關于火電廠循環流化床鍋爐的常見故障與預防對策探討

陳好衛

（國能寧東第一發電有限公司，寧夏 銀川 750000）

隨著科技的進步，循環流化床鍋爐的性能日益提高，具有燃燒效率高、成本低、負荷調節能力強、燃料適應性廣、污染物排放少等優點，受到眾多行業的歡迎，為企業創造了巨大的經濟效益。但是，循環流化床鍋爐在設計、使用上還存在先天的缺陷，使得它在使用中容易出現磨損、結焦、點火效率低、分離效率低等問題。對循環流化床鍋爐的常見故障進行了歸納和分析，并提出了相應的預防維修措施，可以有效地提高其運行的可靠性，減少設備的停機。

1 循環流化床鍋爐的應用現狀與必要性

循環流化床鍋爐具有廣泛的適應性、小的爐膛面積、高燃燒效率、高排放等優點，在國內和國際上的許多商用場合都得到了廣泛的應用。循環流化床燃煤鍋爐作為清潔煤技術中的一種成熟的技術，因其煤種適應性強、燃燒效率高、爐內脫硫脫氮等優點，近年來，在我國潔凈煤發電領域處于優先地位而被廣泛應用。在實際使用中，流化床具有燃燒穩定性和燃油適應性，但是它不能確保各種性能差異很大的煤料的經濟高效利用。煤炭電力供應緊張，使得許多燃煤電廠不得不加入各種不同的煤種，尤其是質量差的煤種，從而使整個電廠的熱效率降低，煤耗增大。但由于不同煤種的特性差異較大，國內運行人員缺乏實際操作經驗，對循環流化床的技術還沒有完全掌握，煤質變化大，機組檢修和停機頻繁，導致其煤耗增加，實際運行經濟性降低。目前，循環流化床鍋爐的使用情況表明，節能必須根據目前的能源情況和目前的發電情況來進行。其實，鍋爐節能的方法有很多種，比如，可以通過對設備進行改造來實現節約能源，也可以通過調整燃油的選擇，比如，適當地混合比例來提高鍋爐的熱效率。循環流化床鍋爐由于其特殊的水力特性和結構特點，使得其燃料適應性廣，燃燒效率高，脫硫效率高，負荷調節范圍大，但同時存在磨損大、廠用電高等問題，限制其發展。實踐證明，與傳統的煤粉爐相比，循環流化床鍋爐在經濟上存在著很大的差異，在相同工況下，循環流化床鍋爐的能耗比煤粉爐高，而電廠能耗比煤粉爐高。

2 循環流化床鍋爐的常見故障以及影響因素

2.1 磨損

循環流化床鍋爐在正常工作時會進行高速度、高密度、高流速的循環工作，高速度的固體物質會不斷地沖擊循環流化床鍋爐，導致內部的金屬零件在高熱環境的不斷改變下，不斷地磨損。循環流化床鍋爐的磨損程度與鍋爐特性、煙氣流速、顆粒濃度、燃料特性等密切相關，磨損速率與煙氣流速、粒度、灰分等成正比，而風量（一次風量、二次風量）的大小也會對水冷壁的磨損產生影響。轉速越高，對鍋爐的損傷越大；顆粒硬度越大、灰分越高磨損越大。如果不進行嚴格的安裝和維修，對鍋爐的磨損也會造成一定的影響，比如，由于多次焊接造成的壁板凸起，會增大粒子的漩渦，從而使鍋爐的磨損更加嚴重。

2.2 結焦

常規循環流化床鍋爐在使用過程中會發生結焦，特別是在高溫離心機的物料循環系統中結焦過程中產生的大量殘渣會堵塞循環系統，另外，如果發生結焦，則會使鍋爐的阻力增大，從而對鍋爐的燃燒、換熱產生不利影響，嚴重地危及鍋爐的安全。通過實例分析發現造成鍋爐結焦的主要因素有以下幾點：（1）在著火階段，采用無煙煤、煤矸石等非易燃燃料，由于煤粉和通風量的比例不合理，導致爐膛內的油渣無法充分燃燒，形成殘渣，附著在鍋爐表面。（2）在鍋爐的材料循環系統中由于某些原因發生了漏氣，大量的外界氣體混入了旋風管，使床料中的可燃物獲得充足的氧而開始燃燒，同時由于爐膛內部的局部溫度太高，使其燃燒成焦炭。（3）由于煙塵少，在物料循環系統中不能迅速運動，而且從燃燒室出來的煤粉也會進入回料，造成了爐渣的結焦；循環流化床鍋爐在操作過程中因回料器堵塞、回料機的突然停機和未得到及時的處置而引起的床料溫度不均勻、控制不當而產生的結焦現象。

2.3 故障

物料分離系統將高溫物質與氣流分開，再送入燃燒室，使燃燒室保持迅速流化，從而實現多次循環、反復燃燒和充分反應。在分離體系中分離器的分離效率直接關系到床層粒度、底渣粒度、燃料停留時間、飛灰和底渣的排放比例和整體經濟效益。135 ～300MW 循環流化床鍋爐在使用過程中經常會發生中間筒體和掛鉤變形，造成中間筒體脫落。由于循環流化床鍋爐是一種正壓燃燒鍋爐，大量的高熱量物質（床料）在爐內流動，不僅給燃料和爐子提供了熱量，而且還會對受熱面和材料循環系統造成一定的沖擊，因此，對物料循環系統的耐磨、耐溫、耐壓性能都有很高的要求。循環流化床鍋爐與傳統煤粉爐的不同之處在于原料循環系統、煤制備系統，其他如鋼結構、受熱面、爐外管道、支吊架等可參考國家行業標準、制造廠家要求和本公司的檢修工藝規程執行。U 型閥屬自動調整型非機械閥，是目前循環流化床鍋爐中應用最廣泛的一種物料回送裝置，是物料循環系統的關鍵部件。在運行中其主要作用是把循環灰由壓力較低的分離器灰出口輸送到壓力較高的燃燒室，防止燃燒室煙氣反竄進入分離器，而一旦出現煙氣從燃燒室經返料器短路進入旋風分離器的現象，則說明回料系統的正常循環被破壞，回料閥也就無法完成其使命。隨著循環流化床鍋爐大量投入運行，給煤系統故障成為影響機組正常運行的主要威脅之一。常見的給煤系統故障主要體現在旋轉給料閥堵塞、跳閘、煤倉粘煤、給煤機銷子斷、給煤機鏈條出現爬坡、斷鏈等。

3 循環流化床鍋爐常見故障的處理方法

3.1 磨損問題處理對策

為了防止磨損，充分利用循環流化床鍋爐的工作能力，可以通過下列方法來減小或避免磨損：（1）在循環流化床鍋爐的工作中應該適當地減小煙氣的流速，同時盡量減小流量，確保其正常工作。（2）加強對煤炭品質的控制，在選用固體燃料時盡量選用粒度較均勻的固體燃燒材料，并盡量選用二級粉碎體系，以保證顆粒的均勻度，使之充分燃燒。（3）對循環流化床鍋爐進行定期的品質維護，對出現磨損的部位進行修理和更換。（4）對焊接、澆注、澆注、澆注、安裝和脫模等工序進行嚴格的控制，以保證金屬錨桿的耐磨性能。（5）嚴格地控制耐火材料的加熱曲線。

對于已經安裝有檢修平臺的循環流化床鍋爐，水冷壁的檢修需要使用腳手架、檢修平臺或檢修吊籃。對循環流化床鍋爐的防磨性、防爆檢查要做到逢停即檢，并及時配合機組大修施工，及時對爐膛內水冷壁、延伸墻、鰭片、防磨梁、澆注料進行全面檢查。（1）對水冷壁和鰭片進行密封、光滑的檢查，主要包括水冷壁和延長壁鰭片的內外兩面均焊，水冷壁對接無錯口，鰭片無漏焊，焊件焊痕不留，防止產生漩渦和回流。（2）要對耐磨梁、水冷壁的耐磨性耐火材料、緩沖臺等部位進行檢驗，確保耐磨性耐火材料不會出現破損、脫落，對破損脫落的防磨梁、緩沖臺的耐磨性耐火材料進行修復，避免在上述區域由于耐磨耐火材料的破損而導致水冷壁的磨損和爆管。（3）進行防磨、防爆檢查，測量水冷壁、延伸墻厚度，并對磨損趨勢進行分析，更換不合格的水冷壁管，檢修中重點關注緩沖臺上部水冷壁、熱管、爐膛煙氣出口及內褲腿上方前后墻水冷壁等易磨損區域。

3.2 結焦問題處理對策

為避免循環流化床鍋爐結焦，應采取下列措施：（1）通過適當的加速度，減輕燃燒頭附近的結渣，增大燃燒頭與著火點間距，將火焰的溫度集中在爐膛中心，以避免爐膛附近的結渣。（2）在著火過程中要保證爐膛的溫度和空氣流量（通常為1400 ～1600℃，根據不同的風量），保證火焰在最中央，使燃料充分燃燒。（3）定期檢查循環流化床鍋爐，如有漏氣，應及時進行更換。（4）對易結焦的部位進行嚴格的監控，保證在這些部位有較好的流化效果，保證溫度均勻，顆粒均勻，防止局部溫度升高。（5）密切注意高溫旋風分離器的溫控，當出現超溫時，要適時調整風量與煤粉的配比，并進行爐溫參數的調控。

3.3 故障問題處理對策

為了確保循環流化床鍋爐能夠順利點火，應按照下列程序進行：（1）確保基材顆粒的尺寸均勻性，標準為0 ～13mm，厚度為400 ～50mm，并使用發熱量較高的煙煤，杜絕煤渣、煤矸石等。（2）對基材的熱量進行控制，通常是2093 ～4186kJ/kg，由于熱值太高，導致溫度在短期內快速上升，很難控制，容易結焦，如果熱量太低，就會使床上的溫度上升變得困難。（3）保證臨界流化氣流的最佳流量，能有效地預防結焦，保證正常的燃燒操作。

在循環流化床鍋爐的操作中采用下列方法提高了分離器的分離效率，從而使其工作效率得到了進一步提高。對隔板的耐磨性物料進行定期維修，如有磨損，應及時進行更換，特別是對分離器漏風、漏氣現象進行檢查，防止出現意外。要注意對煤的流化風流量和顆粒大小的控制，發現有問題時，要進行合理的調節，保證煤粉顆粒大小與流化風流量保持一致，并在此基礎上，根據實際情況，對最佳配比參數進行分析歸納。控制燃煤的粒徑，靈活處理大、中、小比例的控制，同時，還可以提高煙道的流速，提高分離機的運行效率，也可以通過增大料層的壓力來增加床料的厚度，從而提高鍋爐的效率。停爐后，要安裝腳手架，檢查分離中心筒掛鉤、吊掛裝置、中心筒本體、焊接部位的焊接情況，對變形的掛鉤、吊掛裝置進行修補，對變形的圓筒進行校正。加強掛鉤和懸掛裝置，確保其強度和耐熱性能，同時不會影響分離器中心筒的膨脹。在每次停爐冷卻后，都要對耐磨性耐火材料進行檢查，例如，爐膛內部的密相區和緩沖臺區域、布風板、爐膛上部煙氣出口、延伸墻上下彎頭、回料閥、回料腿、分離器、分離器出入口煙道等部位的耐磨性耐火材料是否有裂紋、脫落、膨脹縫是否有破損、內部是否有積灰，修理時，要先清除表面的灰塵，并焊接好抓釘，用抓釘刷2mm 厚的瀝青油漆，并在表面刷磷酸，再進行修補。將膨脹縫內的灰塵清除，并填入硅酸鋁絕緣棉，以便于在鍋爐啟動后進行膨脹，使膨脹縫內的隔熱棉變得更緊密，從而降低物料循環系統的外部溫度。長期停爐時要將爐膛、回料閥、外床的內床料全部排出，檢查爐膛布風板、回料閥內蓋有無堵塞、吹損、燒損等情況，清理堵塞的風罩，替換吹損和燒損的風罩。檢查爐膛內的水冷卻器、回料閥、外置床的風箱，如果有大量的灰塵，要檢查相應部位的風罩有無損壞。從內部檢查回料錐閥閥桿是否有吹損，錐頭是否有吹蝕，如果有吹損，要檢查調節回料錐閥的風向，從外部檢查執行機構和滑塊是否正常，沒有卡滯，位置精確。為了防止鍋爐的磨損，使鍋爐能夠長期運轉，可以通過運行調節來減小其磨損：在運行時適當地減小煙氣的流量，并在保證其正常運轉的前提下盡量減小流量；強化入爐煤質管理，降低入爐煤矸石的比例，嚴格控制入爐煤粒，盡量選用二次粉碎體系，保證入爐煤粒度達到合理級配；在運轉過程中，要確保兩邊的二次氣流保持均衡，以減小氣流的偏移，避免局部的摩擦；在鍋爐啟動期間，通過對耐磨性耐火材料的加熱曲線進行加熱，從而延長耐磨性耐火材料的使用壽命。

4 結語

大型循環流化床鍋爐發展過程中由于技術水平、裝備制造能力、安裝工藝水平、檢修維護質量、運行調試水平等諸多原因，造成了機組可用系數較低、可靠性較差、設備穩定性較差。在循環流化床鍋爐的生產中會出現磨損、結焦、分離效率低下等問題，如果不能及時解決，將會造成巨大的經濟損失。通過對大型循環流化床鍋爐的常見故障進行全面的分析，涵蓋了典型的故障類型，并給出了相應的維修措施，可以對其進行客觀的維修，從而達到對循環流化床鍋爐運行的要求。