趙 翔，王安琪

(1.淮北礦業(yè)集團(tuán) 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

循環(huán)流化床鍋爐常見(jiàn)故障與處置方案

趙 翔1，王安琪2

(1.淮北礦業(yè)集團(tuán) 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

為提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，結(jié)合渦北選煤廠SHX7-1.0/95/70-AI型循環(huán)流化床熱水鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障，分析了產(chǎn)生不同故障的原因，并總結(jié)出了合理的處置方案。

循環(huán)流化床鍋爐；常見(jiàn)故障；處置方案

循環(huán)流化床鍋爐是一種采用高效、低污染清潔燃燒技術(shù)的新型環(huán)保節(jié)能鍋爐，以對(duì)燃料煤的適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高、污染物排放濃度低等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用[1]。渦北選煤廠選用的是SHX7-1.0/95/70-AI型循環(huán)流化床熱水鍋爐，其主要由四部分組成，即燃燒室、旋風(fēng)分離器、返料箱、對(duì)流煙道。該鍋爐的額定熱水壓力為1.0 MPa，額定出水溫度為95 ℃，回水溫度為70 ℃，額定熱量為7.0 MW/h。燃料煤為渦北選煤廠的洗選副產(chǎn)品——中煤(煙煤)，平均顆粒度為10 mm，灰分為48%，水分為9%，正常情況下的低位發(fā)熱量為12.55～14.64 MJ/kg。

該鍋爐在冬季運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索、研究，許多故障已被排除，設(shè)備運(yùn)行狀況趨于穩(wěn)定。結(jié)合渦北選煤廠應(yīng)用循環(huán)流化床熱水鍋爐的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障原因進(jìn)行分析，并總結(jié)出了合理的處置方案，為保證該型鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)保障，也為選用同類型鍋爐的廠礦企業(yè)提供了一定技術(shù)借鑒。

1 爐管爆裂

1.1 故障現(xiàn)象

SHX7-1.0/95/70-AI型循環(huán)流化床熱水鍋爐在冬季運(yùn)行過(guò)程中，可能發(fā)生爐管(鋼管)爆裂故障(圖1)。爐管(水冷壁管、對(duì)流管束管、煙管等)突然爆裂后，噴出大量汽水，不但直接沖擊爐墻，而且會(huì)使鍋爐在極短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重缺水，進(jìn)而不得不停爐。水冷壁管爆裂故障發(fā)生后，將爐管爆裂處的鋼管割下一段并鋸開(kāi)，發(fā)現(xiàn)其橫截面呈水滴形，長(zhǎng)軸直徑為54 mm，短軸直徑不足50 mm(圖2)；且面向爐膛的鋼管外表面粗糙、布滿麻點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量該側(cè)壁最厚處不足2 mm。

1.2 故障原因

在爐管爆裂后對(duì)其樣品成分、鍋爐水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)超聲波探尋爐管的損傷情況。經(jīng)多方面綜合分析，認(rèn)為爐管爆裂原因如下：

(1)水冷壁管供水量不足。這是由水冷壁下集箱的兩根進(jìn)水管位于同一水平面造成的，由于設(shè)計(jì)不合理，壁管受熱不均，鍋爐水循環(huán)不暢，導(dǎo)致管內(nèi)嚴(yán)重缺水，進(jìn)而使?fàn)t管受熱變形而爆裂。

(2)鍋爐水水質(zhì)不合格。根據(jù)GB/T 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》[2]，鍋爐水的PH值要在9～11之間，硬度要≤0.03 mmol/L。經(jīng)檢測(cè)，該鍋爐水的硬度為0.7 mmol/L，PH值為8，說(shuō)明水的硬度嚴(yán)重超標(biāo)，容易使管內(nèi)結(jié)垢或被腐蝕，進(jìn)而使管壁變薄。

圖1 膜式水冷壁管爆裂處情形

圖2 爆裂后的水冷壁管橫截面

1.3 處置方案

針對(duì)爐管爆裂故障，通過(guò)探索和嘗試，總結(jié)出如下處置方案：

(1)將中煤破碎機(jī)的齒輥間隙固定在10 mm左右，保證燃料煤粒度均勻。檢查鍋爐風(fēng)帽是否暢通，查看一次、二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否正常，對(duì)于存在異常情況的部件要及時(shí)維修、更換，確保燃料流化狀態(tài)良好。

(2)水冷壁位于爐膛正上方，與高溫火焰直接接觸；加之在引風(fēng)的作用下，參與流化燃燒的各種顆粒直接沖刷、摩擦壁管外表面，導(dǎo)致其受損嚴(yán)重。為此，設(shè)計(jì)中采用全懸掛吊膜式壁管結(jié)構(gòu)，并在壁管易損部位加焊高耐磨護(hù)管或敷設(shè)耐磨材料。壁管厚度要求≥4 mm，鋼材標(biāo)號(hào)為20G。

(3)完善水處理系統(tǒng)，保證水冷壁管不缺水、不斷水，確保鍋爐水水質(zhì)合格。鈉離子交換器的制水效果要比對(duì)GB/T 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求，優(yōu)化布置不合理的管道[3]。

(4)如果鍋爐長(zhǎng)時(shí)間閑置未使用，再次使用前要做好維護(hù)、保養(yǎng)工作。鍋爐內(nèi)的積水、水垢、水渣、污物等必須徹底清理，再放入生石灰干燥劑。

2 流化床結(jié)焦

2.1 故障現(xiàn)象

流化床結(jié)焦的表現(xiàn)為：流化床溫度到達(dá)1 100 ℃，爐膛、返料箱、煙道煙溫均大幅上升；風(fēng)室壓力增高，一次風(fēng)機(jī)的電流大幅波動(dòng)，然后突然下降；引風(fēng)機(jī)電流減少，爐膛差壓消失；燃料無(wú)法實(shí)現(xiàn)流化，局部或大面積火焰呈白色；返料溫度在1 050 ℃以上，落渣口被焦塊堵塞，無(wú)法排渣。

2.2 結(jié)焦方式與原因

(1)鍋爐運(yùn)行中床料流化正常而床層整體溫度較高時(shí)，就會(huì)發(fā)生高溫結(jié)焦現(xiàn)象。在床料含碳量過(guò)高的情況下，如果不及時(shí)調(diào)整風(fēng)量和返料量，床層溫度就會(huì)急劇上升，當(dāng)床層溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)時(shí)就會(huì)結(jié)焦。

(2)床層整體溫度低于灰渣變形溫度而局部存在超溫或低溫時(shí)，就會(huì)發(fā)生低溫結(jié)焦現(xiàn)象，這種結(jié)焦多發(fā)生在點(diǎn)火階段和壓火階段。

2.3 處置方案

(1)點(diǎn)爐前要認(rèn)真清理爐膛和返料風(fēng)室的灰渣，灰渣要根據(jù)進(jìn)風(fēng)壓力的大小均勻排出，必要時(shí)可以排出返料箱的小灰，確保返料正常；檢查風(fēng)帽是否被堵塞，對(duì)于存在的異常情況要及時(shí)處理；啟爐時(shí)要按規(guī)定進(jìn)行冷態(tài)流化試驗(yàn)，并做好相關(guān)記錄，確保床層整體分布均勻，底料流化情況良好。

(2)在點(diǎn)爐過(guò)程中，要使床層溫度在1.5 h內(nèi)升至500～550 ℃，此時(shí)方可起爐；如果床層溫度達(dá)不到要求，可通過(guò)控制引風(fēng)量和一次風(fēng)量升溫。當(dāng)床層溫度在900 ℃出現(xiàn)回落趨勢(shì)時(shí)，要立即給煤，并要根據(jù)實(shí)際情況控制給煤量；當(dāng)床層溫度超過(guò)900 ℃仍有大幅上升的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明爐內(nèi)未燃盡的燃料較多，此時(shí)必須立即停爐壓火，并觀察火勢(shì)，待床層溫度低于800 ℃時(shí)方可重啟。

(3)根據(jù)溫度儀表觀察流化床左右的溫差，如果溫差很大，說(shuō)明燃料流化不正常，下部有沉積或結(jié)渣，可嘗試加大一次風(fēng)量，并及時(shí)排出爐渣。如果排渣出現(xiàn)異常，要立即停爐處理。

3 燃料外循環(huán)

3.1 故障現(xiàn)象

燃料外循環(huán)(圖3)是指鍋爐內(nèi)燃燒的煤料飛出爐膛，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，未燃盡的大顆粒再經(jīng)返料箱回到爐內(nèi)進(jìn)行二次燃燒的現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)燃料外循環(huán)故障時(shí)外循環(huán)系統(tǒng)返料波動(dòng)或無(wú)返料，導(dǎo)致床層溫度、床層壓力波動(dòng)很大，進(jìn)而影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

圖3 燃料外循環(huán)示意圖

3.2 故障原因

燃料外循環(huán)的可能原因?yàn)椋悍盗巷L(fēng)室內(nèi)積灰過(guò)多或結(jié)焦，導(dǎo)致燃料煤流化不良，返料出現(xiàn)異常；布風(fēng)板上風(fēng)帽被損壞或堵塞；風(fēng)量調(diào)節(jié)不合理，致使外循環(huán)平衡被打破。

3.3 處置方案

為解決這個(gè)問(wèn)題，點(diǎn)爐前要及時(shí)清理返料風(fēng)室內(nèi)的積灰，并保證風(fēng)帽暢通、風(fēng)門(mén)嚴(yán)實(shí)。鍋爐運(yùn)行過(guò)程中要及時(shí)對(duì)返料風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證燃料經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后能自由落入返料箱，并正常返回爐膛。

4 給煤異常

4.1 故障現(xiàn)象

渦北選煤廠采用螺旋給煤機(jī)為循環(huán)流化床熱水鍋爐供煤，每臺(tái)鍋爐由兩臺(tái)給煤機(jī)同時(shí)給煤。在給煤過(guò)程中，如果給煤系統(tǒng)出現(xiàn)給煤不暢或無(wú)法給煤的現(xiàn)象，就會(huì)使?fàn)t膛溫度和壓力突然下降。

4.2 故障原因

給煤不暢或無(wú)法給煤與如下因素有關(guān)：燃料煤的粘度大，水分多，導(dǎo)致落煤溜槽被堵塞；落煤溜槽帶有一定傾角，容易出現(xiàn)卡堵問(wèn)題；鐵塊、電焊條等金屬硬物混入燃料煤，在給煤時(shí)將給煤機(jī)的螺旋絞龍卡死；螺旋給煤機(jī)的傳動(dòng)方式為帶傳動(dòng)，工作時(shí)不但容易打滑，而且傳動(dòng)效率低。

4.3 處置方案

針對(duì)這種問(wèn)題，要從以下五方面綜合治理：優(yōu)化中煤離心機(jī)的工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高中煤離心機(jī)的脫水效果，降低燃料煤的水分；在落煤溜槽上安裝振動(dòng)器并定時(shí)開(kāi)啟，徹底根除“蓬煤”問(wèn)題；在鍋爐煤倉(cāng)皮帶機(jī)上部安裝一臺(tái)除鐵器，防止鐵屑、電焊條等金屬硬物進(jìn)入給煤機(jī)；將螺旋給煤機(jī)由皮帶傳動(dòng)改成鏈輪傳動(dòng)，增大鏈輪傳動(dòng)比，保證在給煤量一定的情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的頻率得到提高。這樣可以有效提高給煤機(jī)的工作效率，防止電機(jī)跳閘情況的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

由于存在各種不確定因素，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生多種故障。結(jié)合渦北選煤廠循環(huán)流化床熱水鍋爐的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，就爐管爆裂、流化床結(jié)焦、燃料外循環(huán)、給煤異常的故障原因進(jìn)行分析，并總結(jié)出合理的處置方案，有利于及時(shí)處理相關(guān)故障，提高鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，也為保證其他廠礦企業(yè)該型鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)借鑒。

[1] 路春美.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行(第二版)[M].北京：中國(guó)電力出版社,2008.

[2] GB/T 1576—2008 工業(yè)鍋爐水質(zhì)[S].

[3] 么書(shū)勤.鍋爐水處理作業(yè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2012.

[4] 劉德昌，陳漢平，張世紅，等.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及事故處理(第一版)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社,2006.

Common fault of circulating fluidized-bed boiler and its solution

ZHAO Xiang1,WANG An-qi2

(1.Wobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei, Anhui 235000, China；2.School of Chemical and Environmental Engineering, China University and Techology(Beijing), Beijing 100083, China)

In order to improve the stability and safety of the circulating fluidized bed boiler, according to common fault of SHX7-1.0/95/70-AI type circulating fluidized-bed boiler in operation in Wobei coal preparation plant, the causes are analyzed, and then proposed the solution.

circulating fluidized-bed boiler; common fault; solution

1001-3571(2015)05-0040-03

TK229.6

B

2015-08-17

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.010

趙 翔(1987—)，男，安徽省淮北市人，助理工程師，從事選煤廠機(jī)電管理工作。

E-mail：zhaoxiang218@163.com Tel：0561-4899283