循環流化床鍋爐論文范文
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第1篇
[論文摘要]重點分析影響循環流化床鍋爐運行周期的前期設備管理、控制風量、負荷以及鍋爐防磨等運行中的問題，并提出解決辦法。
一、前言
循環流化床鍋爐作為一種高效、低污染的新型鍋爐，采用流態化循環燃燒，燃料適應性好，可燃用煙煤、無煙煤、貧煤，也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低熱值燃料，且燃燒效率高，達94％。由于采用低溫燃燒，大幅降低氮氧化合物的排放量，另一顯著特點是可燃用高硫煤，通過向爐內添加石灰石，顯著地降低二氧化硫排放濃度，以達到良好的環保效果。另外，灰渣活性較好，可以用做水泥等材料的摻合料。縱觀我國循環流化床鍋爐的運行情況，磨損嚴重和運行周期短的問題已成為普遍現象，主要表現在爐膛水冷壁、省煤器、過熱器的磨損，耐火材料的脫落損壞等。下面結合我公司2臺哈鍋產260t/h和兩臺東鍋產410t/h循環流化床鍋爐的運行情況，分析一下循環流化床鍋爐延長運行周期，穩定生產方法。
二、注重設備前期管理
（一）搞好設備的進廠檢驗
目前，由于國家加強環境保護的執法力度，政策上對循環流化床鍋爐的傾斜，循環流化床鍋爐紛紛上馬，很大程度上拉動了鍋爐市場。特別是循環流化床鍋爐，行情緊俏，供不應求。許多鍋爐廠超出生產能力，為此，各鍋爐用戶應嚴把進廠檢驗這一關。尤其是易磨損部件、承壓部件的檢驗，詳查隨機資料，特別是出廠檢驗報告，以確保整體質量，為以后的長周期運行做好基礎保障。
（二）嚴格建設安裝標準
在鍋爐的建設過程中，要嚴格按照安裝規程。特別是一些重要的尺寸，膨脹縫，一定要嚴格控制。因為電站鍋爐的蒸汽初參數較高，鋼材的熱膨脹值較大。稍有偏差，很容易造成局部應力集中，變形損壞。這主要集中在讓管道的彎頭部位或焊接部位。另外，要注意施工的工序，要有先有后。
（三）筑爐工作及耐火材料
由于近些年循環流化床鍋爐行業的興旺發達，耐火材料市場表現活躍，各商家紛紛搶占市場，熱鬧異常。在短短十余年中，耐火材料的生產廠家，從產量到質量，從品種到規模，都有了迅猛的發展。市場上有時出現魚目混珠、以假亂真的現象，為此用戶要謹慎招標采購。建議在選擇耐火材料時,應當詳細而廣泛的進行考察論證，確保用上貨真價實、性能優良的耐火材料，確保鍋爐不至于因耐火材料而影響長周期運行。在選擇好耐火材料供方的基礎上，還要注重耐火材料的施工工藝，因為這也直接影響鍋爐的安全運行。基于以上兩點，要重點作好耐火材料的養護工作，人們習慣上在筑爐結束，將外護板全部焊接完成后，按部就班地進行烘爐。殊不知，水蒸氣在護板內側反復蒸發與冷凝，影響耐火材料的烘干與燒結。為此，建議在有條件的情況下，盡量在烘爐結束后再做外護板。或者在護板上預留排氣孔，保障水汽的及時排除。根據耐火材料的固有特性及施工工藝，制定適宜的烘爐曲線，并嚴格按烘爐曲線進行。特別是在投煤初期，一定要限制升溫速度。往往有些廠家，在啟爐的過程中，迫不及待的過早投煤,沒有達到煤的燃點,由于反應滯后。隨著溫度的逐漸升高,一旦達到著火點,則發生爆燃現象.爐膛突然嚴重正壓,床層溫度急劇上升,溫升高達100℃/min。對耐火材料和鍋爐受熱面產生強烈的熱沖擊，對爐體產生損傷性的破壞。
三、運行操作過程中應注意的問題
（一）控制適宜的床溫
在運行過程中要加強對料層溫度監視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結焦造成停爐事故；溫度太低易發生低溫結焦及滅火。必須嚴格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不應低于800℃。在鍋爐運行中，當料層溫度發生變化時，可通過調節給煤量、一次風量及送回燃燒室的返料量，調整料層溫度在控制范圍之內。如料層溫度超過970℃時，應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度低于800℃時，應首先檢查是否有斷煤現象，并適當增加給煤量，減少一次風量，加大返料量，使料層溫度升高。一旦料層溫度低于700℃，應做壓火處理，需待查明溫度降低原因并排除后再啟動。
（二）控制適宜的負荷
根據實際運行情況來看，循環流化床鍋爐的負荷最好不要超過額定負荷，以控制在80～95％為理想。在此負荷下，操作穩定，效率較高，磨損較輕，運行周期較長。因為，在超負荷情況下，循環倍率增加，流化風量加大，存在后燃現象，造成后部高溫，甚者造成返料器結焦，危及鍋爐的安全運行。
（三）運行過程中的參數調整
基于循環流化床的燃燒機理，需要合理的控制爐膛差壓、料層差壓、流化風量、循環倍率、蒸發量。如果爐膛差壓過低，有可能是返料量不夠，分離效率低造成的。這將同時造成尾部受熱面的加速磨損，過熱器、省煤器的磨損泄漏。料層差壓偏低，則爐膛蓄熱量少，一旦給煤出現問題，容易滅火。如果料層差壓偏高，則需較大的流化風量，又增加動力消耗和磨損。事實證明，超負荷運行，得不償失，將付出巨大的代價。
（四）控制好入爐煤的顆粒度
由于一些廠家為了節省投資將給煤由兩級破碎改為一級破碎，造成給煤顆粒度太大，有的顆粒度竟達30～50mm，嚴重影響了床料的流化，易造成結焦現象的發生，堵塞落渣管，甚至造成大面積結焦而停爐。所以控制好入爐煤的顆粒度是至關重要的。有的電廠在原煤破碎前上了篩分設備進行破碎前預篩分，這不僅減少了破碎機的磨損而且減少了廠用電的消耗。（五）杜絕野蠻開停爐
強行降溫、急劇升溫、快速升壓都危及到鍋爐的安全運行。鍋爐故障停爐后，急于檢修，強制通風降溫，由于各部位的膨脹系數不一致、溫度不一致，很容易造成爐墻，爐管的損壞。另外，在鍋爐啟動時，急于求成，快速升壓、升溫，膨脹不到位，損壞鍋爐。特別是點火初期，過早投煤造成煤炭爆燃，床溫驟然升高。強大的熱沖擊，造成耐火材料快速膨脹，產生皸裂或金屬焊縫拉傷。
四、關于循環流化床鍋爐的防磨問題
（一）水冷壁的防磨
根據循環流化床鍋爐的運行機理，爐膛內是典型的氣固兩相流，高強度的物料反混，對膜式水冷壁產生沖刷磨蝕。通常的處理辦法是在衛燃帶覆蓋耐火材料，結果造成磨損區域上移，只好再次覆蓋耐火材料，如此反復，最終以傳熱面積減少更換水冷壁管而告終。另一種辦法是進行噴涂耐磨材料，但噴涂材料的上部區域磨損較嚴重。目前，尚沒有發現經濟實用的解決辦法。
（二）分離器的防磨
在爐膛出口處，為了達到較高的氣固分離效率，對高溫煙氣進行節流加速，對中心筒和分離器產生磨損。使中心筒變形穿孔和旋風分離器耐火材料的損壞。為此，在旋風分離器耐火材料的施工中，選擇耐磨性能強的材料，同時要嚴格控制煙氣進口和中心筒的安裝尺寸。
（三）過熱器的防磨
分離后的煙氣，經擴壓以5～10m/s的速度沖向過熱器，在通過第一排過熱器管后，流通截面減小，煙氣節流加速，沖刷磨損第二排管；同時伴隨著局部小面積的急劇磨損。可以在第二排過熱器管前加裝防磨罩，同時調整運行風量，避免煙氣流通偏流，形成煙氣走廊。
（四）省煤器的磨損
與過熱器相類似，一般采取加防磨罩的辦法進行處理。比較好一點的辦法是采用熱管式省煤器。
第2篇
1.1故障現象
爐膛內水冷壁管磨損主要表現在水冷壁管與耐磨材料交接及以上1～5m處、爐膛四角、返料口上部及爐膛出口煙氣轉彎等處。爐膛內水冷壁管磨損情況如圖1所示。
水冷壁管磨損后造成水冷壁管泄漏，高壓汽水混合物直接劇烈沖刷造成更多鄰近水冷壁管泄漏，有時汽包水位都很難維持，泄漏處床溫急劇下降，兩側床溫差大，被迫停爐。現在運行的循環流化床鍋爐機組中受熱面因磨損爆管的次數為煤粉爐的3～5倍，受熱面爆管后處理起來難度較大，而且還要組織人員清理床料，重新加入床料，往往要付出更大的人力、物力才能處理好，是各發電企業最為頭疼的難題。循環流化床鍋爐的防磨措施正確與否，直接影響循環流化床鍋爐機組的可用率，對機組的安全運行威脅也很大。
1.2原因分析
循環流化床鍋爐水冷壁管磨損機理與煤粉爐有很大的不同，一方面大量煙氣和固體顆粒在上升過程中對水冷壁管進行沖刷；另一方面由于內循環的作用，大量固體顆粒沿爐膛四壁重新回落，對水冷壁管進行劇烈沖刷。特別在水冷壁管和耐火材料層過渡區的凸出部位。因沒有上行氣流，沿水冷壁管下來的固體顆粒形成渦流，對局部水冷管壁起到一種刨削作用。
影響水冷壁磨損的主要因素有：（1）煙氣流速的影響：煙氣流速越高磨損越嚴重，磨損量與煙氣流速的三次方成正比。一次風量越大，磨損量越大。另外二次風量越大，對爐內燃燒情況的擾動越劇烈，水冷壁磨損量也越大。（2）煙氣顆粒濃度的影響：煙氣內顆粒濃度越大，水冷壁磨損量越大。因為顆粒數目越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈。在循環流化床鍋爐運行過程中，負荷越高，床層密度及床層差壓越大，說明顆粒濃度越大，磨損量也越大。循環流化床鍋爐由于其特定的燃燒方式，爐內的固體物料密度為煤粉爐的幾十倍到百倍以上。（3）燃料性質的影響：燃料顆粒硬度、灰分越大，對水冷壁管壁的切削作用越強烈，磨損量越大。尤其在摻燒煤矸石或其它高硬度燃料時，會大大縮短水冷壁管爆管的運行時間。（4）安裝及檢修質量的影響：鍋爐安裝及檢修質量不好，例如，受熱面鰭片沒有滿焊，造成大量顆粒外漏，造成對水冷壁管側面的磨損。或管屏表面留下大量焊接后的凸起部位，形成顆粒渦流加劇磨損。（5）耐磨材料脫落：在爐膛密相區排渣口、二次風口處的異型管，過熱器及再熱器穿墻管密封盒處管壁都會因耐磨材料脫落造成磨損。風水聯合冷卻式流化床冷渣器回風口處由于風速過快，將耐磨材料吹落造成磨損。（6）鍋爐本身動力場的影響：由于爐膛內煙氣流速分布不均勻，四角處的煙氣流速比中間大許多，所以磨損情況比其它部位嚴重。
1.3處理及改造方法
（1）運行調整方面：在保證床料充分流化的前提下，盡量降低一次風量；在維持氧量的前提下適當調整二次風量，合理搭配上下二次風量，保持合適的過剩空氣。適當降低密相區高度，延長燃煤顆粒在爐內的停留時間，減小對水冷壁管的沖刷，同時也會降低飛灰含碳量。根據負荷變化選擇合適的床層差壓、床層密度及煙氣流速。提高旋風分離器分離效率，延長固體顆粒在爐內的停留時間。
（2）加強來煤管理，控制矸石含量。及時進行煤質化驗，控制來煤的篩分粒度，經常根據燃料顆粒度分布情況調整碎煤機錘頭間隙，盡量采用二級破碎系統，提高煤顆粒的均勻度，減小大顆粒在來煤總量中的比例。
（3）檢修改造方面：杜絕水冷壁管屏表面的凸起現象，檢修結束后將水冷壁管焊口打磨圓滑，水冷壁管鰭片應該滿焊，不能留下縫隙或漏洞。在水冷壁管加裝防磨護板，應注意防磨護板與水冷壁管間的間隙不能太大以防形成凸臺。采用讓管技術，如圖1-2所示。選擇質量較好的耐磨澆筑料和技術水平高的施工隊伍，澆筑料軟著陸時不能形成斜坡，以免附近水冷壁管的磨損加劇。規范施工工藝，確保耐磨澆筑料在機組正常運行時不脫落。
（4）對密相區埋管以上的水冷壁管進行熱噴涂。由于循環流化床鍋爐受熱面磨損問題比較嚴重，而一時難以找到有效的手段去徹底解決，目前熱噴涂成為一種有效的方法來降低磨損。熱噴涂是利用一定熱源，例如高溫電弧，將用于噴涂的材料加熱至熔化，并獲得高速度，噴射并沉積到經過預處理的工件表面，形成具有較強耐磨功能并與基體牢固結合的覆蓋層的一項表面加工技術。按熱源分類，基本上可分為火焰噴涂、電弧噴涂和等離子噴涂。熱噴涂技術具有以下特點：涂層的致密性好；涂層硬度高；涂層耐磨性能高；涂層與管道基體結合強度大。
進行過熱噴涂的水冷壁管抗磨損和抗腐蝕壽命可以提高2～4倍。其施工工藝過程為：首先將水冷壁管壁減薄的部位先進行堆焊，然后打磨圓滑，使處理后的水冷壁管壁厚度與正常管壁相同，對處理過的部位焊縫進行圓滑過渡。然后進行噴沙處理，對管壁進行清理和粗化，噴沙處理后短時間內進行電弧噴涂即可完成整個噴涂過程。
（5）在不影響鍋爐吸熱量的前提下對水冷壁管進行埋管處理。水冷壁襯里是用焊在管子表面上的金屬銷釘將較密的耐磨耐火材料固定在煙氣側的鍋爐管件上，結構見圖2。
2屏式過熱器、再熱器及旋風分離器過熱器的磨損
2.1故障現象
屏式過熱器、再熱器布置在爐膛稀相區內，旋風分離器布置在爐膛出口后，雖然所在空間顆粒濃度比密相區要低，但仍然會造成磨損，尤其當迎風面部位，而且旋風分離器受熱面所處位置煙氣流動方向發生轉變，速度增加，加快了耐磨澆筑料的磨損速度，當外面的耐磨澆筑料因各種原因脫落后會迅速提高磨損速度。爐膛內屏式過熱器、屏式再熱器管屏的磨損機理與爐內水冷壁管的磨損機理相似，主要取決于受熱面的具體結構和固體物料的流動特性。屏式過熱器、再熱器及旋風分離器過熱器因磨損爆管后對床溫、煙溫影響很大，檢修困難，是循環流化床鍋爐運行急需解決的難題。
2.2原因分析
（1）屏式受熱面穿墻管膨脹受阻，產生熱應力造成受熱面管屏變形，耐磨澆筑料大量脫落。這是屏式受熱面最經常碰到的問題。
（2）爐膛內床溫變化大對耐磨材料的影響主要有：一方面是由于溫度循環波動和熱沖擊以及機械應力造成耐磨材料產生裂縫和剝落；另一方面是由于固體物料對耐磨材料的沖刷而造成耐磨材料的破壞。
（3）煙氣流速控制不合理，一、二次風量太大，對耐磨材料起到強烈沖刷及切削作用。
3對流煙道內受熱面的磨損
對流煙道受熱面的磨損主要發生在省煤器和低溫再熱器兩端，磨損部位主要集中在迎風面。這是所有鍋爐，包括煤粉鍋爐避免不了的問題。
3.1處理及改造方法
（1）采用在受熱面迎風面加裝金屬防磨蓋板的方法。如圖3所示。
（2）在易磨損的部位采用耐磨性能高的鋼材。
（3）將設計省煤器時，將其設計成為鰭片式，一方面減小磨損程度，另一方面可增加省煤器的吸熱量，以彌補循環流化床鍋爐床溫較低，總吸熱量不足的缺點。
4案例分析
事故案例1:
2006年5月28日中班23：45左右，某廠＃6爐負荷135MW，運行正常，突然爐膛正壓力增大，汽包水位下降，給水流量不正常地大于蒸汽流量，西側床溫下降速度為20℃/min，而東側床溫基本不變，鍋爐蒸發量下降，負荷快速下降至90MW左右，并且有繼續下降趨勢。24：00，西側床溫已經下降到500℃時，鍋爐運行人員判斷為水冷壁管爆破，匯報值長，值長令＃6爐停運。
事后檢查發現：＃6爐西側17.5米層處有兩根水冷壁管爆破，其余四根水冷壁管被吹破。經分析原因為：因這兩根水冷壁管鰭片沒有滿焊，造成大量固體顆粒從漏縫處泄漏，對水冷壁管側面進行沖刷，管壁減薄，引起管子泄漏。
處理：更換損壞水冷壁管，全面檢查其它鰭片，滿焊所有鰭片。
事故案例2：
2005年7月4日某廠135MW循環流化床鍋爐水冷壁管泄漏。
經檢查發現：泄漏點為冷渣器（風水聯合冷卻流化床式）回風口爐膛出口處上部。
第3篇
關鍵詞循環流化床鍋爐水冷壁磨損控制
1前言
循環流化床鍋爐具有高效、低污染、調節靈活、煤種適應廣、爐渣綜合利用率高等特點。特別是環保方面的實用性，使得這種鍋爐近年來在電站和熱電聯產項目上應用廣泛。石家莊熱電有限公司八期技改工程就采用了四臺DG410/9.81-9型循環流化床鍋爐。投產運行一年后，由于膜式水冷壁磨損嚴重，水冷壁爆管頻繁發生，以至于最長連續運行時間很難達到一個月，嚴重影響了公司的經濟效益。為此，公司從檢修工藝和運行調整兩方面入手，采取措施，控制磨損，成效顯著。
2磨損機理分析
物體表面與磨粒相互摩擦引起表面材料損失的現象叫磨粒磨損。它是指一個表面同它相匹配表面上的硬質物體或硬質顆粒，產生切削或刮擦作用，引起材料表面破壞。在流化床系統中，磨粒磨損現象十分嚴重。
磨粒磨損的機理有三種假說：（1）微切削假說，即磨粒磨損是由于磨料顆粒沿金屬表面進行微量切削過程引起的;（2）疲勞破壞假說，即磨粒磨損是磨粒使金屬表面層受交變應力和變形，便材料表面疲勞破壞;（3）壓痕假說，對于塑性較大的材料，因磨粒在力的作用下壓入材料表面而產生壓痕，從表面層上擠出剝落物。
總之，磨粒磨損的機理是屬于磨料顆粒的機械作用，它在很大程度上與磨粒的相對硬度、形狀、大小、固定程度以及載荷作用下磨粒與被磨表面的力學性能有關。
減少磨粒磨損一般從兩方面采取措施，一是增強材料的抗磨性能；二是防止或減少磨粒進入摩擦表面間。
3采取的控制措施
3.1檢修工藝方面
3.1.1膜式水冷壁局部熱噴焊
采用先進的電弧噴涂技術，施工過程主要兩部分組成：首先進行表面預處理，然后進行耐磨防護噴焊。涂層材料為PT60高強度超耐磨材料，規格為Φ2.5mm。
表面預處理采用噴砂防銹的方式，噴砂材料選用質堅有棱角、粒徑為2～4mm的石英砂，雜質含量低于5%，水分低于1%。噴砂前調整好風壓和噴砂量，噴砂氣壓為0.5～0.6Mpa，砂流量5～8Kg/min，噴槍與工作面成75度，噴砂速度為5～8m2/h,對施工部位全面細致的除銹和表面粗化。表面質量達到sa3級，表面粗糙度達到50～80µm。噴砂除銹粗化后，及時進行噴焊。噴焊至少分10次完成，使涂層厚度最終達到0.6mm以上。
施工完的噴涂層表面均勻光滑，無麻面、起皮、開裂、脫落等現象，涂層邊緣平滑過渡。
金相宏觀檢查：噴焊層與基體結合致密，無分層現象。
微觀分析：噴焊強化有三種方式：硬化相強化、固熔強化和彌散強化，其中以硬化相強化為主，并且硬化相強化效應使噴焊層具有很好的紅硬性，用里氏硬度計測得產品的噴焊層表面硬度不小于HRC55。
3.1.2加裝防磨平臺
在爐膛密相區的澆注料頂端，沿高度方向形成一個寬250mm,高210mm的平臺。運行中平臺上形成物料堆積，使沿爐膛壁面下流的固體物料在下落時實現軟著陸，改變下流物料的運動速度，減小固體顆粒對水冷壁的局部沖刷磨損。
3.2運行調整方面
3.2.1嚴格控制適宜的風量
煙氣流速是影響鍋爐內壁磨損最主要的因素，研究表明，磨損量與煙氣流速的3次方成正比關系。煙氣流速的大小直接影響到流動飛灰的運動動能和單位時間內沖擊到爐內壁的灰粒量。循環流化床鍋爐的運行是流態化的高溫物料懸浮燃燒，風量的大小將直接影響到鍋爐的安全運行。理論上講，運行風量略高于最小流化風量即可。但在實際操作中，為了提高保險系數，常以過大風量運行，造成煙氣流速過快，這將嚴重加大鍋爐的磨損，同時增加動力消耗。為此，根據鍋爐設計要求，嚴格控制鍋爐總風量不超過361000Nm3/h和底部流化風量不超過208000Nm3/h。在鍋爐帶80%B-MCR以上負荷運行時，應控制氧量在4%以下。燃用任何煤種時，鍋爐總煤量不得超過額定工況下的設計給煤量46.93t/h。
3.2.2嚴格控制入爐煤的煤質和粒度
由于循環流化床鍋爐的燃料適應性廣，可以燃用劣質煤，人們就會以為這種鍋爐只適宜于燃用劣質煤。實則不然，如果燃用優質煤，循環流化床鍋爐的優勢則更明顯，運行工況更好，消耗低，排渣熱損失小，燃燒效率明顯提高。若燃用劣質煤，由于其比重大，用風量提高，動力消耗增大，磨損加劇。另外如果煤質變差，灰分增加，燃煤量增加，造成煙氣中飛灰濃度劇增，也會加重水冷壁磨損。所以，燃用優質煤，有利于延長運行周期，經濟效益明顯。
灰粒磨損特性指灰的硬度、溫度、形狀和顆粒大小等的影響。如果灰中多硬性物質、灰粒粗大而有棱角，則灰粒的磨損特性增強。因此應該嚴格控制入爐煤的粒度，根據設計要求，保證入爐煤粒度d50=1mm,最大粒徑不超過8mm。
3.2.3控制鍋爐床壓
根據鍋爐設計要求控制鍋爐床壓不超過8Kpa，料層差壓在3874～5180Pa范圍內。如果料層差壓偏高，則會需要較大的流化風量，相應會增加動力消耗和磨損。
4取得的成果
石家莊熱電有限公司的循環流化床鍋爐在檢修時分別進行了熱噴焊處理和加裝防磨平臺；在鍋爐運行過程中嚴格控制鍋爐用風量、嚴格控制入爐煤的煤質和粒度等，經過一年多的運行與試驗觀察，膜式水冷壁磨損情況明顯減輕，因磨損發生爆管的現象明顯減少，鍋爐運行周期大大增長，取得了較好的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
