循环流化床锅炉常见故障及预防措施

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循环流化床锅炉常见故障及预防措施




　　摘要：循环流化床锅炉是近年才发展起来的新型洁净煤燃烧设备。本文主要对循环流化床锅炉运行申常见故障进行了分析，如磨损、结焦、旋风分离器分离效率下降、烟气反窜及给煤系统故障等，并从不同的角度提出了预防措施，以供参考。 
　　关键词：循环流化床锅炉；常见故障；预防措施 
　　 
　　循环流化床(CFB)锅炉是近几十年来发展起来的新型环保节能锅炉，是一种高效低污染清洁的燃烧技术，其以煤种适应性广、高燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。但随着其被广泛应用，一些国产循环流化床在设计、安装和运行中也逐渐暴露出了某些问题。如受热面易磨损、锅炉易结焦及物料循环系统不畅是运行中常见的故障。因此，本文将主要分析循环流化床锅炉常见故障及预防措施，以提高循环流化床锅炉稳定运行水平。 
　　 
　　1 磨损及其预防措施 
　　 
　　循环流化床锅炉中高速度、高浓度、高通量的流体或固体颗粒以一定的速度和角度对锅炉受热面和耐火材料的表面进行冲击，会造成锅炉金属部件磨损，加上炉内温度的循环流动，造成对炉内耐火构件的热冲击，而且耐火构件不同热膨胀系数的材料之间也形成机械应力，这些都加剧循环流化床锅炉磨损破坏。 
　　但实践中发现，循环流化床锅炉的磨损是可以避免的。所以在运行中，可通过以下措施来预防CFB锅炉的磨损： 
　　(1)降低风速减小给煤粒度，确保流场的均匀性；同时，在安装过程中要特别注意烟道的平滑组合，避免安装原因造成几何尺寸的突缩或突扩，形成烟气走廊。 
　　(2)定期对CFB锅炉进行检修，发现已磨损的部件和材料应及时更换；在水冷壁、落煤口、过热器等加装防护件。 
　　(3)在安装时，应确保烟气进出口处、中心筒、导流设备的安装尺寸满足设计要求；在施工中，应严格控制旋风分离器简体组合尺寸和焊接变形；在耐火保温内衬施工之前，要检查简体内壁弧度，对凸凹部分做好记录，在筒体施工时进行调整；对向火面材料的施工，要保证严密度、严整度、垂直度以及内壁弧度和表面质量等，以减少受热面的磨损。 
　　(4)运行期间，应尽量降低循环流化床的流速，以减少水冷壁及各部的磨损。 
　　(5)严格控制金属锚固件的焊接定位、浇注料拌合、浇注振捣、浇注模装设、脱模以及膨胀缝等施工工艺步骤，不可随意简化修改。 
　　(6)严格拟定好耐火材料的升温曲线，布置好其烘干温度测点以及首次升温过程，并在烘干结束时认真检查。 
　　 
　　2 循环流化床结焦的成因及预防措施 
　　 
　　结焦是高温分离器物料循环系统的常见故障。结焦后形成的大渣块能堵塞物料流通回路，会导致锅炉热效率下降，如锅炉受热面结焦后，使传热恶化；排烟温度升高，燃烧恶化；有可能使机械未完全燃烧热损失、化学未完全燃烧热损失增大；使锅炉通风阻力增大、厂用电量上升等。同时，结焦还会影响锅炉运行的安全性，如床面结焦使流化阻塞，增大风机出力，影响床料流化；使流化不良的区域再次结焦。造成恶性循环，严重时导致停炉。一般情况下，结焦发生在在锅炉的点火或压火启动过程中，或给煤异常，返料异常中。 
　　 
　　2.1 结焦的成因 
　　通过在实践中观察，我们发现，引起循环流化床锅炉结焦主要有以下几种原因： 
　　(1)燃烧室运行期间温度超温，则会导致旋风分离器的循环温度容易超过灰的变形温度，甚至引起炉内未燃碳的着火燃烧，从而形成床温上涨而导致结焦。 
　　(2)运行期间，物料循环系统漏风，大量空气进入旋风筒内，使得热的床料中的可燃物获得氧气，产生燃烧，但由于燃烧产生的热量不能及时带走，使局部区域床料超温而引起结焦。 
　　(3)启动期间，煤油混烧时间过长，或运行中风量与燃煤粒度匹配不佳，或燃用矸石、无烟煤等难燃煤，因其挥发份少、细粉量多、着火温度高、燃烧速度慢等原因，都可导致未燃烧完全的油渣易与床料板结成块，炉内流化不良，导致床料结块，形成疏松性渣块；或是进入旋风分离器而使循环灰中含碳量增加，从而增大了结焦的可能性。 
　　(4)循环灰量太少，使得循环灰在物料循环系统中移动太慢，易引起结焦；同时灰量太少易使燃烧室烟气携带煤粒倒卷入返料器，也会引起结焦。 
　　(5)运行期间，停床下油枪时，床温偏低，切风不及时，大量冷风进入炉量，会导致床温下降，从而引起结焦。 
　　(6)返料器堵塞也是造成结焦的原因之一，如果返料器突然停止工作将会造成锅炉内循环物料量的不足，床温难以控制、调整不及时极易造成高温结焦事故的发生。 
　　 
　　2.2　结焦预防措施 
　　(1)保证结焦易发地带流化良好，颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态，使温度均匀，防止超温或局部超温，这是防止结焦的最好办法。 
　　(2)点火前，应及时了解和控制人炉煤种及其粒径配比符合设计的要求，保证充分燃烧；燃用矸石、无烟煤时，应尽早按一二次风6：4比例投入二次风，以保证风煤混合充分，加强煤在燃烧室中的燃烧，减少机械和化学不完全燃烧，防止其在分离器和返料机构内发生后燃而超温。 
　　(3)运行过程中，应密切监视高温旋风分离器温度，发现分离器超温，调节煤量、风量比例，严格控制床温及料层差压等运行参数，如不能纠正则立即停炉查明原因。 
　　(4)加强返料器的监视工作，检查其床层的温度是否正常，并根据循环量大小，及时调整返料风，确保循环物料能及时回送；注意防止返料装置的漏风，发现漏风及时解决。 
　　 
　　3 旋风分离器的故障及预防措施 
　　 
　　旋风分离器结构简单，分离效率高，是循环流化床锅炉应用最广泛的一种气固分离装置。在实际运行中，旋风分离器的效率是保证分离器工作性能的重要指标，其分离的效率与形状、结构、进口气体速度、人口烟温、人口颗粒浓度与粒径等都有很大的关系。它随着分离器入口风速、入口颗粒度的增大而增大，随着人口烟温的升高而降低。若分离器的运行效率低于设计值，将会导致未燃尽的颗粒得不到有效燃烧影响锅炉的运行经济性；飞灰量增大加剧尾部受热面的磨损，增加除灰设备的能耗；进入循环回路的循环灰量减少，循环量下降，不能有效控制床温，影响锅炉的满负荷运行及炉膛传热特性等。 
　　 
　　3.1　分离效率下降原因 
　　分离效率下降的原因有：中心筒结构不合理；分离器内壁严重磨损、塌落从而改变了其基本形状；分离器有密封不严之处导致空气漏入，产生二次携带；床层流化速度低，循环灰量少而且细等，均会导致分离效率下降。 
　　 
　　3.2　预防措施 
　　(1)定期检妥分离器内壁磨损情况，如磨损严重应及时修补。 
　　(2)定期检查分离器是否有漏风、窜气，如有应及时解决。

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　　(3)检查燃煤粒度和流化风量，当发现回料不正常时，应及时做出相应地调整，使流化风量与燃煤粒度相适应，以保证一定的循环物料量；加强对分离器风量配比的经验总结，寻找分离器各部分最优化参数。
　　(4)入炉煤中所含大、中、小颗粒的比例有一合理数值改善旋风分离器的角度，提高烟气的流速，可实现增加分离器效率；或是通过提高料层压差增加床料的厚度来增加返料量，来提高锅炉的效率。
　　
　　4 回料阀烟气反窜及预防措施
　　
　　U型阀属自动调整型非机械阀，是目前循环流化床锅炉中应用最广泛的一种物料回送装置，是物料循环系统的关键部件。在运行中其主要作用是把循环灰由压力较低的分离器灰出口输送到压力较高的燃烧室，防止燃烧室烟气反窜进入分离器，而一旦出现烟气从燃烧室经返料器短路进入旋风分离器的现象，则说明回料系统的正常循环被破坏，回料阀也就无法完成其使命。
　　
　　4.1 出现烟气反窜的原因
　　回料阀立管料柱太低；返料风调节不当；返料器流通截面积较大，循环灰量过少等，均会导致燃烧室烟气反窜。
　　
　　4.2 防止措施
　　(1)设计时应保证回料阀立管的一定高度，尤其是大容量锅炉，以确保其足以形成料封。
　　(2)对小容量锅炉，因立管较短，在启动和运行中，对回料阀的操作应注意：锅炉点火前，返料风关闭，因料阀及立管内要充填细循环灰，形成料封；点火投煤稳燃后，等待分离器下部已积累一定的循环灰，慢慢开返料风，注意立管内料柱不断流化；在风量调定且回料阀正常循环后，不宜再随意变更返料风；压火后热启动时，应先检查立管和回料阀内物料是否足以形成料封。
　　(3)严格控制好返料风的调节；在施工过程中，如发现回料阀烟气反窜，可关闭返料风，待返料器内积存一定循环灰后再小心开启返料风，并调整至适当大小。
　　(4)根据循环灰量来适当选取返料器流通截面积，以确保其与循环灰量多少相适应。
　　
　　5 给煤系统故障及防止措施
　　
　　随着循环流化床锅炉大量投入运行，给煤系统故障成为影响机组正常运行的主要威胁之一。常见的给煤系统故障主要体现在旋转给料阀堵塞、跳闸、煤仓粘煤、给煤机销子断、给煤机链条出现爬坡、断链等。
　　
　　5.1 给煤系统故障主要原因
　　(1)流化床锅炉燃料的颗粒较粗，而煤粒间的粘附力增加，煤的流动性较差，从而导致煤仓和给煤机堵塞。
　　(2)给煤机人口电动挡板对煤下流起到了阻碍作用，使煤粒在给煤机中堵塞、挤压，造成给煤机链条爬坡、断链而无法正常启动。
　　(3)入厂煤湿度大。
　　(4)入厂煤颗粒度太小。
　　
　　5.2 防止措施
　　(1)流化床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，减少粘煤的可能性。
　　(2)锅炉正常运行时应尽量投用全部给煤机，保持煤仓处于原煤在流动状态，保证给煤的连续性和均匀性。
　　(3)对给煤系统做好选型，加强给煤系统运行中检查的力度。
　　(4)入炉煤应采用两级破碎系统，劣质煤中含矸石量大，应设有除去大块的设备，安装多级除铁器，防止撕裂皮带或阻碍原煤仓下煤。
　　(5)掺烧煤泥时应先进行烘干或充分晾晒。充分利用晾煤棚的作用，合理地掺烧各种劣质煤，控制人炉煤的湿度不大于8％。
　　综上所述，循环流化床锅炉受热面磨损、旋风分离器效率下降、返料器积灰结焦、回料阀烟气反窜等故障是影响运行可靠性的主要原因。因此，循环流化床锅炉在设计、结构、安装、燃烧调整上还需不断地完善，同时还需努力提高运行人员循环流化床锅炉技术的理论水平，多借鉴同类机组的运行经验，分析循环流化床锅炉常见故障的主要原因，执行各项预防措施，在实践中认真积累操作经验，从而降低故障，提高运行可靠性，为循环流化床锅炉继续发展做出贡献。