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CFB锅炉常见问题分析

中国的CFB锅炉已经进入稳步发展阶段.以四川白马引进法国ALSTOM的300MW CFB锅炉的示范电站安装运作,标志着中国在洁净煤燃烧技术领域及在CFB锅炉的大型化方面迈上了一个新的台阶

    同其它锅炉一样,CFB锅炉也有其自身的局限性和一个完善过程.从一些电厂CFB锅炉运行的情况来看,CFB锅炉暴露出了以下问题

    1)冷渣器故障.冷渣器作为锅炉灰渣处理的重要设备,是锅炉正常运行的重要环节.有的电厂的冷渣器采用流化床式的冷渣器,主要故障是排渣管堵塞.国产化的CFB锅炉大多采用了三分仓式的冷渣器--灰渣通过一、二室溢流到三渣室,由三渣室连续排出经气力输送或刮板输灰机输送到渣仓,主要故障是排渣管容易堵塞;冷渣器选择室结焦;冷渣器下灰仓格删堵塞(采用仓泵输灰的冷渣器)等

    2)J阀(旋风分离器)故障(此故障主要出现在国产化的CFB锅炉).主要体现在:J阀入口静压波动大导致J阀回料不连续,床压、床温出现大幅度的波动,严重时破坏外循环,使尾部受热面积灰严重,造成尾部烟道再燃烧,损坏空预器

    3)给煤系统故障.主要体现在:旋转给料阀堵塞、跳闸,煤仓贴煤,给煤机销子断,给煤机链条出现爬坡、断链等

    4)CFB锅炉的磨损和浇注料脱落.CFB锅炉的磨损最严重部位是密相区浇注料与水冷壁的结合部,其次是水平烟道中的部分管道、密相区浇注料脱落部位.浇注料脱落主要发生在锅炉冷态点火初期,脱落后的浇注料修复后同旧的浇注料结合差,效果不理想,影响锅炉带负荷和机组的长期运行

    5)CFB锅炉的膨胀问题.锅炉在经过一段时间运行后,由于材质的关系和锅炉的频繁启停,导致一些膨胀节及密封部位撕裂、泄露甚至烧坏,其中料腿膨胀节是最薄弱环节

    针对CFB锅炉在运行和维护中出现的问题,作者通过反复摸索、查阅资料、分析众多厂家的运行数据及结合作者的运行和调试经验,初步形成了如下措施,供CFB锅炉运行及维护、CFB 锅炉的大型化设计参考

    1冷渣器故障

    1.1排渣管堵塞

    1.1.1排渣管堵塞的主要原因

    1)排渣管内部耐磨材料膨胀受限导致内部变形

    2)炉内脱落的耐磨浇筑料、燃烧过程中形成的焦块进入排渣管

    3)采用阶梯板的排渣管内积灰过多,造成灰渣在排渣管中流动不畅

    1.1.2排渣管堵塞采取的措施

    1)渣管设计和施工时应消除设计角度偏差,考虑材料的膨胀间隙.施工时注意排渣管内部耐磨材料浇筑质量,使排渣管内部平滑

    2)锅炉点火时应对排渣口进行吹扫,清除排渣管内的杂物;炉内浇筑料选择既耐磨又具有较强结合强度材料,在耐火材料的养护阶段注意耐火材料的养护,防止炉内浇注料脱落;运 行人员加强对锅炉运行参数的控制,有效地抑制炉膛内结焦;设计方便对排渣口结焦进行疏 通的捅灰口,出现堵塞应及时安排人员进行疏通

    3)对采用阶梯板的排渣口和用压缩空气进行进渣的排渣管,应及时排掉阶梯板内的积灰

    1.2选择室结焦

    1.2.1选择室结焦的主要原因

    1)在床压较高情况下,排渣量突然增加,或从选择室回灰大量涌入未燃尽燃料和床料,选择室流化状态被破坏,未燃尽的高温燃料在选择室燃烧结焦

    2)风帽堵塞较多或大粒径的床料进入冷渣器导致选择室的流化不良

    3)冷渣器中的床料未冷却到设计温度就进行排渣,造成冷渣器内部部件变形,影响冷渣器的流化;冷渣器长时间停用或长期选择单个冷渣器排渣,停用的冷渣器中的床料在水蒸气作用下粘结,形成低温焦

    4)运行人员未把握好冷渣器流化风量的配比,不恰当的风量配比导致冷渣器中灰渣流化不良

    1.2.2 选择室结焦的解决措施

    1) 运行人员加强对锅炉运行工况的了解,及时调整锅炉参数,树立锅炉物料动态平衡的概 念,控制锅炉的运行床压在正常值,尽量避免锅炉大量排渣

    2) 每次停炉应对冷渣器风帽进行吹扫,发现堵塞风帽应疏通,控制好燃料的粒径

    3) 锅炉进行排渣,冷渣器应交替进行;对进入冷渣器的灰渣进行充分冷却,保证冷渣器的运行工况

    4)对冷渣器流化风室风量进行经验总结,选择冷渣器各风室风量的优化参数包括冷渣器最低的流化风量,保证冷渣器在任何负荷下的正常流化

    1.3 冷渣器下灰仓格删堵塞原因及采取措施

    采用仓泵输灰的锅炉,其格栅堵塞的主要原因是燃料中的大粒径煤矸石和大量的排灰量.解决措施是加强燃料的质量管理,优化煤的分级,对格栅进行预见性的清理

    在冷渣器的改造方面,有的电厂进行了探索,将其改造为滚筒式冷渣器运行取得了良好效果,该滚筒式冷渣器主要通过变频器改变滚筒式冷渣器的转速来满足排渣要求

    2 J阀(旋风分离器)故障

    2.1 J阀(旋风分离器)故障主要原因

    1)旋风分离器回料不正常.旋风分离器因灰位较高而影响了分离器的分离效果,从而使一定量未分离灰进入烟道造成空预器积灰严重,引起J阀入口静压波动

    2)过高的循环倍率造成J阀循环灰量过大,超出J阀流通能力

    3)燃烧工况的突然改变破坏了J阀的循环

    4)流化风配比不恰当,J阀回料未完全流化

    2.2J阀(旋风分离器)故障采取措施

    1)发现回料不正常时,及时对旋风分离器的风量进行调整,必要时降低锅炉负荷;尾部烟道积灰严重时,加强对其吹灰(注意控制炉膛负压),必要时采用从事故放灰口放灰

    2)适当降低冷渣器用风,适当提高二次风量的比例,降低燃烧风量,保证炉内的燃料和床料在炉内有足够的停留时间,即增加内循环的时间和数量,降低旋风分离器的物料比例

    3)在燃烧工况突然改变导致循环被破坏时,应及时调整锅炉运行参数建立新的平衡

    4)加强对J阀风量配比的经验总结,寻找J阀各部分最优化参数,选择合适流化风量和松动 风,建议在风量调定且回料正常时,不宜对该风量做随意变更

    3给煤系统故障

    3.1给煤系统故障主要原因

    1)CFB锅炉燃料的颗粒较粗,但燃料中的细微颗粒在煤质中有较大水份时极容易粘结,从而 造成煤仓和给煤线堵塞

    2)煤粒在给煤机中堵塞、挤压,从而造成给煤机链条爬坡、断链

    3)煤中杂质如编织袋、树块进入给煤机,造成给煤机卡涩、堵煤、跳闸和销子断

    3.2给煤系统故障解决措施

    1) CFB锅炉的燃煤根据煤的物理特性和现场实际,设置干煤设施;有效减少煤中的细微颗粒(如在煤破碎机前加设旁路),防止煤的过度粉碎,减少贴煤的可能性;根据各厂燃煤的实际情况,锅炉煤仓加装可*的松动装置,在给煤机下加装电动或手动调节阀,保证给煤的连续性和均匀性

    2) 对给煤线做好选型,加强给煤线运行中检查

    3) 加强燃料的管理和质量控制,防止不易破碎的杂物进入给煤线

    4 CFB锅炉的磨损和浇注料脱落

    4.1 CFB锅炉的磨损

    CFB锅炉典型特征是烟气流速较高,烟气中灰的浓度大,颗粒粒径大,因而对炉墙的冲刷严重 .在CFB锅炉中容易磨损的主要部位有:承压部件、内衬、旋风分离器、布风板、返料装置及水冷风室.影响磨损的主要因素有:燃料特性、床料特性、物料循环方式、运行参数、受热面结构和布置方式

    其解决措施是:选择合适的防磨材料及浇注料;采用合理的结构设计;对材料表面进行特殊处理,锅炉磨损严重部位应增加防磨衬垫;运行人员加强对锅炉燃烧参数的调整,控制床温变化幅度在允许值;注意煤质质量

    4.2 浇注料脱落

    锅炉频繁的启停、不恰当的养护措施可能导致炉内浇筑料在膨胀和收缩过程中的脱落.炉内浇筑料应根据炉内不同部位的温度、磨损条件、耐磨材料的性质、抗震特性、热膨胀性及价格因素综合考虑,选择既耐磨又具有较强结合强度材料,耐火材料的浇注需要有资质的专业施工队伍进行.对耐磨材浇注料脱落部位进行修补前,应将原来的浇注料尽量打掉,使之露出抓钉,对缺少抓钉的部位应进行补焊后方可进行修补,修补后的部位应进行固化烘干.在时间允许的前提下,烘炉前应对大面积更换的耐火材料进行自然干燥,在耐火材料的养护阶段应特别注意耐火材料的养护.不能过度追求经济利益而缩短养护时间,应严格按照材料的养护措施进行

    5 CFB锅炉膨胀问题

    锅炉炉膛、旋风分离器、尾部烟道有不同的膨胀中心,因此锅炉的许多部件连接采用了膨胀节连接,如锅炉到旋风分离器进口、旋风分离器出口到水平烟道等.锅炉在冷态和热态时部件之间的不同膨胀度,膨胀节恶劣的工作环境,锅炉负荷的升降导致的床温变化,锅炉频繁的启停,使膨胀节容易在交变应力下损坏,因此运行中应加强对床温的控制.各膨胀节特别是床下水冷风室和回料系统的膨胀节,在金属膨胀节能够满足各方面的膨胀要求时,应考虑换成金属膨胀节;充分利用停炉机会,对膨胀节进行检查、修补、更换.非金属膨胀节设计应考虑通风以及防止积灰和煤粉导致损坏;在锅炉设计时应考虑对不同的膨胀进行补偿

    在这些故障中,不难看出,锅炉的燃料导致了许多故障.因此,在锅炉大型化设计时,应考虑对燃料预处理做出优化设计,如使燃料的水份降低,煤质更具有宽筛分特点,进一步降低煤中煤矸石含量等.通过燃料的预处理改善燃料特性,将直接降低冷渣器、J阀(旋风分离器)、给煤系统、锅炉的磨损等故障率,使锅炉的可用率得到保证