循环流化床锅炉设备经常出现的问题及对策论述

循环流化床锅炉设备经常出现的问题及对 策论述 一、循化流化床锅炉设备问题介绍 由于循化流化床锅炉燃烧特点（锅炉 炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大 量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布 置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分 开，并经 过非机械式回送阀将物料回送至床内，多 次循环燃烧。 ）因此，流化床锅炉设备经常 出现磨损、泄露、堵塞、超温、震动等问 题。其中，磨损是重中之重，磨损造成循 环流化床锅炉停炉的事故率是 4550%，磨 损已成为循环流化床锅炉发展的突出问题。 二、循化流化床锅炉设备问题及对策 1.CFB 锅炉受热面磨损机理及对策 在循环流化床锅炉中，炉内受热面的 磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损是指 流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材 料表面进行冲击造成的磨损。冲蚀磨损有 两种基本类型：一种为冲刷磨损，另一种 为撞击磨损，这两种磨损的冲蚀表面流失 过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷磨 损是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至 接近平行。颗粒垂直于固体表面的分速度 使它锲入被冲击物体，而颗粒与固体表面 相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个 分速度合成的效果起刨削作用。如果被冲 击的物体经不起这种作用，即被切削掉一 小块，如此经过大量，反复的作用，固体 表面将产生磨损。撞击磨损是指颗粒相对 于固体表面冲击角较大，或接近垂直时， 以一定的运动速度撞击固体表面使其产生 微小的塑性变形或显微裂纹，在长期、大 量的颗粒反复撞击下，逐渐使塑性变形层 整片脱落而形成的磨损。影响循环流化床 锅炉磨损的因素很多，主要有燃料灰特性 （灰粒特性、灰成分特性） 、床料特性、部 件或局部的结构特点、物料循环方式、运 行参数、受热面的特性等。降低炉内受热 面磨损速率的根本方法是降低贴壁流的颗 粒浓度及速度。 炉内水冷壁的磨损可以根据磨损的部 位不同分为两种形式，一种叫做局部磨损， 或称“点”磨损，另一种叫做区域性磨损， 或称“面”磨损。 局部磨损： 对于局部磨损，主要与结构有关。容 易产生局部磨损的部位有耐磨浇注料的 结尾处（或防磨片的结尾处）的磨损。 弯曲变形后的管屏。受热面穿墙管。 受热面弯管。受热面开孔的地方。不 规则的水冷壁鳍片焊缝、焊瘤等施工遗留 下的痕迹。管卡受热膨胀松动造成管间 或管子与管卡磨损。 （1）耐磨浇注料的结尾处（或防磨片的结 尾处）的磨损： 炉膛内存在大量的灰颗粒沿水冷壁向 下流动,通常称之为边界层，这些灰颗粒与 光滑的水冷壁平行运动时磨损较轻，一旦 水冷壁上有突台，这些灰颗粒碰到突台时 流向发生将变化，使部分颗粒直接对水冷 壁管冲刷，造成管壁磨损很快，浇注料交 界处、防磨盖板结束处或喷涂结束处都存 在这样的磨损。 耐磨料结束处磨损的解决措施： CFB 锅炉将膜式壁折弯让管（见图 1） ， 使该处浇注料与膜式壁鳍片形成上下一致 的垂直面，使耐磨材料与光管交界处的磨 损大大减轻。该措施一般适用于新设计的 锅炉，对早期投运的锅炉进行让管改造的 投资大、改造困难。采用这种结构需要注 意的是一定要检查确认浇注料与折弯上部 膜式壁鳍片过渡要平滑，不能出现任何台 阶或渗浆造成的棱角。 图 1 水冷壁让管前后对比示意图 (2)炉膛四个角部区域的磨损 ： 炉膛四个角部也是循环流化床锅炉磨 损较严重的区域（见图 2） ，炉膛四角区域 的管壁磨损原因是由于相临的两侧模式壁 边壁层相互重合和影响，使流向发生变化， 对水冷壁形成冲刷。 图 2 角部磨损情况 角部区域的磨损预防措施： CFB 锅炉目前较好的方法是对炉膛角部 的几根水冷壁管进行沿高度方向全部敷设 耐磨浇注料（见图 3） 。浇注料两侧结束处 要做成斜面，并与水冷壁管外径相切且平 滑（防止再次产生角部效应和边沿不规则 变化产生的磨损，见图 4） 。 图 3 炉膛四角的防磨 图 4 角部浇注料与水冷壁管交接处整 齐产生的磨损 (3)炉膛不规则区域的磨损 上下两组水冷壁现场对接焊口，焊口 处向外凸起，导致水冷壁管磨损加剧。上 下两组水冷壁接口处鳍片现场焊接质量较 差，鳍片凹凸不平，增大了管壁的磨损。 炉膛开孔等让管处理不当，造成炉内突出 部位的磨损。 水冷壁鳍片上的吊装耳板等 安装遗留物未磨平。 随着对循环流化床锅炉的认识的深入， 对制造和安装质量的要求大大提高，这类 磨损也大幅度的减少。 区域性磨损： 采用先进的结构设计解决了局部磨损 以后，循环流化床锅炉炉内水冷壁还存在 由于其自身的流体动力场特性造成的区域 性磨损，即“面”磨损。区域性磨损往往 一些区域表现的特别明显，像炉膛的四角、 炉膛出口转向处水冷壁的迎风面、给煤这 一侧的侧墙等。解决区域性磨损的方法主 要有两种方式，一种是采用受热面表面处 理技术，即采用电、热或等离子喷涂技术 在受热面表面喷涂一层高硬度的材料，该 方法为被动防磨技术；另一种是采用主动 多阶式防磨梁防磨技术，该技术从主动降 低贴壁流的灰浓度与速度着手，从根本上 控制导致磨损产生的因素，该方法为主动 防磨技术。 采用西安热工研究院有限公司 CFB 锅 炉水冷壁新型防磨技术，即主动多阶式防 磨技术（防磨梁，见图 5） 。该防磨装置由 销钉和耐火耐磨浇注料形成凸台，并通过 销钉将凸台固定在水冷壁上；凸台沿水冷 壁高度方向以一定间距水平或倾斜多阶布 置。 图 5 主动多阶式防磨技术（防磨梁） 主动多阶式防磨梁优点： (1)水冷壁不爆管检修周期提高到三年以上， 大大延长锅炉水冷壁使用寿命； (2)运行可靠，检修简单方便。省去了每次 停炉喷涂检修的费用，继而节省了检修时 间，提高了锅炉可用率； (3)安装完成后锅炉累计运行 6 个月内，在 炉膛水冷壁管上随机（自下而上基本均布） 抽查 3050 个点，作加装防磨装置前后管 壁变化对比检测， 100%抽查点管壁对比防 磨实施前的减薄厚度小于 1.0mm，80%抽查 点管壁减薄厚度小于 0.8mm； (4)安装完成后锅炉累计运行一年内，在炉 膛水冷壁管上随机（自下而上基本均布） 抽查 3050 个点，作加装防磨装置前后管 壁变化对比检测， 100%抽查点管壁对比防 磨实施前的减薄厚度小于 2.0mm，80%抽查 点管壁减薄厚度小于 1.6mm。 主动多阶式防磨梁缺点：炉膛内加装防 磨梁，防磨效果好，但对换热有一定影响。 2.CFB 锅炉的风帽 一般锅炉采用的钟罩型风帽由帽体、 内套和导风管组成，帽体和导风管之间采 用螺纹连接，帽体采用耐磨耐热钢铸造而 成，其它部件采用耐热钢管加工。这种风 帽能有效的避免漏渣，更换方便。 钟罩型风帽缺点： 钟罩型风帽在实际运行中出现了局部堵 塞、结焦、磨损、脱落等事故，严重影响 了锅炉的安全运行。 (1）造成钟罩式风帽堵塞、结焦的主要 原因： a.钟罩型风帽的帽体上有数个的水平小 孔，每个风帽的小孔都要和周围相临风帽 的小孔相互“对吹” ，由于风帽受加工精度 所限，每个孔的位置、大小和气流速度都 有一定的偏差，势必会有一部分动能较大 的细小床料克服小孔阻力进入到帽体内部。 b.如果进入帽体的细小颗粒不能及时被 排除或者积存在小孔周围，便容易造成高 温结焦。小孔一旦堵塞，就会形成局部流 化失效、风帽局部碳化或炉内局部结焦。 c.在返料口、喷煤口附近以及四周靠近 炉墙部分的风帽，当大量物料波动抛下时， 瞬间局部压力会超过布风板上（风帽出口） 压力，造成部分床料反冲进入帽体内部， 造成堵塞、结焦。 (2）造成钟罩式风帽磨损的主要原因: a.风帽材质不良，高温下硬度较低，耐 磨性能较差。 b.风帽内部堵塞、结焦，造成风帽通 风不畅，帽体冷却不足，使风帽超温碳化， 硬度下降。 c.安装质量较差，相临风帽小孔中心 偏离，气流不能相互“对吹” ，造成气流偏 移而直吹相临的风帽，将帽体磨损，可以 说安装精度的高低对风帽的使用寿命有着 至关重要的影响。 (3）造成钟罩式风帽脱落的主要原因 a.焊接质量较差,由于帽体材质多为耐 热不锈钢，必须经过专门培训合格的不锈 钢焊工才能进行施焊。但是，在实际工作 中一般不太注意焊工的选择，往往用普通 的焊工进行风帽焊接，难免造成焊接质量 问题。 b.焊材选用不当，随着钢材市场价格 的猛增，有色金属的价格也急剧增加，风 帽生产厂家为了降低制造成本，一般会减 少铬、镍、钼的含量，而加入锰、硅和适 量的稀土元素，以保持材质的硬度、耐蚀 性和抗氧化性。稀土元素的加入虽然能够 改善常温下的焊接性能，但是在焊材的选 取上却容易忽略，通常选用普通不锈钢焊 条，造成焊点融合处脆性硬化，遇高温后 极易迸裂。 CFB 锅炉采用的钟罩式风帽对其防止损 坏的措施有： （1）.严格风帽进货的质量验收，要从 风帽铸造、加工环节严把质量关，分批对 风帽的材质进行量化分析，杜绝不合格产 品的进入。 （2）.提高安装工艺水平：钟罩式风帽 的安装质量对风帽使用寿命至关重要，要 求相临风帽的“对吹孔”保持上下、左右 同在一条中心线上，任一小孔中心线对射 线偏离另一小孔的中心的距离都不能超过 1mm。 （3）.利用停炉机会对每个风帽进行吹 通试验，发现堵塞时应及时进行疏通，必 要时将风帽卸下清理。 （4）.根据风帽的材质选用合适的焊材， 必须由经过严格培训合格的不锈钢焊工进 行施焊。 （5）.运行中应保持每台给煤机进料的 均匀性，防止由于局部给煤量过大产生的 压力波动，将物料反冲到风帽内，造成风 帽堵塞。 （6）.运行中应保持返料器高压流化风 的风压和料层高度的相对稳定，确保外循 环物料能够均匀的进入炉内，避免物料反 冲进入风帽内。 （7）.在帽体顶部加装防磨套，可以防 止帽体磨穿，延长风帽的使用寿命。 3循环流化床锅炉炉膛密封 CFB 锅炉炉膛为正压运行，炉膛压力呈 现上下波动，并且炉内循环灰量很大，如 果炉膛密封不严，将造成漏风漏灰现象， 严重影响设备安全和运行环境。漏风原因 有焊接密封不严、炉墙各种孔门变形或者 关闭不严、磨损等。 特点：漏风伴随漏灰 漏灰伴随 磨损 磨损增大漏风 造成受 热面泄漏。 由此可见，循环流化床锅炉一旦发生 泄漏，高温固体和气体混合物很快就会导 致管子严重磨损，即使很小的泄漏也会造 成局部严重磨损，因此，炉膛密封是非常 重要的，神华宁夏国华宁东发电有限公司 在机组安装和检修施工中不仅要对密封焊 接做好常规的渗油试验，还要作好风压试 验，务必全面检查，消除隐患。 4高压流化风机常出现的问题及对策 高压流化风机多采用多级离心式鼓风 机，普遍存在轴承温度高、振动大等问题。 因此，在设备验货时应充分检验其冷却方 式和冷却效果，否则投产后检修维护工作 量很大，严重威胁机组的安全稳定经济运 行。 5非金属膨胀节经常出现的问题及对策 CFB 锅炉一般选用金属和非金属两种膨 胀节，非金属膨胀节则同时具有万向补偿 和吸收位移量大，无弹性反力，外表温度 低，降低噪音，隔绝震动，安装和维修方 便，极好的耐高温、耐腐蚀和耐磨特性等 优点。 CFB 锅炉设置膨胀节主要部位：旋风 分离器进口段和出口段；料腿段和返料 管段；空预器入口段和烟道管段；落 煤管段和回风管段；热风管段和播煤风 管段；点火风管段和输送风管段；石 灰石管段和排渣管段以及风机出口管段。 非金属膨胀节容易出现的问题： （1）安装时预留膨胀间隙偏大，超出了 设计值，投产后可能造成膨胀节超温损坏； （2）膨胀节边缘未安装牢固，投产后可 能造成膨胀节撕裂； 解决方法：按设计值预留膨胀间隙并要安 装牢固。 6耐火防磨层常出现的问题及对策 CFB 锅炉防磨内衬范围主要为以下区域： 燃烧室下部、顶部和出口；旋风分离 器和返料装置；料腿和返料管；旋风 分离器出入口；外置床和冷渣器；风 室和流 化床；炉墙孔门和穿墙管等区域；从防 磨范围可以看出内衬施工点多面广、工作 量大，并且许多区域空间狭窄、悬顶施工， 因此要多点同时组织施工、扩大工作面、 重视施工质量。 7.循环流化床锅炉内部衬里损坏部位 循环流化床锅炉内部衬里的损坏，主 要集中在以下几个部位：启动燃烧器及下 部风室、炉膛密相区下部布风板突台、返 料斜料腿进入密相区后的分流结构、炉膛 水平出口烟道、旋风分离器入口及转角立 墙、旋风分离器环板涨缝处、返料器等。 损坏原因分析： （1）目前，许多厂家为了减少启炉费用， 采取减少启炉时间方式。启动过程中温升 较快，造成启动燃烧器及下部风室混凝土 结构的损坏。 （2）炉膛密相区下部布风板突台及返料 斜料腿进入密相区后的分流结构，由于厚 度较大，在锅炉升温的过程中，由于内外 温差较大，造成开裂脱落。 （3）炉膛水平出口烟道及旋风分离器入 口立墙的损坏是由于此处的烟气流速最高， 冲刷激烈。 （4）返料器混凝土结构的破坏，主要是 这里施工条件较差，不能保证施工质量所 引起的。 防治措施： （1）合理选择锅炉启动时间，避免启动 过程中风室及燃烧器超温运行。 （2）在大修过程中去除不必要的混凝土 结构，在结构强度能够满足使用的条件下， 尽量减少耐火混凝土的设计厚度。 （3）采用合格的耐火材料，优秀的施工 队伍，保证检修的施工质量。 8.飞灰再循环、补料及石灰石系统常出现 的问题及对策 石灰石系统常存在以下缺陷： （1）石灰石系统管线较长，弯头较多， 运行中弯头处易发生堵塞。 （2）石灰石粉细、易吸潮，致使石灰石 仓内易结块造成下粉不畅，旋转给料阀易 堵粉。 针对石灰石系统常见问题的防治措施： （1）优化管道系统减少管线长度和弯头 数量，石灰石粉输送管向下倾斜接入前墙 下二次