循环流化床锅炉设备经常出现的问题及对策论述.doc

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