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        循環(huán)流化床鍋爐常見(jiàn)故障及原因分析

        2011-12-30 15:19:37吳貴祥張海德

        吳貴祥 張海德

        (內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠,內(nèi)蒙古 烏海 016000)

        循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項(xiàng)新興的燃煤技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐(以下簡(jiǎn)稱CFBB)由于其燃燒適應(yīng)性廣、爐內(nèi)直接脫硫脫硝、鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)比大、節(jié)約能源、熱效率高等諸多方面具有的突出優(yōu)點(diǎn)而日益為熱工界所矚目。循環(huán)流化床燃燒技術(shù),在世界范圍內(nèi)的許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而,盡管循環(huán)流化床鍋爐有這么多的優(yōu)點(diǎn),但在運(yùn)行中還有許多弊端,其原因是多方面的。分析CFBB常見(jiàn)的問(wèn)題和探討其治理措施,可以大幅度減少CFBB的故障率,提高使用效率和壽命。

        1 水冷壁管磨損

        1.1 水冷壁管磨損原因

        由于過(guò)渡區(qū)域沿壁面向下運(yùn)動(dòng)的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料方向相反,因而產(chǎn)生局部渦流;沿爐膛壁面向下運(yùn)動(dòng)的固體物料在交界區(qū)域流動(dòng)方向改變,沖刷水冷壁。這個(gè)區(qū)域的磨損不是在爐膛四周均勻發(fā)生的,與爐內(nèi)物料總體流動(dòng)方式有關(guān)。不規(guī)則管壁主要是爐墻開(kāi)孔處的彎管、管壁上的焊縫、耐火材料形成的凸臺(tái)、爐內(nèi)的測(cè)試元件等。密相區(qū)水冷壁與耐火材料交接處的原始設(shè)計(jì),要求耐火材料與水冷壁鰭片平滑過(guò)渡,但實(shí)際施工中很難達(dá)到這個(gè)工藝要求,使這個(gè)部位形成多處凸臺(tái),導(dǎo)致嚴(yán)重磨損。爐墻開(kāi)孔處彎管的磨損嚴(yán)重區(qū)域?yàn)橄虏繌澒?。爐內(nèi)的測(cè)試元件(如測(cè)溫?zé)犭娕?的插入會(huì)對(duì)物料局部的流動(dòng)產(chǎn)生較大的擾動(dòng),造成熱電偶套管和鄰近水冷壁管的嚴(yán)重磨損。

        1.2 防治措施

        采用水冷壁彎管,是目前最為先進(jìn)的澆注料衛(wèi)燃帶上部水冷壁防磨方法。采用水冷壁彎管(防磨彎)與采用電弧噴涂相結(jié)合的防磨措施,應(yīng)當(dāng)是目前最佳的水冷壁防磨方法。而采用水冷壁彎管與安裝防磨護(hù)瓦相結(jié)合的防磨方法,是在因存在現(xiàn)場(chǎng)焊接問(wèn)題的前提下,采取的一種補(bǔ)償措施。因?yàn)殡娀娡糠椒ň哂辛己玫膶?dǎo)熱性,噴吐層具有較強(qiáng)的硬度,噴涂層較薄并且能和水冷壁較好的過(guò)渡。隨著噴涂技術(shù)的發(fā)展,噴涂工藝的提高,噴層脫落問(wèn)題會(huì)很好的解決。但是,采用噴涂的防磨方法,是在水冷壁管屏不存在凸臺(tái)、凹坑,管屏平整的前提下,機(jī)械焊接能夠較好的解決這一問(wèn)題。因此,需要鍋爐制造廠家在設(shè)計(jì)、制造鍋爐時(shí),將防磨彎處的水冷壁管子采用機(jī)械焊接成屏,將現(xiàn)在防磨彎處對(duì)接焊口整體下移,移至耐火耐磨澆注料以下。這樣,對(duì)接焊口處即使存在凸臺(tái)、凹坑,也不存在磨損的問(wèn)題,彌補(bǔ)了現(xiàn)有條件下噴涂和安裝防磨護(hù)瓦的不足。解決耐火耐磨澆注料衛(wèi)燃帶上部水冷壁彎管易磨損的問(wèn)題。

        2 鍋爐結(jié)焦

        2.1 鍋爐結(jié)焦原因

        CFB運(yùn)行中結(jié)焦的直接原因就是床料局部或整體溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)或燒結(jié)溫度。當(dāng)床層整體溫度低于灰渣變形溫度,由于局部超溫而引起的結(jié)焦稱為低溫結(jié)焦。低溫結(jié)焦常在啟動(dòng)和壓火時(shí)的床層中出現(xiàn),但也可能出現(xiàn)在高溫旋風(fēng)分離器的灰斗內(nèi)和外置換熱器和返料機(jī)構(gòu)內(nèi)。避免低溫結(jié)焦的最好辦法是保證床料良好的流化狀態(tài),使床溫均勻。鍋爐在壓火期間,床料處于靜止?fàn)顟B(tài),如果漏風(fēng),便會(huì)產(chǎn)生燃燒。由于燃燒產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)被帶走而積聚,使局部床料超溫而結(jié)焦。高溫結(jié)焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時(shí)所形成的結(jié)焦現(xiàn)象。當(dāng)床料中含碳量過(guò)高,如不及時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量來(lái)控制床溫,床溫將急劇上升,當(dāng)超過(guò)灰熔點(diǎn)時(shí),便會(huì)產(chǎn)生高溫結(jié)焦。漸進(jìn)性結(jié)焦是運(yùn)行中較難察覺(jué)的一種結(jié)焦形式。它是緩慢生長(zhǎng)的,此時(shí)床溫和觀察到的流化質(zhì)量都比較正常。產(chǎn)生漸進(jìn)性結(jié)焦的主要原因是布風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)計(jì)和安裝質(zhì)量不好,給煤粒度超出設(shè)計(jì)值,運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng),風(fēng)帽錯(cuò)裝或堵塞等。

        2.2 防治措施

        (1)改變?nèi)济旱慕菇Y(jié)特性,做好人爐煤的搭配,同時(shí)要控制煤的粒度在10mm以下,對(duì)預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦具有明顯的實(shí)用意義。(2)在每次鍋爐啟動(dòng)前,應(yīng)認(rèn)真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室,清理雜物。啟動(dòng)時(shí),認(rèn)真做好冷態(tài)流化試驗(yàn),確認(rèn)床層布風(fēng)均勻,流化良好。(3)鍋爐啟動(dòng)期問(wèn),返料裝置應(yīng)充滿灰后方可投入,否則風(fēng)會(huì)反竄。點(diǎn)火初期先不投返料風(fēng),待底料中的細(xì)灰充滿返料裝置后則應(yīng)開(kāi)返料風(fēng)(一般是點(diǎn)火后半小時(shí)),保證床內(nèi)有料,否則,床溫將難以控制。(4)點(diǎn)火過(guò)程中嚴(yán)格控制進(jìn)煤量,要控制好溫升及臨界流化風(fēng)量。床溫達(dá)到500℃時(shí)可以用脈沖加煤的方式來(lái)提高床溫,加快啟動(dòng)速度。如果加煤量過(guò)多,煤粒燃燒不完全,整個(gè)床料含碳量增大,這時(shí)一經(jīng)加大風(fēng)量,就會(huì)猛烈燃燒,床溫上升很快,甚至超過(guò)灰的軟化溫度,結(jié)果造成整床超溫結(jié)焦。當(dāng)床溫超過(guò)1050℃,雖經(jīng)減煤加風(fēng)措施,床溫仍然上升,此時(shí)必須立即停爐壓火,待床溫低于800℃再啟動(dòng)。(5)運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)控制床溫在允許范圍內(nèi),運(yùn)行風(fēng)量不低于臨界流化風(fēng)量,保持相應(yīng)穩(wěn)定的料層厚度,進(jìn)行合理的風(fēng)煤配比,保證良好的流化工況,防止床料沉積。(6)認(rèn)真監(jiān)測(cè)床底部和床中部溫差,如果溫差超出正常范圍,說(shuō)明流化不正常,若下部有沉積或結(jié)渣時(shí),可短時(shí)開(kāi)大一次風(fēng),吹散焦塊,并打開(kāi)冷渣管排渣;如不能清除,應(yīng)立即停爐檢修。

        3 省煤器磨損

        3.1 磨損原因分析

        省煤器的邊墻管和彎管與豎井煙道兩側(cè)墻之間的間隙形成煙氣走廊,因阻力較小,煙速較高,所以磨損較為嚴(yán)重。省煤器蛇形管是錯(cuò)列布置的,煙氣從空煙道進(jìn)入管排第2、3層后因截面收縮速度突然提高,導(dǎo)致管排第2、3層較以下各層磨損嚴(yán)重。

        3.2 采取的措施

        對(duì)邊墻管各層及所有彎管的內(nèi)、外側(cè)加裝防磨罩。利用停爐檢修的機(jī)會(huì)重點(diǎn)檢查上部防磨罩,及時(shí)更換厚度超標(biāo)的防磨罩。

        4 排渣困難

        4.1 排渣困難原因

        冷渣器是CFB安全運(yùn)行必不可少的輔機(jī)設(shè)備,目前冷渣器結(jié)構(gòu)形式有滾筒式(旋轉(zhuǎn)性渣器)、鏈條刮板式冷渣器等。滾筒式冷渣器由頭部進(jìn)渣管、冷渣器本體、尾部排渣管等組成。冷渣器本體由水冷絞龍螺旋排渣機(jī)外加動(dòng)力設(shè)施(傳輸鏈條及電機(jī))組成,滾筒的旋轉(zhuǎn)速度可控,從而達(dá)到控制渣量排放的多少。冷渣器排渣困難主要表現(xiàn)在冷渣器進(jìn)渣管(即爐膛排灰管)堵塞、冷渣器排渣溫度高、冷渣器排灰管堵塞等。

        4.2 排渣困難治理策略

        在冷渣器進(jìn)渣管上增設(shè)內(nèi)通冷卻水并耐高溫和耐磨的錐型閥來(lái)調(diào)節(jié)冷渣器的進(jìn)渣量,并在進(jìn)渣管上增設(shè)輸送吹掃風(fēng)(用壓縮空氣),設(shè)定安全運(yùn)行程序。這樣即可控制進(jìn)渣量,也可防止進(jìn)渣管的堵塞。運(yùn)行前,先開(kāi)冷卻水、冷卻風(fēng);關(guān)閉前,先關(guān)熱渣,后停冷卻風(fēng)、冷卻水。

        4.3 防止冷渣器排渣管堵塞最有效的辦法

        是把排渣管設(shè)計(jì)成“上小下大,天圓地方”的嗽叭型。“上小下大,天圓地方”相當(dāng)于一個(gè)縮放盒,只要物料由上至下、由小到大流動(dòng),通道就越來(lái)越寬,物料就會(huì)越來(lái)越松散,流動(dòng)性也就越來(lái)越好,排渣相應(yīng)就順利。而在流化床式冷渣器排渣管上必需加裝密封良好的給料機(jī)(最好用旋轉(zhuǎn)式帶內(nèi)冷卻的給料機(jī)),便于控制排渣量和給各分室建立床壓。

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