巫新亮

［國能（神福）龍巖發(fā)電有限公司，福建龍巖 364100］

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐是在傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型清潔燃煤鍋爐，在煤炭的燃燒效率與綜合利用率上都有長足的進步，同時具備更突出的環(huán)保性能。但是，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部燃燒物料的復(fù)雜性遠高于傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐，而且鍋爐內(nèi)部風速的控制難度大，鍋爐磨損嚴重，因此爆管問題發(fā)生的概率高于其他鍋爐。針對這一問題，許多學者和工程技術(shù)人員進行了研究和實踐。李衛(wèi)東［1］研究發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，管道材料和設(shè)計的不足會導致鍋爐在運行過程中發(fā)生爆管。該研究主要從材料和設(shè)計的角度出發(fā)，對操作過程中的因素沒有進行深入探討。李紅春［2］的研究關(guān)注操作過程中的影響因素，研究發(fā)現(xiàn)過熱、壓力過大以及不恰當?shù)睦鋮s都可能導致鍋爐爆管。該研究側(cè)重于操作過程，對于鍋爐制造過程中的問題，如焊接質(zhì)量、材料選擇等缺乏深入的考察。宗琛等［3］的研究關(guān)注的是焊接過程，研究發(fā)現(xiàn)焊接過程中不規(guī)范的操作可能導致鍋爐爆管。上述研究為理解循環(huán)流化床鍋爐爆管問題提供了寶貴的見解，但也顯露出過去研究的局限性，一是研究側(cè)重于單個的影響因素，沒有綜合考慮各種因素的相互作用；二是忽視了在實際操作過程中可能出現(xiàn)的問題，如操作員的技能水平、維護和檢修的及時性等。因此，有必要進行全面、細致的研究，以更好地理解和解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問題。本文從理論角度，結(jié)合實證分析和工程實踐，對循環(huán)流化床鍋爐爆管的原因進行深入分析，通過對現(xiàn)有文獻和實踐經(jīng)驗的整合和總結(jié)，提出解決方法，旨在為循環(huán)流化床鍋爐運行管理和安全控制提供理論支持和技術(shù)指導。

1 循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐由燃燒室和循環(huán)回爐2 個部分組成，燃燒室包括密相區(qū)和稀相區(qū)，循環(huán)回爐則由高溫氣固分離器與返料系統(tǒng)共同構(gòu)成，采用高度工業(yè)化的清潔燃煤技術(shù)［4］。相較于傳統(tǒng)的鼓泡流化床鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中能支持更高的運行風速，強化燃燒與脫硫等非均相反應(yīng)，鍋爐容量也更大，可滿足電力工業(yè)的需求。循環(huán)流化床鍋爐解決了物理學、材料學層面的基礎(chǔ)問題以及諸多工程問題，是目前能夠使用煤矸石、城市垃圾等難燃固體燃料的先進技術(shù)。

循環(huán)流化床鍋爐的工作原理是將燃煤與空氣共同輸送到流態(tài)化燃燒室進行充分混合與燃燒，帶有顆粒物的煙氣經(jīng)過氣固分離器的過濾分離出氣體與固體物料，煙氣進入循環(huán)流化床鍋爐尾部的受熱面，固體物料則被返料器送回燃燒室進行循環(huán)燃燒，以此提升能源利用效率。

2 循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因

2.1 鍋爐安裝與焊接不符合標準

循環(huán)流化床鍋爐中絕大部分的固體物料處于動態(tài)循環(huán)的狀態(tài)中，當固體物料達到循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的最高點后自然地向鍋爐的下部運行，形成氣體與固體共同組成的流動帶。此時，若循環(huán)流化床鍋爐的安裝與焊接存在問題，不僅會對鍋爐內(nèi)部物料的運行造成阻礙，還會加大固態(tài)物質(zhì)與管道的摩擦程度，導致管道異常磨損，從而降低鍋爐的使用壽命［5］。安裝與焊接不符合標準的循環(huán)流化床鍋爐還有可能在鍋爐內(nèi)部形成局部渦流，快速磨損、減薄循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)部的受熱面，進而引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生爆管。除了焊接與安裝問題，引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐爆管的還有管材的質(zhì)量問題，如果管材的尺寸參數(shù)出現(xiàn)誤差，或其性能無法滿足循環(huán)流化床鍋爐運行的要求，也會導致循環(huán)流化床鍋爐管道的連接口出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，使管道焊口處管壁的磨損程度加大，提高了循環(huán)流化床鍋爐爆管的概率，不僅對循環(huán)流化床鍋爐的運行狀態(tài)與使用壽命造成不良影響，還有可能威脅工作人員的生命安全。

2.2 耐磨可塑料材質(zhì)及施工工藝質(zhì)量未達標

目前，循環(huán)流化床鍋爐在檢修期間對損壞的耐磨材料基本采用可塑料修復(fù)，鍋爐修復(fù)后即可點火啟動運行。如果耐磨可塑料材質(zhì)的性能及施工工藝質(zhì)量未能達到要求，會對鍋爐的運行安全產(chǎn)生影響。此外，性能未達標的耐磨可塑材料有可能在短期運行中受物料沖刷而磨損脫落，致使受熱面管裸露，引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐爆管。耐磨可塑料施工工藝如果不符合要求（如抓釘安裝密度不足、高度選擇不足、整體強度不足等），均可能在運行過程中開裂脫落，使受熱面管失去保護，裸露在外。耐磨可塑料在施工時如果沒有夯實，氣孔多，密實不足，就會導致其耐磨度下降；如果施工過程存在分層施工及未插排氣孔、未預(yù)留膨脹縫等現(xiàn)象，同樣會造成可塑料剝落、受熱面管裸露，進而引發(fā)鍋爐受熱面爆管，影響鍋爐的安全運行。

2.3 鍋爐檢修不及時

鍋爐檢修對預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐爆管問題起著非常重要的作用。如果沒有對循環(huán)流化床鍋爐做定期的檢查和檢修，鍋爐過度磨損或組件損壞的問題就會在循環(huán)流化床鍋爐的持續(xù)運行過程中變得愈發(fā)嚴重，最終導致循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)爆管問題。工作實踐證明，看似微不足道的問題都有可能是嚴重安全事故的開端，因此必須重視循環(huán)流化床鍋爐定期檢修工作，并及時處理鍋爐存在的問題。

3 循環(huán)流化床鍋爐爆管的防治解決方法

3.1 做好前期的技術(shù)準備工作

循環(huán)流化床鍋爐是在傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都與傳統(tǒng)鍋爐存在差異，因此過去的防爆管技術(shù)并不適用于循環(huán)流化床鍋爐。要高效、高質(zhì)量地解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問題，就必須更新防爆管技術(shù)，將經(jīng)濟分析結(jié)果作為技術(shù)應(yīng)用的重要參考，并且重視循環(huán)流化床鍋爐爆管的事前預(yù)防，將其與妥善的事后處理相結(jié)合，才能進一步降低循環(huán)流化床鍋爐爆管發(fā)生概率。

首先，企業(yè)相關(guān)部門應(yīng)在技術(shù)與知識層面給予足夠的支持，樹立相應(yīng)的科學管理理念。定期組織循環(huán)流化床鍋爐的維護人員參加培訓，深入了解循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運行原理，并且結(jié)合真實案例分析循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因，提升維修人員的故障排查能力。

其次，除了自上而下地加強全體員工對循環(huán)流化床鍋爐爆管問題的重視，還要在此基礎(chǔ)上圍繞循環(huán)流化床鍋爐的實際情況制定科學可行的技術(shù)操作規(guī)范，完善相關(guān)管理機制，將維修技術(shù)的規(guī)范操作作為相關(guān)崗位的準入條件，為提高維護人員的專業(yè)素質(zhì)提供保障［6］。同時，應(yīng)建立與循環(huán)流化床鍋爐檢修相關(guān)的獎懲機制，對妥善應(yīng)對循環(huán)流化床鍋爐爆管問題的維修人員進行精神與物質(zhì)嘉獎；對出現(xiàn)操作失誤或采取錯誤處理措施的維修人員則依照制度予以處罰，從內(nèi)在動力與個人利益兩個方面規(guī)范其工作行為。

3.2 加強鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理工作

循環(huán)流化床鍋爐的安裝質(zhì)量將對其后續(xù)的運行狀態(tài)造成影響，一旦安裝與焊接過程出現(xiàn)問題，就容易導致循環(huán)流化床鍋爐的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，增大爆管發(fā)生概率。因此，想要切實解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問題，需要加強對鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理工作。

安裝人員在安裝過程中需要注意保護設(shè)備及其部件，同時提升工作人員操作的規(guī)范性，避免循環(huán)流化床鍋爐在安裝過程中發(fā)生損壞。對循環(huán)流化床鍋爐安裝流程的管理不能僅依靠工作人員的自覺性，相關(guān)部門應(yīng)派遣專業(yè)人員監(jiān)督與檢查安裝的全過程，確保安裝操作的規(guī)范性與科學性。安裝工作完成后，專業(yè)人員需要對照安裝計劃與相關(guān)標準對循環(huán)流化床鍋爐進行全面的檢查，重點檢查盲區(qū)及隱蔽區(qū)，為其后續(xù)的穩(wěn)定運行提供保障。檢測焊接施工質(zhì)量時，專業(yè)檢查人員需要重點檢查爐內(nèi)受熱面管的焊接質(zhì)量，尤其是爐膛四角、水冷蒸發(fā)屏和雙面冷水壁夾角區(qū)域的焊接接縫等關(guān)鍵部位。

3.3 關(guān)注鍋爐耐火耐磨材料的狀態(tài)

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部耐火耐磨材料是鍋爐的重要組成部分，對爆管的發(fā)生有直接的影響，因此維護人員必須做到非停必查耐火耐磨材料的狀況，及時修補鍋爐內(nèi)部發(fā)生脫落的耐火耐磨材料，避免耐火耐磨材料的損壞及脫落加重循環(huán)流化床鍋爐的磨損程度。循環(huán)流化床鍋爐結(jié)束運行后，運行人員應(yīng)嚴格執(zhí)行運行規(guī)程，讓循環(huán)流化床鍋爐自然冷卻，禁止采用強制冷卻手段，避免鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)局部溫度的劇烈變化，破壞耐火耐磨澆注料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其性能與使用壽命受到影響。此外，為從根本上提升循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨材料的質(zhì)量，應(yīng)加強材料與施工方面的管理。技術(shù)人員應(yīng)深入分析循環(huán)流化床鍋爐對耐火耐磨材料性能的需求，制訂科學量化的采購計劃，并且調(diào)研具備資質(zhì)的材料廠家，進行多方比價，結(jié)合性能、價格、質(zhì)量等多方面因素選取性價比最高的材料；同時，施工人員需嚴格控制耐火耐磨材料的施工質(zhì)量，按照施工標準操作，減少施工質(zhì)量問題。

3.4 對磨損問題制定預(yù)防措施

循環(huán)流化床鍋爐受熱面管在運行中受物料沖刷的影響明顯，若受熱面對口偏差大，磨損問題會變得更嚴重，加大鍋爐爆管概率。因此，有關(guān)部門應(yīng)對磨損問題制定預(yù)防措施，提高受熱面鋼管焊接對口工藝的水平，確保對口工藝符合相關(guān)規(guī)定的要求。

為避免循環(huán)流化床鍋爐受熱面鋼管出現(xiàn)安裝工藝質(zhì)量問題，在鍋爐受熱面檢修施工過程中可應(yīng)用先進的紅外線找平儀進行檢測，提升管子對口的直線度及平整度，減小對管折口和錯口的偏差，避免爐內(nèi)受熱面管因折口和錯口突出部位受物料沖刷磨損而出現(xiàn)爆管的問題［7］。此外，循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特殊，其燃燒室的出口在水平方向上一致，因此容易出現(xiàn)煙氣夾帶固體顆粒流向相連窗口的問題，引發(fā)沖擊性磨損。要預(yù)防此磨損問題，需要選取耐磨性能較強的材料敷設(shè)在管道中，保證管道處于良好的工作狀態(tài)，延長其使用壽命。在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，還需要監(jiān)控固體物料的流化效果，以便及時發(fā)現(xiàn)風量參數(shù)設(shè)置存在的問題并及時做出調(diào)整，降低循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部空氣中固體顆粒的含量。入爐煤粒徑應(yīng)控制在8 mm 以內(nèi)，粗顆粒過大及過多會影響鍋爐流化運行，增加風流化風量，從而導致鍋爐受熱面磨損增大。

3.5 改造爐膛受熱面夾角

由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部有大量高濃度的顆粒物料在上升、下降及不規(guī)則流動，同時風量分配不均勻，因此在受熱夾角處易產(chǎn)生渦流，高溫、高濃度的物料煙氣流對夾角區(qū)域受熱面的4根管子沖刷磨損尤為嚴重。可采用耐磨可塑料對該受熱面夾角區(qū)域兩側(cè)的4根管子進行覆蓋，防止渦流產(chǎn)生的沖刷磨損。

3.6 選擇適合的耐火耐磨材料及施工工藝

重新鋪設(shè)耐火耐磨材料時，需要根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的實際情況及防爆管的實際需求選擇材料。循環(huán)流化床鍋爐對耐磨材料的指標要求較高，在爐膛耐火耐磨材料的選擇上，可考慮抗磨損性能表現(xiàn)突出的碳化硅可塑材料［8］。為提升材料的抗熱震穩(wěn)定性，可優(yōu)化可塑材料的粒徑級配，通過適度提升大顆粒骨料的占比，提升碳化硅可塑材料的力學性能。此外，可選擇在原有的耐火澆注料上增加不銹鋼纖維，提升其耐磨性能與抗折性能。如果循環(huán)流化床鍋爐原設(shè)計中抓釘?shù)牟荚O(shè)稀疏，在重新鋪設(shè)耐火耐磨材料時，就需要適度提升抓釘?shù)拿芏?，間隔50 mm 的布置方式為最佳，抓釘長度比耐火耐磨料厚度小20 mm 為合適。在抓釘款型的選擇上，應(yīng)綜合使用“V”形釘與“一”字釘，抓釘盡量使用耐高溫的鋼材材質(zhì)，這種材質(zhì)熱膨脹系數(shù)較小，耐熱強度高，可減少對耐火耐磨材料質(zhì)量的影響；在耐火耐磨材料的施工過程中，需重點關(guān)注膨脹縫的設(shè)計，膨脹縫與氣流方向應(yīng)呈逆向布置，膨脹縫預(yù)留的方向必須避免與氣流方向相同，以防氣流直接沖刷膨脹縫導致澆注料脫落。如果采用耐磨可塑料作為耐火耐磨材料，需要在間隔1 m 的區(qū)間內(nèi)布置2～3mm寬、40～50 mm 深的膨脹縫。施工好的耐磨可塑料需及時插入直徑為2.5～3.2 mm 的焊條作為排氣孔，插入間隔為300～400 mm；排氣孔可排出可塑料內(nèi)部的水分，防止局部出現(xiàn)剝落。此外，需注意耐火耐磨材料不可分層施工，需一次性施工完成，避免因黏結(jié)強度不足造成交接處的皮層剝落。

3.7 加強鍋爐受熱面的定期檢修

循環(huán)流化床鍋爐存在的檢修不及時、不徹底的問題也是導致鍋爐爆管的原因之一，因此要降低循環(huán)流化床鍋爐爆管概率，就需要加強對循環(huán)流化床鍋爐的檢修工作，完善檢修方案并關(guān)注檢修工作中的細節(jié)。

檢修方案的制訂必須堅持針對性檢修的基本原則，既有的檢修方案只能起參考作用，不能完全套用到循環(huán)流化床鍋爐的檢修中。相關(guān)人員在制訂檢修方案前必須先觀察循環(huán)流化床鍋爐的運行狀態(tài)并記錄運行參數(shù)，使制訂的鍋爐檢修方案與其實際狀態(tài)相契合，提升檢修工作的效率與質(zhì)量。

在循環(huán)流化床鍋爐檢修工作中，還應(yīng)關(guān)注爐膛內(nèi)部的受熱面，重點檢查以下部位：爐膛密相區(qū)、爐膛四角區(qū)域、各受熱面夾角區(qū)、澆注料與管子交界區(qū)、屏式受熱面彎頭部位、管子穿墻部位、焊口部位、爐膛出口區(qū)、分離器靶區(qū)等，這些位置都屬于易磨損區(qū)域，每次停機后都應(yīng)及時進行宏觀檢查及測厚檢查，及時更換減薄超標的部件。對受熱面易磨損區(qū)域可采取各種防磨措施，如金屬噴涂防磨、熱熔敷、安裝防磨梁、安裝防磨鰭片等，減緩受熱管磨損速率，提升鍋爐運行的安全性。

4 結(jié)語

本文探索循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因以及對應(yīng)的解決策略，鍋爐安裝與焊接質(zhì)量、耐磨可塑料材質(zhì)及施工工藝質(zhì)量和鍋爐檢修的及時性是影響循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要因素。要解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問題，需做好前期技術(shù)準備工作，加強鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理，關(guān)注鍋爐耐火耐磨材料的工作狀態(tài)，對磨損問題作出針對性的預(yù)防措施，改造爐膛受熱面夾角，選擇適合的耐火耐磨材料及施工工藝，以及加強鍋爐受熱面的定期檢修等。這些措施的實施可提高鍋爐的運行效率和安全性，降低爆管的風險。盡管本文研究提供了較全面的方法解決循環(huán)流化床鍋爐爆管的問題，但每一種鍋爐的具體情況可能會有所不同，因此需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整。此外，對于一些特殊的鍋爐設(shè)計和運行條件，需要進一步研究和測試確定最佳的解決方案?？傮w來說，本研究為理解和解決循環(huán)流化床鍋爐爆管問題提供了新的視角和實踐方法，對于保障設(shè)備安全穩(wěn)定的運行具有理論和實踐意義。