、山东和江苏的数个循环流化床锅炉运行比较好的电厂进行了调研。经过交流得知，各厂对输给煤系统都不同程度的进行了技术改造，其中有一些厂还设了干煤棚，以缓解雨雪天气时上煤的压力，但效果都不十分理想。经过讨论分析，大家一致认为影响循环流化床锅炉运第 9 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 9 页 共 10 页
17、 行安全、稳定运行的主要因素是原煤问题，这一点已经得到了大家的认同。其中感触最深的是贾汪电厂，该厂对输煤系统特别是煤仓进行了多方面的改造，取得了一定的效果。但 05 年换了煤种以后，给煤系统不再出现堵煤断煤现象，锅炉运行稳定，#2 炉连续运行达 168 天。且煤耗一项就下降了 10g/kwh。因锅炉非停的减少和经济指标的上升所带来的效益与采购高品质的原煤所增加的费用进行综合比较显然要好。开封所用的原煤产自郑州矿务局新密煤矿，该煤的发热量在 5000 大卡左右，灰分 25%，挥发份 912%。由于煤的粘性大，过细的煤份较多，遇到雨雪天气，粘在煤仓四壁上，采用多种方式均不能起到好的效果，煤仓终将成
18、为一个竖井，燃运人员不停的小煤量上煤，工作强度大且不安全。继而造成给煤线断煤频繁，锅炉负荷大幅度的变化导致受热面和耐磨耐火材料疲劳，寿命下降。由于跟不上调度的负荷+曲线，其中 06 年元月 4 日一天被调度考核 4.6万元。全月考核 24.4 万元。06 年 2 月份进了一批山西煤，由于煤质较好，没有出现粘仓和断煤现象。4550T/h 煤量可戴满负荷。其间一旦用了新密煤，马上出现原来粘仓断煤情况。综上所述，结合各厂经验，对输、给煤系统进行一定的改造，和增加干煤棚是很有必要的，可以在一定程度上第 10 页 共 10 页 1c52ef8f9e209aa67319f4eafa53f233.pdf 第 10 页 共 10 页 缓解上煤压力。但一味被动的改造设备和系统，只能是花费大量的人力物力，治标不治本。只有从源头上解决煤源稳定问题，杜绝三块和杂物，不进或少进粘性较大的煤种均匀掺烧，才能从根本上解决循环流化床锅炉安全稳定运行问题，降低磨损、减少非停、提高各项经济指标。在设备的改造、选型上多进行调研，特别是新建的厂，在设计方面，考虑地周详一些，对设备尤其是进口设备的制造、供货商的提资要准确，才能真正地保证循环流化床安全稳定运行。
