440t／h循环流化床锅炉磨损原因分析及措施.pdf

东北 电力技术 2 o o 7 年第3 期 4 4 0 t h 循环流化床锅炉磨损原因分析及措施 ca u s e a na l y s i s a n d co u n t e r me a s u r e s o n w e a r i n g o f 4 t h cf b bo i l e r s 杜国良 ，史明武 ，冷杰 ( 1 大连泰山热电有限公司，辽宁 大连1 1 6 0 2 1 ；2 东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ) 摘要：介绍了4 4 0 t h 循环流化床锅炉磨损的主要部位，分析了引起磨损的主要原因，并提出了防止磨损的主要措施。 关键词：循环流化床锅炉；磨损；防磨措施 中图分类号 t k 2 2 9 6 文献标识码b 文章编号 1 0 0 4 7 9 1 3( 2 0 0 7 )0 3 0 0 3 0 0 2 大连泰山热电有限公司一期工程安装 2 台由哈 尔滨锅炉厂设计制造的一次中间再热 4 4 0 t h 高温 超高压循环流化床锅炉，锅炉型号为 h g一4 4 0 1 3 7 一 l y m 2 5 型，2 台锅炉分别于 2 0 0 5 年 l 1 月 1 2 1 3 和 1 2月 2 7 13投入运行 ，经过东北 电力科学研究 院有限公司性能考核试验 ，各项性能指标基本达到 设计值。但是，由于循环流化床锅炉固有的燃烧返 料特性，煤种偏离设计值较大，系统结构特点等原 因，造成锅炉磨损非常严重，发生多次磨损泄漏， 影响锅炉安全经济运行。通过近一年时间的摸索和 实践，已经初步摸清了2台锅炉磨损部位及特点， 有针对性地进行了治理 ，取得了一定的效果。 1 锅炉结构 锅炉采用引进 a l s to m公司的循环流化床锅炉 技术进行基础设计 ，并完全按照引进技术所确定的 原则和结构进行设计和制造。锅炉主要 由燃烧室 、 高温绝热旋风分离器、双路回料阀和尾部对流烟道 组成 。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁结构 ，水 循环采用单锅筒 、自然循环、单段蒸发系统。燃烧 室底部采用水冷布风板 ，大直径钟罩式风帽，每个 风帽由较小直径的内管和较大直径的外罩组成 ，外 罩与内管之间用螺纹连接。燃烧室内上部布置双面 水冷壁来增加蒸发受热面。燃烧室内布置屏式 级 过热器和末级再热器。 锅炉采用 2 个高温绝热旋风分离器，左右对称 布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，分离器采用人 口烟道下倾、中心筒偏置、旋风筒上部为圆筒形， 下部为锥形，回料腿下布置 1 个非机械型双路 回料 阀，后墙返料和煤混合送人燃烧室。返料装置外壳 由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料，防磨 绝热材料采用拉钧、抓钉和支架固定。 尾部对流烟道中布置 级、 工级过热器、低温 再热器 、省煤器和空气预热器。 锅炉采用分级送风，一次风从布风板送人燃烧 室；二次风从燃烧室下部锥段分两个不同高度送 人。锅炉采用床上和床下联合点火方式启动，4 台 滚筒冷渣器。 锅炉采用 4点给煤 ，4个排渣 口。炉前煤斗里 的煤经给煤机送至位于燃烧室后墙的共 4 个给煤口 处，再与循环物料混合后送人燃烧室内燃烧。锅炉 4 个排渣口 布置在前墙，后墙给煤前墙排渣，石灰 石由后墙下 4个二次风 口送人燃烧室 。 2 锅炉设备规范 2 1 锅炉设计参数 额定蒸发量4 4 0 t h 额定蒸汽压力 1 3 7 m p a 额定蒸汽温度 5 4 0 再热蒸汽流量 3 5 7 9 t h 再热蒸汽进 口压力 2 7 m p a 再热蒸汽温度 5 4 0 给水温度 2 4 9 4 锅炉排烟温度 1 3 8 锅炉热效率 9 1 8 2 2 锅炉设计燃料特性 c =5 5 41 ， h = 3 8 5 ， 0 = 8 3 4 ， n = 0 7 9 ， s a r= 0 2 3 ， ma r = 9 9 ， a a r = 2 1 4 8 ，v d a f =4 3 6 ，q =2 1 7 7 m j k g 。d t =l 2 3 0 ， s t=1 2 8 0 ， ft=1 4 5 0 。 3 磨损部位及防磨措施 3 1 风帽 循环流化床锅炉风帽的磨损部位主要有 2 种： 维普资讯 2 0 0 7 年第3 期 东北 电力技术 3 l 一 种是风帽外部的磨损 ，另一种是风帽小孔磨损扩 大。风帽外部磨损最严重的区域发生排渣 口和循环 物料 回料 口附近，其主要原因是物料排 出炉膛时水 平方向冲刷风帽，循环物料随人炉煤一起进入炉 膛 ，较高浓度的颗粒以较大的平行于布风板的速度 分量冲刷风帽造成风帽磨损。风帽小孔磨损 ，使其 扩大 ，改变布风特性，同时造成风室漏灰，但是其 磨损机理不十分清楚 。曾经发生布风板右前墙几个 风帽磨损 ，并进行了更换 。 3 2 燃烧室水冷壁管 燃烧室水冷壁管磨损可分为 4种 ：燃烧室浇注 料与水冷壁过渡段区域水冷壁磨损 ；燃烧室四角区 域的水冷壁磨损 ；一般水冷壁管的磨损 ；不规则 区 域壁管的磨损。 a 燃烧室浇注料 与水冷壁过 渡段 区域水 冷 壁管 燃烧室浇注料与水冷壁过渡段区域水冷壁磨损 主要发生在浇注料与水冷壁管的交界处 ，其磨损机 理一是在过渡段区域内由于沿壁面下流的固体物料 与炉内向上运动的固体物料运动方向相反 ，因而在 局部产生旋涡流；另一个原 因是燃烧室壁面下流的 固体物料在交界区域产生流动方 向的改变 ，因而对 水冷壁产生冲刷。燃烧室浇注料与水冷壁过渡段 区 域水冷壁管的磨损并不是在燃烧室 四周水冷壁均匀 发生 ，而是与炉内物料总体流动形式有关。主要采 取的措施是管防磨技术 ，这种防磨技术理论上消除 了阻碍粒子向下流动的台阶 ，从而消除了磨损 。实 际上，由于在耐火耐磨层与水冷壁管接触处很难实 现平滑过渡 ，因此 ，磨损还是不能完全消除。除了 采取管防磨技术措施外，还在耐火耐磨层以上 1 m 高度的水冷壁管易磨损的部位喷涂耐磨合金，及磨 损后采取补焊措施 。 b 燃烧室四角区域的水冷壁管 燃烧室四角区域内沿壁面向下流的固体物料浓 度比较高 ，同时流动状况也 易受 到破坏而产生磨 损 ，所以四角区域的水冷壁管磨损 比较严重 ，有时 鳍片都磨穿。主要措施是在易磨损的部位喷涂耐磨 合金及磨损后补焊。 c 燃烧室上部 四周水冷壁管 燃烧室上部 四周水冷壁管 ，一般磨损轻微。如 果气流上升速度较大 ，磨损严重时 ，在运行条件允 许时，适当降低速度及采取金属喷涂防磨技术。 d 不规则区域壁管 不规则区域壁管的磨损主要指水冷壁上有可能 使下降的灰粒流动改变方向，对水冷壁形成冲击磨 损 的区域。如在穿墙管 、炉墙开孔处的弯管 、管壁 上的焊缝和磨损补焊处等，即使很小几何尺寸的不 规则也会造成局部的严重磨损 。穿墙管和炉墙开孔 处的弯管主要采取打浇注料，管壁上的焊缝和磨损 补焊处主要采取打磨措施。 3 3 炉内受热面 炉内受热面的磨损主要是指双面水冷壁 、屏式 过热器 、屏式再热器以及炉膛出 口处管排的磨损 ， 与炉内水冷壁的磨损机理相似，主要原因是由于烟 气携带颗粒对管排 的冲刷磨损。一般采取在两侧吸 热面易磨损的部位喷涂耐磨合金和在下部迎气流部 位采用耐火耐磨材料覆盖。曾经发生下部迎气流部 位浇注料脱落造成双面水冷壁磨穿爆管，修复后， 没有发生类似问题。因此 ，要有足够的抓钉数量和 良好的焊接质量 ，保证浇注料质量，在捣打浇注料 必须牢固。 3 4 高温旋风分离器 高温旋风分离器的磨损主要发生在燃烧室到分 离器的水平烟道内 、分离器的人 口处 、分离器的圆 筒形部分区域和分离器上部烟气出口管。一般与浇 注料质量 有关 ，浇注料捣 打要 牢固，形成 光滑过 渡。但旋风分离器的中心管采用金属结构 ，存在热 变形和磨损 ，容易损坏 ，因此 ，金属管一般采用耐 热合金钢材料制造。 3 5 分离器后对流受热面 分离器后对流受热面主要是指过热器 、再热器 和省煤器 ，其磨损与煤粉锅炉基本相同。对流受热 面磨损因素与分离器的分离效率 ( 飞灰浓度) 、飞 灰特性和烟气流速等有关。磨损与浓度的 1 次方成 正比，与烟气流速的 3 次方成正比，与飞灰粒度和 硬度也有关。采取的措施主要是选取合理的烟气速 度，防止形成烟气走廊，在易磨损的部位加焊防磨 护瓦，在管束和炉墙间形成烟气走廊处采用遮挡和 加焊防磨罩。 3 6 耐火材料 锅炉所有的耐火材料都存在不同程度的磨损和 破坏。磨损的原因是由于固体物料对耐火材料的冲 刷而造成耐火材料的破坏 ；另一个原因是由于循环 流化床锅炉温度的循环波动和热冲击以及机械应力 造成耐火材料产生裂缝和剥落。采取的主要措施是 保证耐火耐磨材料现场施工时的搅拌时间、捣打时 间、炉墙密实程度和墙面的光滑程度及烘炉养护施 ( 下转第 3 4页) 维普资讯 东北电力技术 2 o o 7 年第3 期 路； 各保护屏打印机电源、照明电源接于端子排底 部， 与保护直流回路以适量空端子隔离，其火线、 零线色标醒 目，试验 电源屏交流插座与直流插座分 层布置 。 c 合理规范二次电缆的路径。二次电缆敷设 尽可能离开高压母线、避雷器和避雷针的接地点、 并联电容器、电容式电压互感器、结合电容及电容 式套管等设备， 避免和减少迂回，缩短二次电缆的 长度，与运行设备无关的电缆应予拆除。 d 加强对一二次设备制造安装环节的技术监 督、检查验收和端子箱防潮工作。各电气设备的内 部和外部交流电缆和直流电缆靠近敷设布置时要做 好隔离和屏蔽措施。主变端子箱及冷却器端子箱、 有载调压箱等， 对绕组温度补偿要求制造厂对交流 回路、直流回路分布布置，冷却器控制回路避免使 用交流继电器。避免一个继电器的两付节点分别供 直流回路和交流回路使用，节点容易击穿造成交直 流互串。检查刀闸控制箱不同功能辅助触点分区布 置情况。对于新建厂站，二次设备不得采用交直流 混合供电模式。做好户外端子箱包括线路 t v端子 箱的密封 、防潮 、防凝露措施 ，安装加热驱潮器。 e 加强直流系统的配置和运行管理。加强继 电保护二次回路直流系统上下级的熔丝 ( 空开)的 配合和双重化独立配置，避免交流串人后越级将总 熔丝熔断造成全站保护拒动事故；对于大型电厂， 各台机组保护的直流电源应分开，避免由于交流串 人直流造成全厂机组全停事故；正常运行出现直流 空开和 t v空开跳闸事故 ，应查明原因才能恢复送 电；不得用运行中的保护电源作为试验电源。 f 加强继保工程施工安措管理和图纸管理 ， 避免人员三误造成交直流互串事故。认真做好继电 保护工作， 保证安全的组织措施和技术措施， 做好 继电保护安全措施票，工作中注意危险点分析，防 止误碰、误接线等。将继电保护图实相符工作作为 继保重要的基础管理工作，确保现场作业图实相 符。做好现场监护、核对和验收工作，避免接线错 误造成交流串人直流回路。 我们可以通过下列手段来减小交流窜人直流回 路时保护误动的可能性。 a 在保护校验时认真检查开入量光隔或继电 器以及出口继电器的动作电压，使其符合 5 5 7 0 u 的反措要求 ，减小误动的可能性 。 b 在不影响保护性能的前提下可以增加某些 可能引起误动的关键开入量的动作时间降低灵敏 度，使其动作时间大于 2 0 ll 1s ，这种方法可以有效 地躲过工频交流量窜人时带来的干扰，但会部分牺 牲保护的动作速度。 c 使用独立的逆变电源进行隔离，可以有效 地将交流窜人的影响隔离在一个较小的回路内，也 可以使一些关键开入量或继电器在站内直流系统受 交流影响时不被干扰。 d 可以通过给开关量输入光隔或继电器的线 圈串、并电阻的方法改变光隔或继电器的动作电压 和动作电流，从而减小误动的几率。 作者简介 ： 毛盾 ( 1 9 7 8 一 )男，学 士，助 理工 程师 ，从事 继电保 护工 作 。 ( 收稿 日期2 o o 7 一o 1 2 2 ) ( 上接 第 3 1页) 工工艺参数等质量。同时，还要控制锅炉启停时的 温升温降速率， 及时修复破损部位。 4 结束语 循环流化床锅炉的磨损是不可避免的，如果选 取适当的速度，采用合理的防磨措施，受热面的使 用寿命就可能得到有效地延长。气流速度对磨损起 着决定性作用， 对于燃烧室，气流速度高，飞灰携 带量增加，即循环倍率增大， 磨损急剧加剧；气流 速度低，又影响床料流化质量和传热效果。燃烧室 气流速度既要保证床温，控制燃烧，又要减轻磨 损。对于对流受热面，气流速度高，磨损急剧加 快；气流速度低，发生受热面积灰。对流受热面气 流速度的选择既要保证不积灰，又要保证不磨损。 因此，合理配风，保证最佳的风煤比，合理控制烟 速， 及时