循環流化床鍋爐常見故障與處置方案

趙 翔，王安琪

(1.淮北礦業集團 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000；2.中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院，北京 100083)

循環流化床鍋爐常見故障與處置方案

趙 翔1，王安琪2

(1.淮北礦業集團 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000；2.中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院，北京 100083)

為提高循環流化床鍋爐運行的穩定性和安全性，結合渦北選煤廠SHX7-1.0/95/70-AI型循環流化床熱水鍋爐運行過程中的常見故障，分析了產生不同故障的原因，并總結出了合理的處置方案。

循環流化床鍋爐；常見故障；處置方案

循環流化床鍋爐是一種采用高效、低污染清潔燃燒技術的新型環保節能鍋爐，以對燃料煤的適應性強、燃燒效率高、污染物排放濃度低等優點，在我國得到迅速發展和推廣應用[1]。渦北選煤廠選用的是SHX7-1.0/95/70-AI型循環流化床熱水鍋爐，其主要由四部分組成，即燃燒室、旋風分離器、返料箱、對流煙道。該鍋爐的額定熱水壓力為1.0 MPa，額定出水溫度為95 ℃，回水溫度為70 ℃，額定熱量為7.0 MW/h。燃料煤為渦北選煤廠的洗選副產品——中煤(煙煤)，平均顆粒度為10 mm，灰分為48%，水分為9%，正常情況下的低位發熱量為12.55～14.64 MJ/kg。

該鍋爐在冬季運行過程中出現了一些問題，經過長期探索、研究，許多故障已被排除，設備運行狀況趨于穩定。結合渦北選煤廠應用循環流化床熱水鍋爐的實際經驗，對其運行過程中的常見故障原因進行分析，并總結出了合理的處置方案，為保證該型鍋爐的安全、穩定運行提供了技術保障，也為選用同類型鍋爐的廠礦企業提供了一定技術借鑒。

1 爐管爆裂

1.1 故障現象

SHX7-1.0/95/70-AI型循環流化床熱水鍋爐在冬季運行過程中，可能發生爐管(鋼管)爆裂故障(圖1)。爐管(水冷壁管、對流管束管、煙管等)突然爆裂后，噴出大量汽水，不但直接沖擊爐墻，而且會使鍋爐在極短時間內嚴重缺水，進而不得不停爐。水冷壁管爆裂故障發生后，將爐管爆裂處的鋼管割下一段并鋸開，發現其橫截面呈水滴形，長軸直徑為54 mm，短軸直徑不足50 mm(圖2)；且面向爐膛的鋼管外表面粗糙、布滿麻點，經測量該側壁最厚處不足2 mm。

1.2 故障原因

在爐管爆裂后對其樣品成分、鍋爐水水質進行檢測，并通過超聲波探尋爐管的損傷情況。經多方面綜合分析，認為爐管爆裂原因如下：

(1)水冷壁管供水量不足。這是由水冷壁下集箱的兩根進水管位于同一水平面造成的，由于設計不合理，壁管受熱不均，鍋爐水循環不暢，導致管內嚴重缺水，進而使爐管受熱變形而爆裂。

(2)鍋爐水水質不合格。根據GB/T 1576—2008《工業鍋爐水質》[2]，鍋爐水的PH值要在9～11之間，硬度要≤0.03 mmol/L。經檢測，該鍋爐水的硬度為0.7 mmol/L，PH值為8，說明水的硬度嚴重超標，容易使管內結垢或被腐蝕，進而使管壁變薄。

圖1 膜式水冷壁管爆裂處情形

圖2 爆裂后的水冷壁管橫截面

1.3 處置方案

針對爐管爆裂故障，通過探索和嘗試，總結出如下處置方案：

(1)將中煤破碎機的齒輥間隙固定在10 mm左右，保證燃料煤粒度均勻。檢查鍋爐風帽是否暢通，查看一次、二次風機運行是否正常，對于存在異常情況的部件要及時維修、更換，確保燃料流化狀態良好。

(2)水冷壁位于爐膛正上方，與高溫火焰直接接觸；加之在引風的作用下，參與流化燃燒的各種顆粒直接沖刷、摩擦壁管外表面，導致其受損嚴重。為此，設計中采用全懸掛吊膜式壁管結構，并在壁管易損部位加焊高耐磨護管或敷設耐磨材料。壁管厚度要求≥4 mm，鋼材標號為20G。

(3)完善水處理系統，保證水冷壁管不缺水、不斷水，確保鍋爐水水質合格。鈉離子交換器的制水效果要比對GB/T 1576—2008《工業鍋爐水質》的要求，優化布置不合理的管道[3]。

(4)如果鍋爐長時間閑置未使用，再次使用前要做好維護、保養工作。鍋爐內的積水、水垢、水渣、污物等必須徹底清理，再放入生石灰干燥劑。

2 流化床結焦

2.1 故障現象

流化床結焦的表現為：流化床溫度到達1 100 ℃，爐膛、返料箱、煙道煙溫均大幅上升；風室壓力增高，一次風機的電流大幅波動，然后突然下降；引風機電流減少，爐膛差壓消失；燃料無法實現流化，局部或大面積火焰呈白色；返料溫度在1 050 ℃以上，落渣口被焦塊堵塞，無法排渣。

2.2 結焦方式與原因

(1)鍋爐運行中床料流化正常而床層整體溫度較高時，就會發生高溫結焦現象。在床料含碳量過高的情況下，如果不及時調整風量和返料量，床層溫度就會急劇上升，當床層溫度超過灰熔點時就會結焦。

(2)床層整體溫度低于灰渣變形溫度而局部存在超溫或低溫時，就會發生低溫結焦現象，這種結焦多發生在點火階段和壓火階段。

2.3 處置方案

(1)點爐前要認真清理爐膛和返料風室的灰渣，灰渣要根據進風壓力的大小均勻排出，必要時可以排出返料箱的小灰，確保返料正常；檢查風帽是否被堵塞，對于存在的異常情況要及時處理；啟爐時要按規定進行冷態流化試驗，并做好相關記錄，確保床層整體分布均勻，底料流化情況良好。

(2)在點爐過程中，要使床層溫度在1.5 h內升至500～550 ℃，此時方可起爐；如果床層溫度達不到要求，可通過控制引風量和一次風量升溫。當床層溫度在900 ℃出現回落趨勢時，要立即給煤，并要根據實際情況控制給煤量；當床層溫度超過900 ℃仍有大幅上升的趨勢時，說明爐內未燃盡的燃料較多，此時必須立即停爐壓火，并觀察火勢，待床層溫度低于800 ℃時方可重啟。

(3)根據溫度儀表觀察流化床左右的溫差，如果溫差很大，說明燃料流化不正常，下部有沉積或結渣，可嘗試加大一次風量，并及時排出爐渣。如果排渣出現異常，要立即停爐處理。

3 燃料外循環

3.1 故障現象

燃料外循環(圖3)是指鍋爐內燃燒的煤料飛出爐膛，經旋風分離器分離后，未燃盡的大顆粒再經返料箱回到爐內進行二次燃燒的現象。在實際運行過程中，出現燃料外循環故障時外循環系統返料波動或無返料，導致床層溫度、床層壓力波動很大，進而影響鍋爐的穩定運行[4]。

圖3 燃料外循環示意圖

3.2 故障原因

燃料外循環的可能原因為：返料風室內積灰過多或結焦，導致燃料煤流化不良，返料出現異常；布風板上風帽被損壞或堵塞；風量調節不合理，致使外循環平衡被打破。

3.3 處置方案

為解決這個問題，點爐前要及時清理返料風室內的積灰，并保證風帽暢通、風門嚴實。鍋爐運行過程中要及時對返料風進行調節，保證燃料經旋風分離器分離后能自由落入返料箱，并正常返回爐膛。

4 給煤異常

4.1 故障現象

渦北選煤廠采用螺旋給煤機為循環流化床熱水鍋爐供煤，每臺鍋爐由兩臺給煤機同時給煤。在給煤過程中，如果給煤系統出現給煤不暢或無法給煤的現象，就會使爐膛溫度和壓力突然下降。

4.2 故障原因

給煤不暢或無法給煤與如下因素有關：燃料煤的粘度大，水分多，導致落煤溜槽被堵塞；落煤溜槽帶有一定傾角，容易出現卡堵問題；鐵塊、電焊條等金屬硬物混入燃料煤，在給煤時將給煤機的螺旋絞龍卡死；螺旋給煤機的傳動方式為帶傳動，工作時不但容易打滑，而且傳動效率低。

4.3 處置方案

針對這種問題，要從以下五方面綜合治理：優化中煤離心機的工藝參數和結構參數，提高中煤離心機的脫水效果，降低燃料煤的水分；在落煤溜槽上安裝振動器并定時開啟，徹底根除“蓬煤”問題；在鍋爐煤倉皮帶機上部安裝一臺除鐵器，防止鐵屑、電焊條等金屬硬物進入給煤機；將螺旋給煤機由皮帶傳動改成鏈輪傳動，增大鏈輪傳動比，保證在給煤量一定的情況下，驅動電機的頻率得到提高。這樣可以有效提高給煤機的工作效率，防止電機跳閘情況的發生。

5 結語

由于存在各種不確定因素，循環流化床鍋爐運行過程中可能發生多種故障。結合渦北選煤廠循環流化床熱水鍋爐的實際應用經驗，就爐管爆裂、流化床結焦、燃料外循環、給煤異常的故障原因進行分析，并總結出合理的處置方案，有利于及時處理相關故障，提高鍋爐運行的安全性和穩定性，也為保證其他廠礦企業該型鍋爐的安全、穩定運行提供了技術借鑒。

[1] 路春美.循環流化床鍋爐設備與運行(第二版)[M].北京：中國電力出版社,2008.

[2] GB/T 1576—2008 工業鍋爐水質[S].

[3] 么書勤.鍋爐水處理作業[M].北京：中國勞動社會保障出版社,2012.

[4] 劉德昌，陳漢平，張世紅，等.循環流化床鍋爐運行及事故處理(第一版)[M]. 北京：中國電力出版社,2006.

Common fault of circulating fluidized-bed boiler and its solution

ZHAO Xiang1,WANG An-qi2

(1.Wobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei, Anhui 235000, China；2.School of Chemical and Environmental Engineering, China University and Techology(Beijing), Beijing 100083, China)

In order to improve the stability and safety of the circulating fluidized bed boiler, according to common fault of SHX7-1.0/95/70-AI type circulating fluidized-bed boiler in operation in Wobei coal preparation plant, the causes are analyzed, and then proposed the solution.

circulating fluidized-bed boiler; common fault; solution

1001-3571(2015)05-0040-03

TK229.6

B

2015-08-17

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.010

趙 翔(1987—)，男，安徽省淮北市人，助理工程師，從事選煤廠機電管理工作。

E-mail：zhaoxiang218@163.com Tel：0561-4899283