淺談440?thCFB鍋爐降低磨損的方法

萬飛

摘 要：該文針對神華煤制油電廠440 t/h循環流化床鍋爐水冷壁磨損問題進行分析。磨損給鍋爐造成的直接危害是使受熱面管子壁厚減薄直至爆管停爐。循環流化床鍋爐由于防磨措施設置不當和運行調整不合理，而造成鍋爐的頻繁磨損爆管，直接影響了鍋爐的長期、安全、穩定運行。因此為保證循環流化床鍋爐安穩長滿優運行，就必須降低水冷壁的磨損。

關鍵詞：CFB鍋爐 水冷壁 磨損 爆管安穩長滿優

中圖分類號：TQ3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0065-01

440 t/h高溫高壓CFB鍋爐與傳統的煤粉鍋爐不同，含有燃料、灰、石灰石及其反應產物的固體床料，在爐膛一分離器一回料閥一爐膛這一封閉循環回路里處于不停的高溫循環流動中；另外，床料在重力作用下，在爐內不斷地進行內循環流動。因此，在循環回路的相應部位必然產生嚴重磨損。磨損使鍋爐的運行維護費用增大，機組利用率降低，還限制了CFB鍋爐的一些優點的發揮。CFB鍋爐大多發生過受熱面管子的磨損泄露。每次受熱面管子的磨損泄漏至少需停爐5～8 d才能修復，直接和間接經濟損失很大。所以我們要通過調整分析來降低水冷壁的磨損，延長鍋爐運行周期，同時達到安穩長滿優的目的。

1 二次風比例不合適對水冷壁的磨損

鍋爐在額定負荷運行時，進入底部風室的風量是160000 m3/h，二次風量是90000 m3/h，這時煙氣中的含氧量是2%～3%，一、二次風的風率比例是64：36。顯然超出了設計值比∶55∶45。表觀流化風速也在7.8 m/s以上。我廠440 t/h循環流化床鍋爐設計煤種的收到基灰份是18.43%，收到基低位發熱量是21.62 MJ/kg。而我們現在所燒煤種的收到基灰份在10%左右，收到基低位發熱量在22.154 MJ/kg以上，月平均收到基低位發熱量在24244 MJ/kg。這顯然是一種優質煤，它的燃燒速度快，能夠迅速燃燒而釋放熱量。這就要求我們控制密相區的燃燒份額，使密相區燃燒在缺氧還原的過程中進行，燃燒所釋放的熱量既能加熱新進來的原煤和流化風，也能被部分水冷壁吸收和煙氣帶出密相區，使之保持熱量平蘅，維持床溫在規定范圍內穩定運行。控制密相區的燃燒，必然要控制流化風量。因為密相區燃燒所需要的氧量全部是由流化風量提供的。而且循環流化床鍋爐燃燒主要發生在密相區和稀相區，這兩個區域的燃燒份額之和接近于1，其中密相區的燃燒份額會影響到料層溫度控制、爐內的傳熱以及鍋爐的連續安全運行，所以密相區的燃燒份額是我們最關心的一個參數。就目前我們運行的風量配比看，流化風量在160000 m3/h，很顯然是采用加大密相區的過剩空氣系數來降低床溫的。這樣會導致床溫的不穩定，對于加減負荷的操作也不利。平穩的密相區燃燒只需要床料完全流化和部分的燃燒就可以了。從幾年的運行觀察以及實踐中證明，如果負荷在80%以上，床料壓差（風室的壓力減去密相區頂部的壓力）保持在10.5～11.5 kPa，進入底部風室的風量維持在120000～130000 m3/h是完全可以滿足燃燒和熱負荷的需要。但是，進入底部風室的風量維持在120000～130000 m3/h時二次風的風量是不能滿足燃燒所需要的氧量，也就是無法維持煙氣的含氧量。而且一次風的風量可以達到170000 m3/h以上，有40000～50000 m3/h的余量。這樣在一次風經過預熱器后通過擋板調節方式供給二次風的熱風管道上，就可以補足了二次風的不足。二次風量的增加會引起懸浮段壓差的升高，也增加了外循環的物料量。這樣既有利于負荷的增加，也有利于整個爐膛溫度場的分布均勻。外循環物料量的增加，使密相區的空隙率減小，控制密相區的燃燒，能夠得到我們所期望的床溫在規定范圍內穩定運行，一、二次風的比例調節在45∶55范圍內。進而達到了降低流化風量的目的。

2 內循環物料的高度過高對水冷壁的磨損

大部分內循環物料的高度過高是由于流化風量過大引起的。流化風量的大小取決于床料壓差的高低。流化風的主要作用是使布風板上的床料完全均勻流化，而不是主要用來調節床溫的。下面就床料壓差的高低和流化風量大小的優缺點分析如下：

2.1 床料差壓保持過高的優缺點

（1）優點：a.有利于床溫的穩定。因為床料差壓大，說明爐內的循環物料量多，對于負荷變化時能緩沖因負荷變化而引起的床溫急劇變化。b.有利于外循環物料量的建立。因為床料差壓大，說明外循環物料量多，懸浮段差壓也大，對于鍋爐接帶負荷和控制床溫、爐膛沸中溫度、爐膛出口溫度、分離器內溫度、反料器內溫度都有利。

（2）缺點：a.需要大量的流化風量才能使床料得到充分的流化，所以造成風機耗電大。b.大量的物料循環對水冷壁、水冷屏、再熱屏、過熱屏、分離器內的可塑料磨損增加。

2.2 床料差壓保持過低的優缺點

（1）優點：循環物料量少，對水冷壁及其受熱面磨損小，風機耗電也小。

（2）缺點：床溫不穩定，在加負荷時容易造成床溫高而引起床面結焦。而外循環物料量少，懸浮段差壓過小，不能維持正常的負荷運行。

2.3 流化風量保持過高或過低的優缺點

（1）流化風量過高時，能使床料有足夠高的流化狀態，但是對于水冷壁的磨損非常嚴重。風機耗電明顯增加，床溫也不穩定。流化風對床溫的調節起主導作用，不利于床面層的穩定燃燒，特別是在加減負荷時床溫急劇變化，難以調整。

（2）流化風量過低時，使布風板上的床料不能完全流化，容易造成床面結焦。

3 結語

床料差壓和流化風量維持在適當的范圍內，既能保持鍋爐的安全穩定長周期運行，又能對整個機組的經濟效益有顯著的提高。綜合以上兩方面的原因，一、二次風率可以維持在45∶55中運行，這就說明流化風量可以降低，從而降低了大顆粒物料內循環的高度，這樣就能有效減少對水冷壁的磨損。也能夠大大減少對風帽的磨損。

參考文獻

[1] 神華神東電力公司煤制油自備熱電廠鍋爐性能考核試驗報告[R].西安熱工研究院有限公司，2008.

[2] 王鵬立，高洪培.無錫華光鍋爐股份有限公司神華神東電力公司煤制油工程CFB鍋爐所用燃料試燒試驗研究報告[R].西安熱工研究院有限公司，2005.endprint