保證循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性的探討_secret

1、保證循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性的探討 近幾年，大型循環(huán)流化床鍋爐在我國迅速發(fā)展，三大動(dòng)力廠相繼投入了大量的人力物力，引進(jìn)國外技術(shù)，開發(fā)制造，濟(jì)鍋、武鍋等企業(yè)也紛紛加入了該項(xiàng)目，400T/h級以上的循環(huán)流化床鍋爐，各大院校，如清華、哈工大、浙大等名校的學(xué)者都在循環(huán)流化床鍋爐上投入了很大的精力，中電聯(lián)也成立了CFB協(xié)會(huì)，每年召開CFB研討會(huì)。從以上看出，不論是制造廠還是科研單位，都仍在堅(jiān)持不懈的努力研究探索，為我國的綠色能源付出著艱辛的勞動(dòng)。由于對于環(huán)流化床鍋爐普遍存在著一種誤解，認(rèn)為循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒穩(wěn)定，灰渣可再利用等諸多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)這些認(rèn)識(shí)，很多地方都上了循環(huán)流化床機(jī)組，的卻

2、也收到了很好的效果，特別是原來各煤礦附近的多年不能解決的矸石山，全部都被循環(huán)流化床鍋爐給消耗掉了，這足以說明循環(huán)流化床對鍋爐煤種適應(yīng)性。 通過幾年的運(yùn)行，結(jié)合循環(huán)流化床出現(xiàn)的各種故障。鍋爐機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性、安全性，是從業(yè)人員需要認(rèn)真探討的問題。鍋爐的四管泄漏、結(jié)焦、澆注料的脫落等各種因素造成的非停和被考核。已經(jīng)令現(xiàn)場生產(chǎn)管理人員和運(yùn)行人員一籌末展。因此行業(yè)之間頻繁的走動(dòng)、考察，不斷地溝通各種信息，交流經(jīng)驗(yàn)，汲取教訓(xùn)。為使機(jī)組能夠長周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各廠的生產(chǎn)管理人員配合科研單位、制造廠在不斷地研究探索。從主機(jī)、輔機(jī)到輸煤系統(tǒng)都在進(jìn)行著改造，雖然花費(fèi)大量精力、財(cái)力，但還是取得了較好的效

3、果。鍋爐連續(xù)運(yùn)行150天以上的機(jī)組已經(jīng)又多臺(tái)次，這不能不令人歡心鼓舞。循環(huán)流化床運(yùn)行以來現(xiàn)過的故障，形成的主要原因是什么呢？經(jīng)過對多個(gè)廠家的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，過熱器、再熱器的過熱爆管。水冷壁省煤器的磨損爆管，耐磨耐火材料的大面積脫落，回料系統(tǒng)的堵塞等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，是鍋爐出現(xiàn)的主要故障。由于過熱爆管，磨損引起的泄漏，是非停的主要原因。循環(huán)流化床鍋爐的四管泄漏是煤粉爐的35倍。鍋爐的磨損部位主要有密相區(qū)二次風(fēng)口、回料口、過渡區(qū)部位、水冷壁的墻角處、穿墻管處以及省煤器懸吊管等處。上述部位的磨損過程主要表現(xiàn)為沖蝕磨損。是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損。磨損的基本類型為兩種：一

4、種為沖刷磨損，另一種為撞擊磨損。對于沖刷磨損，是顆粒與固體現(xiàn)面的沖擊較小，甚至接近平行：顆粒垂直于固體表面的分速度使它沿物體表面滑動(dòng)，兩個(gè)分速度合成的效果起一種刨削作用形成的磨損。顆粒相對于固體表面的沖擊角較大，或接近于垂直，以一定的運(yùn)動(dòng)速度撞擊固體現(xiàn)面使其產(chǎn)生塑性變形或微裂紋稱之為撞擊磨損。長期且大量顆粒的反復(fù)撞擊使其疲勞破壞，隨時(shí)間遷移，磨損率有增長趨勢，甚至變形層脫落，最終導(dǎo)致磨損量突升。物料方向與管束總體一致，但在某一部位發(fā)生跳躍時(shí)，對該部位造成快速磨損，如水冷壁管連接的焊口、筋片。耐火材料拉縫部位如果有凹或凸部位時(shí)，將直接沖擊水冷壁管的某個(gè)部位，造成該處水冷壁管得某個(gè)部位快速?zèng)_刷磨損

5、。當(dāng)物料下落過程中，在某一部位因?yàn)榘寂_(tái)和物料堆積而突然發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)，局部將發(fā)生渦流而造成嚴(yán)重沖刷磨損。如灰粒由水冷壁至上而下落到耐火材料上沿時(shí)，將迅速改變方向，此處沒有上行的氣流影響；在上沿角內(nèi)沉積的灰粒從耐火材料邊緣流出時(shí)，又被上行的流化風(fēng)托起，又沿水冷壁落下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)形成渦流，該渦流處的物料密度特別大，由于在爐壁下部的粒度也較大，必將造成該部位的快速而嚴(yán)重的磨損。爐膛內(nèi)部有大量的物料在進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，灰料沿著水冷壁進(jìn)行內(nèi)循環(huán)時(shí)，鰭片溝流下的物料遠(yuǎn)大于沿自水冷壁管外弧面留下的物料。如果鰭片內(nèi)被澆注料、床料、焊瘤等物堵塞，物料就流向一側(cè)或兩側(cè)流出，從而對水冷壁進(jìn)行沖刷。上述的磨損最終導(dǎo)致了受熱面爆管

6、泄漏。針對磨損情況，各廠都采取了相應(yīng)的防范措施，主要有以下幾個(gè)方面：1、盡量取消一些不太主要的測溫、測壓元件，或改變位置，確保水冷壁受熱面平整、圓滑。2、省煤器管和過熱器管在迎風(fēng)側(cè)采用防磨護(hù)罩和熱噴涂工藝。3、在爐內(nèi)水冷壁與耐火材料交界處，特別是四角位置，采用成熟的讓管技術(shù)或提高密相區(qū)的耐磨耐火材料的高度4、在水冷壁外部易磨穿的相應(yīng)為之焊接銷釘，敷設(shè)耐磨耐火可塑料，防止泄漏加劇。5、大面積水冷壁區(qū)域應(yīng)用電弧噴涂進(jìn)行防磨處理。6、兩根水冷壁之間的澆注料上沿做成凹狀使物料沿凹槽落下，避免沖刷管子。 雖然采取了上述措施，也取得了一定的效果，但這只是被動(dòng)的防御，只是減緩磨損的速度而已，如果想真正的解決

7、問題，還需要找出循環(huán)物料中對磨損起著決定性的物料是什么。經(jīng)過分析測試，物料中所含的石塊的硬度是灰分硬度的3040倍，雖然數(shù)量石塊所占的比例不足灰分的1/10，但石塊所形成的惡果是灰分所不能及的。經(jīng)過對許多廠的考察得出了相同的結(jié)論，即去除原煤中的三塊，特別是石塊才是解決問題的最有效的方法。即從燃料著手，1、石塊進(jìn)入爐內(nèi)所產(chǎn)生的惡果不僅如此，它對床料的流化效果也有很大的影響。在我們廠曾數(shù)次出現(xiàn)過床溫、床壓、負(fù)荷急劇下降。從觀察孔觀看爐內(nèi)，床料不發(fā)生流化，并看到較大的顆粒在床面上明顯的不流動(dòng)。剛開始大家一致認(rèn)為是床上結(jié)焦造成的流化不良。便加大一次風(fēng)量強(qiáng)行流化達(dá)數(shù)小時(shí)仍沒有任何效果，最后被迫停爐。停爐

8、后進(jìn)到爐內(nèi)檢查時(shí)才發(fā)現(xiàn)根本沒有結(jié)焦，在整個(gè)床面上全部是大顆粒石塊，最大的有20mm，小的也有58mm，事后分析其原因是因?yàn)槊褐兴氖瘔K過多，這些石塊在爐內(nèi)不能全部隨爐渣排到爐外，隨著時(shí)間的推移，石塊越積越多。當(dāng)機(jī)組處于高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，首先顯示床壓增高，采取的措施是加強(qiáng)排渣來降低床壓，由于該狀況下排渣已經(jīng)不再順暢，只有降出力減負(fù)荷。隨著負(fù)荷的降低，床上可流化的物料越來越少。此時(shí)給人們一種爐內(nèi)結(jié)焦的假象，便加大一次風(fēng)量力圖強(qiáng)行流化將床料翻騰起來。由于整個(gè)流化過程中，爐內(nèi)大塊床料應(yīng)伴隨著細(xì)小顆粒在爐內(nèi)一起翻騰。排查時(shí)在爐內(nèi)外壓差的作用下，逐步向排渣口運(yùn)動(dòng)而排向爐外。此時(shí)隨著一次風(fēng)量的增加，給煤量的減

9、少，而導(dǎo)致的循環(huán)物料減少，當(dāng)沒有細(xì)顆粒的床料在整個(gè)床料中時(shí)，石塊所組成的床料的透氣性很強(qiáng)，強(qiáng)行流化的結(jié)果是將形成細(xì)床料吹走，排出爐外，床上剩下石塊，這種惡性循環(huán)的最終的結(jié)果形成了透床、死床，而被迫停爐。2、對粗、細(xì)碎機(jī)的危害：開封光明發(fā)電有限責(zé)任公司的輸煤系統(tǒng)與大多數(shù)廠相同或相近，即二級破碎方式。當(dāng)大石塊進(jìn)入粗碎機(jī)內(nèi)，被環(huán)錘一點(diǎn)點(diǎn)的磨掉，在打擊磨小的過程中會(huì)堵塞粗碎機(jī)的下煤篩板，影響粗碎機(jī)的出力，甚至打爛粗碎機(jī)的篩板，造成粗碎機(jī)出料粒度變大而增加細(xì)碎機(jī)的負(fù)擔(dān)。當(dāng)石頭進(jìn)入細(xì)碎機(jī)時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的細(xì)碎機(jī)錘頭打擊石塊，只能將大石塊打成小石塊而不能破碎成粉狀，由于采購設(shè)備時(shí)給制造商提供的原煤中，并沒有提出

10、石頭的含量，制造商則按照煤中無雜物無石頭的理念去設(shè)計(jì)細(xì)碎機(jī)。因此當(dāng)我們現(xiàn)場的原煤中含有石頭時(shí)，細(xì)碎機(jī)則不能完全將石頭破碎成符合鍋爐要求的粒度，以至于造成鍋爐的流化發(fā)生困難。同時(shí)，粗碎機(jī)的環(huán)錘和細(xì)碎機(jī)的錘頭磨損十分嚴(yán)重，原設(shè)計(jì)細(xì)碎機(jī)錘頭壽命為50008000小時(shí)，實(shí)際運(yùn)行其壽命則不足3000小時(shí)，更換錘頭一套，需時(shí)3天，一套錘頭費(fèi)用近20萬元，因此兩級破碎的易損件每年約50萬元，對企業(yè)確實(shí)是一種很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。3、對鍋爐給煤機(jī)的危害：開封光明發(fā)電有限責(zé)任公司的鍋爐給煤方式為爐后四點(diǎn)給煤，原設(shè)計(jì)為一二級給煤機(jī)為埋刮板給煤機(jī)，出力60T/h，運(yùn)行一年內(nèi)，給煤機(jī)多次出現(xiàn)漂鏈、斷鏈、和刮板彎曲變形成人字

11、狀。分析原因是煤的濕度過大引起漂鏈，給煤機(jī)過長引起的斷鏈，而刮板的彎曲變形斷裂則是由于箱體兩側(cè)積煤和煤中的石塊卡在刮板和箱體之間后產(chǎn)生的較大阻力，使刮板變形或斷裂。石塊還會(huì)使給煤機(jī)產(chǎn)生跳鏈現(xiàn)象。幾種因素的綜合，使給煤線不能正常運(yùn)行，以致于鍋爐燃燒不能穩(wěn)定，負(fù)荷變化幅度大，爐內(nèi)溫度場隨之變化，汽溫難以控制。由于溫度變化引起的金屬材料和非金屬材料在交變應(yīng)力的作用下，疲勞損壞。出現(xiàn)的這種情況，我們在開始階段認(rèn)為是設(shè)計(jì)和設(shè)備的質(zhì)量問題，針對這種情況，我們花費(fèi)了大量的人力、物力對整個(gè)輸給煤系統(tǒng)進(jìn)行了改造：1、煤倉我們已經(jīng)做了三次改造，從原來的每倉雙落煤口改為長2.2M，寬0.8M的單落煤口，并在落煤口上

12、加針形閥，調(diào)節(jié)下煤量，由于圓鋼受下煤的擠壓容易變形，無法調(diào)節(jié)，我們又將長形落煤口改成方形口，在04年9月份的大修中，又將一級給煤機(jī)由埋刮板式改為耐壓秤重皮帶式給煤機(jī)，二級給煤機(jī)箱體由原來的450mm改為800mm寬，出力由原來的單臺(tái)60T/h增大至出力80T/h。經(jīng)過半年的運(yùn)行，漂鏈問題和斷鏈問題基本上得以解決。但刮板的變形和斷裂現(xiàn)象依然嚴(yán)重。經(jīng)過討論，我們又將刮板改型，方法是將刮板的背煤面設(shè)置加強(qiáng)筋以增加其強(qiáng)度，在刮板的兩端制成齒狀，使其能對箱體上的積煤進(jìn)行疏松刮掉。從目前的情況來看，刮板基本上不出現(xiàn)斷裂和變形問題，效果還是非常顯著的。但伴隨而來的是由于刮板重量的增加，原設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也必須

13、增容。對粗碎機(jī)的篩板進(jìn)行改造，由原來落煤孔與轉(zhuǎn)子軸向平行方式改為垂直方式，在原來理論通流面積不變的情況下，實(shí)際通流面積相應(yīng)的得以提高。同時(shí)，在篩板出現(xiàn)雜物堵塞時(shí)也便于清理，不但提高了系統(tǒng)出力，同時(shí)也減輕了運(yùn)行和檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了不使原煤中的大石塊進(jìn)入破碎機(jī)，我們又在原系統(tǒng)的除大塊位置上改裝了煤石分離裝置，該裝置可有效地將90mm以上的三塊雜物清理出來，清出來的石頭約占上煤量的35，不但輸煤系統(tǒng)的出力得以提高，而破碎機(jī)和鍋爐的負(fù)擔(dān)都有很大的減輕。該裝置運(yùn)行兩個(gè)月以后進(jìn)行對比檢查，粗碎機(jī)的環(huán)錘和細(xì)碎機(jī)的錘頭磨損明顯下降，爐底排渣的石塊量也明顯下降，流化得以改善。雖然我們經(jīng)過了一番很大的努力，

14、改造了輸給煤設(shè)備，僅設(shè)備投資達(dá)100萬元以上，加上人工費(fèi)用約150萬元。就我們廠而言，由于原煤的粘性較大和煤粒過細(xì)導(dǎo)致的煤倉的粘倉現(xiàn)象十分嚴(yán)重，給煤線斷煤頻繁，負(fù)荷不穩(wěn)定。05年一年因斷煤造成的減負(fù)荷和非停，被調(diào)度考核達(dá)190多萬元。問題的結(jié)癥究竟在哪里？帶著這些問題，河南分公司組織并帶領(lǐng)新鄉(xiāng)予新、開封京華以及開封光明公司一行20人對河南、山東和江蘇的數(shù)個(gè)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行比較好的電廠進(jìn)行了調(diào)研。經(jīng)過交流得知，各廠對輸給煤系統(tǒng)都不同程度的進(jìn)行了技術(shù)改造，其中有一些廠還設(shè)了干煤棚，以緩解雨雪天氣時(shí)上煤的壓力，但效果都不十分理想。經(jīng)過討論分析，大家一致認(rèn)為影響循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行安全、穩(wěn)定運(yùn)行的主要

15、因素是原煤問題，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了大家的認(rèn)同。其中感觸最深的是賈汪電廠，該廠對輸煤系統(tǒng)特別是煤倉進(jìn)行了多方面的改造，取得了一定的效果。但05年換了煤種以后，給煤系統(tǒng)不再出現(xiàn)堵煤斷煤現(xiàn)象，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，#2爐連續(xù)運(yùn)行達(dá)168天。且煤耗一項(xiàng)就下降了10g/kwh。因鍋爐非停的減少和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的上升所帶來的效益與采購高品質(zhì)的原煤所增加的費(fèi)用進(jìn)行綜合比較顯然要好。開封所用的原煤產(chǎn)自鄭州礦務(wù)局新密煤礦，該煤的發(fā)熱量在5000大卡左右，灰分25%，揮發(fā)份912%。由于煤的粘性大，過細(xì)的煤份較多，遇到雨雪天氣，粘在煤倉四壁上，采用多種方式均不能起到好的效果，煤倉終將成為一個(gè)豎井，燃運(yùn)人員不停的小煤量上煤，工作強(qiáng)度大且不安全。繼而造成給煤線斷煤頻繁，鍋爐負(fù)荷大幅度的變化導(dǎo)致受熱面和耐磨耐火材料疲勞，壽命下降。由于跟不上調(diào)度的負(fù)荷+曲線，其中06年元月4日一天被調(diào)度考核4.6萬元。全月考核24.4萬元。06年2月份進(jìn)了一批山西煤，由于煤質(zhì)較好，沒有出現(xiàn)粘倉和斷煤現(xiàn)象。4550T/h煤量可戴滿負(fù)荷。其間一旦用了新密煤，馬上出現(xiàn)原來粘倉斷煤情況。綜上所述，結(jié)合