循环流化床锅炉运行中常见问题与分析

循环流化床锅炉运行中常见问题与分析锅炉结焦循环流化床锅炉的结焦主要分为高温结焦和低温结焦。高温结焦：高温结焦是由于运行中温度过高，床料燃烧异常猛烈，温度急剧上升，当温度超过灰的熔化温度T2时就会发生高温结焦。低温结焦：低温结焦则是因为流化不良使局部物料达到着火温度，但此时的风量足以使物料迅速燃烧，但不能充分的沸腾移动，致使局部物料温度超过灰熔点T2，如不及时处理就会发生结焦。高温结焦主要的原因是启动过程和正常运行中，给煤过多过快未及时加大一、二次风量，加减煤和风时大起大落，风和煤比例失调，监盘不认真或调整不当造成床料超温，放渣过多造成料层太薄，造成床温忽上忽落不稳定，返料器回送装置返料不正常或堵塞，运行中热工控制系统不完备，仪表配置不合理，测点不足，司炉盲目操作等。低温结焦主要的原因是一次风过小和局部区域故障，在处于或低于临界流化风量运行，点火前，没有常规做冷态临界流化试验，运行操作心中无数，在运行中没有根据床层压差值进行分析和放渣，造成料层太厚，造成流化形成泡状状态，局部区域故障系锅炉耐火材料脱落，耐火材料大面积脱落或炉膛内有异物,破坏高温返料器工作或锅炉床料流化不良，还有风帽损坏较多或风帽堵塞，渣漏至风室造成风量分配不均。均会导致物料不能充分流化，床料超温而结焦。锅炉在压火期间，很易造成低温结焦。因床料处于静止状态，如果锅炉本体及烟、风挡板不严密、特别在密相区存在漏风，灼热的床料中的可燃物获得氧气，便会燃烧放热。由于燃烧产生的热量不能及时带走，在局部造成超温事故，引起床料焦结。在扬火操作过程中，煤量加太多，流化所需风量不足也是使局部区域床料超温而结焦。注意：循环流化床锅炉一旦产生结焦，如操作不当便会使结焦迅速增长，焦块长大速度越来越快，因此预防结焦和及早发现结焦及处理是运行人员必须掌握的。循环流化床锅炉结焦的现象：1）床温急剧上升；2）氧量指示下降甚至为0；3）一次风电流减小；4）炉膛负压增大；5）引风机电流减小；6）床料不流化,燃烧在料层表面进行；7）放渣困难,正压向外喷火星；8）观察火焰时,局部或大面积火焰呈现白色；预防结焦措施：一、保证良好的流化工况，防止床料沉积1）保证临界流化风量，必须在每次锅炉启动前，应认真检查风帽、风室，清理杂物，启动时，应进行冷态临界流化试验，确认床层布风均匀，流化良好，床料面平正。2）确保燃烧系统正常运行，给煤粒度符合设计0－20mm要求，随时查看入炉煤粒情况并加强煤控联系。3）严格控制料层差压，均匀排渣。采用人工放渣要及时，做到少放勤放。若排出的炉渣有渣块应汇报司炉，排渣结束后排渣门要关闭严密。定期对水冷风室和返料器风室进行放灰。保证水冷风室和返料器小风室不堵灰，4）认真监测床底部和床中部温差，如果温差超出正常范围，说明流化不正常，下部有沉积或结渣，此时可开大一次风增大流化风量，并打开热渣管排渣；如不能清除，应立即停炉检修。5）严格控制高温旋风筒下部和返料器温度，随时调节返料增压风机的压力和风量，确保返料器工作正常。二、点火过程和燃烧工况调整1）点火过程中，一般床温达到450－500℃可加入少量的煤（以“少量、多次”为原则）以提高床温。如果加煤量过多，由于煤粒燃烧不完全，整个床料含碳量增大，这时一经加大风量，就会猛烈燃烧（爆燃），床温上升很快，会导致整床高温结焦，为此，在点煤和连续加煤时，严格控制进煤的时间和进煤量，要特别注意氧量和床温的变化，当床温超过1050℃，虽经减煤加风措施，床温仍然上升，此时必须立即停炉压火，一般待床温低于800℃再启动。2）调整负荷锅炉负荷运行时，严格控制床温在允许范围内，做到升负荷先加风后加煤，降负荷先减煤后减风，燃烧调节要做到“少量、多次”的勤调节手段，避免床温大起大落。3）运行中要加强监视返料的情况，对返料器温度是否正常，若超出正常值很多，可能是发生了二次燃烧。此时应加大返料风量，提高灰溶度和灰的循环倍率K，增高锅炉的效率。若炉膛压差过高在500pa以上时，返料器温度也会超过正常值，有必要时对返料器进行放灰，如返料器发生了堵塞，此时应打开返料器的排灰阀放灰，同时加大返料风量。若仍不能消除故障，则必须停炉检修。4）在正常运行中，保证良好的燃烧工况，控制锅炉出口烟气含氧量不低于3％～5％，合理调整一、二次比例使燃烧工况良好，一般一、二风比例为6:4左右，保证风和煤的结合充分燃烧，以降低飞灰可燃物含炭量，可防止分离器和返料机构内发生二次燃烧而超温，减少机械和化学不完全燃烧。根据流化情况控制床料压差在正常范围7－11kpa左右，保证床料良好的物料正常沸腾流化状态，使温度均匀，做到配风适当，火焰中心不偏斜。三、压火时正确操作压火时将锅炉负荷降至最小值，停止排渣并保持较高的料位。停止给煤，减小二次风。维护床温920－950℃之间，待床温有所下降趋势时，则停止二次风机、一次风、引风机和返料风机。迅速关闭各风机进出口、风烟道、挡板和闸门，防止漏风。压火期间，加强床温下降速度的监视和分析。四、改善运行设备健康水平运行设备好坏直接影响流化床锅炉的正常运行，锅炉耐火材料脱落，耐火材料大面积脱落或炉膛内有异物,破坏高温返料器工作和床料流化不正常，风帽损坏较多、风帽局部堵塞、风帽漏灰渣、风室内有大量灰渣、布风板烧坏变形漏风、床温测点失准未及时修复、热工控制系统不完备，仪表配置不合理，测点不足，司炉盲目操作，也是造成锅炉结焦主要原因。我们要利用锅炉检修时间，对炉内的耐火材料、风帽、热工设备等进行全面检修和修补。五、改变燃煤的焦结特性做好入炉煤的搭配（无烟煤和烟煤），煤控应及时汇报司炉运行中煤种的分析情况，做到科学搭配，搭配均匀，改变燃煤的焦结特性，对经济运行和预防循环流化床锅炉结焦具有明显的实用意义。在流化床锅炉运行中，良好的流化质量是防止结焦的关键，同时运行中应认真调整好煤量和风量关系，严格控制床温及料层差压等运行参数，流化床锅炉结焦是可以避免的，锅炉的安全运行就可以得到保证。炉内受热面磨损循环流化床锅炉和其他形式锅炉在燃烧机理上存在很大不同，正常运行中自身存在的大量内循环和外循环物料。另外现代大型循环流化床锅炉炉内除布置水冷壁管外，还在炉膛上部布置扩展蒸发受热面、屏式过热器、屏式再热器，扩展蒸发受热面也叫水冷屏和翼型水冷壁，根据锅炉蒸发量的需要补充。这样使得循环流化床锅炉受热面的磨损成为循环流化床锅炉正常运行最大威胁之一，据统计由于磨损（受热面、耐火材料、风帽等）造成的停炉事故接近停炉总数的50%。炉膛内受热面磨损主要表现在水冷壁管与耐磨材料交接及以上1～5m处、炉膛四角、返料口上部及绝热式旋风分离器入口、屏式过再热器下端等处。•炉内受热面磨损的危害1、炉内受热面磨损造成泄漏，高压汽水混合物直接剧烈冲刷造成更多邻近水冷壁管泄漏，有时汽包水位都很难维持，泄漏处床温急剧下降，两侧床温差大，被迫停炉。2、受热面爆管后处理起来难度较大，而且要较长的时间组织人员清理床料，重新加入床料；受潮床料板结导致无法重新流化，甚至造成风帽大面积堵塞，往往要付出更大的人力、物力才能处理好，是各发电企业最为头疼的难题。3、炉内受热面磨损停炉，使机组连续运行时间终止，停炉后的检修周期长（煤粉炉水冷壁泄漏，一般3天即可修复启动，循环流化床锅炉水冷壁泄漏，至少需要一星期时间才能修复启动，若爆管严重，检修周期持续10到15天），机组等效可用系数降低，经济效益不能保证。水冷壁磨损机理•炉膛密相区与水冷壁管过渡区域管壁的磨损主要原因如下图所示：在密相区结束的部位，固体物料在局部产生涡旋流：沿壁面自上向下流动的固体物料在交界区域与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，而在局部产生涡旋流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，而额外增加了对过度区域上部管壁产生冲刷。•炉膛四个角落区域的管壁磨损普遍要严重些，这是因为角落区域内壁面向下流动的固体物料浓度较四壁水冷壁都要高很多，同时流动状态也受到破坏。•不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等；此外还有一些炉内的测试元件，如热电偶等。从实际的现场运行效果看，即使很小的几何尺寸的不规则也会造成局部的严重磨损。•对接水冷壁管焊缝局部区域的磨损首先发生在焊缝的上部，停炉检查时焊缝沿焊缝上部焊肉被冲刷出下倾斜角，据一些参考资料介绍一些炉子焊缝上面的管子也发生磨损。这种磨损现象在炉膛的浓相区较严重，对于用于测试温度的热电偶，为测得炉内真实温度必须有足够的热电偶插入深度，这样插入热电偶后会对局部的流动特性造成较大的扰动，因而会造成热电偶护套或邻近水冷壁管的磨损。•水冷壁上易发生的磨损早期易见于水冷壁拼接焊缝处。这是由于安装拼接焊缝时按常规煤粉炉条件施工，未考虑循环流化床锅炉炉内运行特性。施工过程中的焊缝存在突起（规范要求），这为沿壁面自上向下流动的固体物料快速切削创造了条件，焊缝的不规则表面使得切削很容易产生并恶化下去，恶劣的情况下几小时便可将水冷壁磨穿。•其他不规则区域管壁的磨损原因类似，主要是不规则管壁改变了物料的流动特性，而造成较大的贴壁下落物料切削冲刷。•炉膛出口由于截面尺寸突变较大，引起气流方向和速度的突变，气流中携带的细的循环物料便会改变运动方向，在此处急剧的撞击磨擦。受热面防磨•在密相区防磨层结束的过渡区采用外弯管设计形式是非常有效的防磨办法，并根据锅炉容量和具体结构在密相区防磨层结束部位以上一定范围内对水冷壁管壁进行防磨喷涂。喷涂处的管面过渡要平滑，不能有凸台。炉膛内布置的屏式过、再热器管屏和水冷蒸发屏的下部防磨层的过渡区处理现一般均采用防磨喷涂。•金属表面的防磨喷涂能防止磨损和腐蚀有两个方面的原因：第一、涂层的硬度可能较基体的硬度更大；第二、涂层在高温下会产生致密的坚硬和化学稳定性更好的氧化层，且氧化层与其基体的结合更牢。喷涂工艺和材料选择在机械加工制造行业已非常成熟，对于专门的流化床锅炉内部环境的喷涂工艺相对还不成熟，部分流化床在完成防磨喷涂施工后运行半年，防磨涂层既有出现脱落的现象，需要进行修补。寻找适合于循环流化床锅炉炉内运行工况的喷涂材料和施工工艺显得尤为迫切。•对于水冷壁的拼接焊缝，炉膛内部部分必须进行全部的打磨抛光，不能有异常突起部，保证圆滑过渡。水冷壁上的开孔让管在设计上应该慎重，尽量减少开孔数量和合理布置开空位置；在浇注料施工后确保与向火面水冷壁平面一致。耐火耐磨材料的磨损耐火耐磨材料的磨损由于循环流化床锅炉运行的特点，炉内布置有大量的耐火耐磨材料，这些材料由于直接和炉内循环物料接触，磨损自然存在。易发生磨损的部位有：（1）水冷壁布风板；（2）燃烧室下部四周水冷壁表面；（3）燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面；（4）燃烧室出口周围及出烟口流道内表面；（5）分离器整个内表面；（6）料腿及回料装置内表面；（7）分离器出口烟道内表面；（8）尾部对流烟道入口内表面。•循环流化床锅炉的浇注料正常运行温度为830℃～930℃；接触大量高速运动的粒子流；机组启动过程中由于温升较快，浇注料内外受热温差较大，易出现表层开裂脱落，造成磨损加剧。故，循环流化床锅炉对耐火耐磨浇注料性能要求较高，应达到：较高的耐磨性、耐压性和抗折性；好的抗热暴性能；好的抗热震性。•选择怎样的防磨耐火材料，应该多方咨询了解，选择资质良好，有长期稳定生产研发的企业，并能完成耐磨耐火材料施工后的后续技术支持。床温不均床温不均是指在正常运行中流化床内发生水平方向各温度测点所测温度偏差大于80℃的现象。发生床温不均现象的原因有：1、床料颗粒偏大、炉内防磨浇注料脱落、或有大颗粒的异物进入炉内，沉积在布风板上，造成局部床料流化不均甚至不流化。2、布风板阻力偏小，布风均匀性差，使得床料流化特性不好，造成沿床层水平方向物料流化不均。3、水冷风室内流场不佳，造成高负荷时通过布风板的风量沿床层水平方向偏差大，炉内物料流化及返混不均。4、给煤机的给煤量称重系统异常，或各煤仓上煤煤质存在差异，使得进入炉内各处的燃料量不均，燃烧强度偏差。床温不均的后果：1、如果是由于床料局部流化不良造成堆积，容易造成床内结焦，结焦严重时将严重影响锅