高溫旋風分離器耐火磚脫落原因及對策

畢洪文,趙曉燕,冷 杰

（1.盛發熱電有限責任公司,內蒙古 通遼 010010;2.西安電力高等專科學校,陜西 西安 710038; 3.東北電力科學研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006）

1 鍋爐設備概況

盛發熱電有限責任公司安裝2臺哈爾濱鍋爐廠有限責任公司采用引進Alstom公司技術設計制造的440 t/h超高壓再熱式循環流化床鍋爐,燃用內蒙古霍林河高揮發分、高水分褐煤。

鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對流煙道組成。鍋爐采用2臺內徑為8.08 m的高溫絕熱旋風分離器,布置在燃燒室與尾部對流煙道之間。高溫絕熱分離器回料腿下布置一個非機械型自平衡式回料閥,流化密封風由高壓風機單獨供給。回料閥外殼由鋼板制成,內襯絕熱材料和耐磨耐火材料,耐磨材料和保溫材料采用拉鉤、抓釘和支架固定。經過分離器凈化過的煙氣進入尾部煙道,尾部對流煙道中布置Ⅲ級過熱器、冷段再熱器、Ⅰ級過熱器、省煤器、空氣預熱器。

2 分離器耐火磚脫落原因

2010年8月6日1：57風室壓力由12.2 kPa降至9.6 kPa,一次風機出口壓力由13.0 kPa降至10.8 kPa,回料腿溫度從594℃/567℃降至525℃/404℃,床溫由704℃升至846℃,上部床溫部分測點超過1 000℃。停爐檢查后發現回料腿已堵滿從分離器脫落的耐火磚。分離器耐火磚脫落的主要原因分析如下。

2.1 分離器溫度驟變

耐火磚脫落前,機組連續發生3次甩負荷事故,機組負荷由130MW瞬間降至0,分離器出口煙溫由970℃急劇降至600℃,分離器內部及出口水平段耐火磚急劇降溫,外部鐵護板與耐火磚膨脹不均而出現裂縫,導致耐火磚脫落。

2.2 未設計固定裝置

分離器筒體標高24～34 m段為下錐體斜段,內襯耐火磚重量分3層由底部托磚鐵支撐,斜段筒體原設計未進行輔助加固,如底部耐火磚出現問題損壞,則此層耐火磚及保溫磚因無支撐將全部脫落。

2.3 托磚鐵變形

托磚鐵固定在分離器筒體上,每塊托磚鐵強度靠上下3個支撐拉筋保持,支撐拉筋點受膨脹熱應力作用,局部受力點的筒體輕微變形,導致托磚鐵傾斜下沉變形。經檢查托磚鐵受力后下沉變形20～30 mm,由于托磚鐵下層耐火磚膨脹間隙設計值為30mm,托磚鐵下沉變形后使下層錐體段耐火磚膨脹間隙減小,致使耐火磚膨脹受阻將托磚鐵上下異型耐火磚擠壓損壞,托磚鐵上部異型耐火磚（異型耐火磚支撐上部耐火磚）損壞后使支撐點失穩,在機組負荷急劇變化后導致膨脹變化,耐火磚脫落。

3 防范措施

由于鍋爐澆注料和耐磨耐火材料等損壞脫落,嚴重影響機組安全運行,甚至造成機組發生非停事故。為保證鍋爐長期安全運行,從運行調整方面采取以下措施,在鍋爐啟停、調峰、輔機故障及機組甩負荷時,嚴格控制煙溫變化速度,保護澆注料和耐磨耐火材料不被損壞。

3.1 點火啟動措施

a.在點火升溫過程中,控制床溫及爐膛出口、分離器料腿溫度變化速度不大于80℃/h。

b.采用調節供油門或回油門的方法改變油量,加強配風,保持最佳風油比,管道燃燒器溫度不超過700℃。

c.保持一次風量大于最小流化風量,煙溫上升較快時,通過增加二次風量控制煙溫上升速度不超過規定值。

d.床溫達到330～350℃具備投煤條件時,采用點動方式進行給煤,同時增加一、二次風量控制床溫及爐膛出口煙溫以避免上升過快,嚴格監視、控制床溫及爐膛出口煙溫變化,并監視氧量變化趨勢掌握好超前量控制給煤量。當旋風分離器入口溫度變化平穩后,逐漸改為連續給煤,在增加給煤量時要采用少加、勤加的方式,從而控制床溫、爐膛出口煙溫避免大的波動。

3.2 停爐措施

a.鍋爐滑停過程中,嚴格控制床溫、爐膛出口煙溫下降速度不大于80℃/h。

b.滑停過程中,床溫要與汽溫、汽壓同步滑降,通過增加一、二次風量降低床溫,避免滑停后期床溫偏高。當床溫降至550℃以下且下降速度過快時,減少一、二次風量,控制煙溫下降速度,停止給煤時將一次風量減至最小流化風量,二次風量減至最小,避免床溫下降過快。

c.鍋爐熄火時,床溫在400℃以上應停止一、二次風機運行,防止急劇冷卻,引風機通風5～10 min后停止運行。

d.風機停止運行4 h后,床溫降至400℃以下才能啟動風機通風冷卻。

3.3 異常措施

3.3.1 風機故障措施

a.當1臺一次風機發生故障停運時,立即增加另1臺一次風機出力至最大,同時減少給煤量和二次風量,避免床溫、爐膛出口煙溫下降過快,根據一次風量、爐膛流化情況帶負荷,必要時啟動冷渣器排渣,提高一次風量。

b.如果一次風量低于最小流化風量時,應在排渣同時停止給煤,投入油槍穩燃,并降低二次風量至最小,嚴格控制床溫、煙溫下降速度,等待機組恢復。

c.一次風機恢復運行時,增加一次、二次風量及給煤量要緩慢進行,防止床溫、爐膛出口溫度變化過快。

d.當1臺二次風機發生故障停運時,應逐漸減少給煤量,同時降低一、二次風量,控制床溫、爐膛出口溫度變化速度不大于80℃/h。

e.啟動二次風機升負荷時,先少量增加一、二次風量,再少量增加給煤量,保持煙溫穩定上升。

3.3.2 給煤機故障措施

a.單臺給煤機跳閘,立即增加另1條給煤線給煤量,對跳閘給煤機查明原因后再重新啟動。

b.立即減少一、二次風量,按單條給煤線最大出力帶負荷。

c.2條給煤機均跳閘,應根據床溫下降情況及時投入床下油槍,及時降低一、二次風量,一次風量不能低于最小流化風量95 Nkm3/h,盡量控制床溫、煙溫下降速度不大于80℃/h。

d.如果因堵斷煤引起故障,應及時上煤和就地敲打,聯系檢修處理給煤機故障,恢復給煤時要少量給煤,控制爐膛出口煙溫上升速度不大于80℃/h。

3.3.3 甩負荷措施

3.3.3.1 甩全部負荷

a.若負荷甩至0,立即開啟對空排汽,控制汽壓上升速度,防止鍋爐超壓。

b.立即減少給煤量至最小給煤量,同時一次風量降至保證爐膛流化的最小風量,二次風量降至維持正常氧量所需風量,控制床溫、爐膛出口煙溫下降速度,防止鍋爐急劇冷卻。

c.待故障消除后恢復加負荷時,應少量逐漸增加給煤量,控制煙溫上升速度不超過80℃/h。

3.3.3.2 甩部分負荷

a.根據負荷下降情況,逐漸減少給煤量,同時降低一、二次風量,控制床溫、爐膛出口煙溫下降速度不大于80℃/h,防止鍋爐急劇冷卻。

b.若汽壓上升較快,可開啟對空排汽控制,盡量不使安全門動作。

c.待故障消除后恢復加負荷時,應少量逐漸增加給煤量,控制床溫、爐膛出口煙溫上升速度不超過80℃/h。

4 結束語

分離器耐火磚脫落主要是由于分離器溫度驟變、耐火磚固定裝置設計不合理和托磚鐵變形等原因引起的。通過分析耐火磚脫落運行方面的影響因素,從鍋爐點火啟動、停爐、設備故障和機組甩負荷等方面采取了必要的防范措施,鍋爐至今未出現耐火磚脫落問題。

[1] 呂俊復,岳光溪,張建勝,等.循環流化床鍋爐運行與檢修（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社,2005年9月.

[2] 劉德昌,陳漢平,張世紅,等.循環流化床鍋爐運行及事故處理[M].北京：中國電力出版社,2006年4月.

[3] 孫獻斌,黃 中.大型循環流化床鍋爐技術與工程應用[M].北京：中國電力出版社,2009年1月.