循环流化床锅炉论文范文

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第1篇

[论文摘要]重点分析影响循环流化床锅炉运行周期的前期设备管理、控制风量、负荷以及锅炉防磨等运行中的问题，并提出解决办法。

一、前言

循环流化床锅炉作为一种高效、低污染的新型锅炉，采用流态化循环燃烧，燃料适应性好，可燃用烟煤、无烟煤、贫煤，也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低热值燃料，且燃烧效率高，达94％。由于采用低温燃烧，大幅降低氮氧化合物的排放量，另一显著特点是可燃用高硫煤，通过向炉内添加石灰石，显著地降低二氧化硫排放浓度，以达到良好的环保效果。另外，灰渣活性较好，可以用做水泥等材料的掺合料。纵观我国循环流化床锅炉的运行情况，磨损严重和运行周期短的问题已成为普遍现象，主要表现在炉膛水冷壁、省煤器、过热器的磨损，耐火材料的脱落损坏等。下面结合我公司2台哈锅产260t/h和两台东锅产410t/h循环流化床锅炉的运行情况，分析一下循环流化床锅炉延长运行周期，稳定生产方法。

二、注重设备前期管理

（一）搞好设备的进厂检验

目前，由于国家加强环境保护的执法力度，政策上对循环流化床锅炉的倾斜，循环流化床锅炉纷纷上马，很大程度上拉动了锅炉市场。特别是循环流化床锅炉，行情紧俏，供不应求。许多锅炉厂超出生产能力，为此，各锅炉用户应严把进厂检验这一关。尤其是易磨损部件、承压部件的检验，详查随机资料，特别是出厂检验报告，以确保整体质量，为以后的长周期运行做好基础保障。

（二）严格建设安装标准

在锅炉的建设过程中，要严格按照安装规程。特别是一些重要的尺寸，膨胀缝，一定要严格控制。因为电站锅炉的蒸汽初参数较高，钢材的热膨胀值较大。稍有偏差，很容易造成局部应力集中，变形损坏。这主要集中在让管道的弯头部位或焊接部位。另外，要注意施工的工序，要有先有后。

（三）筑炉工作及耐火材料

由于近些年循环流化床锅炉行业的兴旺发达，耐火材料市场表现活跃，各商家纷纷抢占市场，热闹异常。在短短十余年中，耐火材料的生产厂家，从产量到质量，从品种到规模，都有了迅猛的发展。市场上有时出现鱼目混珠、以假乱真的现象，为此用户要谨慎招标采购。建议在选择耐火材料时,应当详细而广泛的进行考察论证，确保用上货真价实、性能优良的耐火材料，确保锅炉不至于因耐火材料而影响长周期运行。在选择好耐火材料供方的基础上，还要注重耐火材料的施工工艺，因为这也直接影响锅炉的安全运行。基于以上两点，要重点作好耐火材料的养护工作，人们习惯上在筑炉结束，将外护板全部焊接完成后，按部就班地进行烘炉。殊不知，水蒸气在护板内侧反复蒸发与冷凝，影响耐火材料的烘干与烧结。为此，建议在有条件的情况下，尽量在烘炉结束后再做外护板。或者在护板上预留排气孔，保障水汽的及时排除。根据耐火材料的固有特性及施工工艺，制定适宜的烘炉曲线，并严格按烘炉曲线进行。特别是在投煤初期，一定要限制升温速度。往往有些厂家，在启炉的过程中，迫不及待的过早投煤,没有达到煤的燃点,由于反应滞后。随着温度的逐渐升高,一旦达到着火点,则发生爆燃现象.炉膛突然严重正压,床层温度急剧上升,温升高达100℃/min。对耐火材料和锅炉受热面产生强烈的热冲击，对炉体产生损伤性的破坏。

三、运行操作过程中应注意的问题

（一）控制适宜的床温

在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。在锅炉运行中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量，使料层温度降低；如料层温度低于800℃时，应首先检查是否有断煤现象，并适当增加给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一旦料层温度低于700℃，应做压火处理，需待查明温度降低原因并排除后再启动。

（二）控制适宜的负荷

根据实际运行情况来看，循环流化床锅炉的负荷最好不要超过额定负荷，以控制在80～95％为理想。在此负荷下，操作稳定，效率较高，磨损较轻，运行周期较长。因为，在超负荷情况下，循环倍率增加，流化风量加大，存在后燃现象，造成后部高温，甚者造成返料器结焦，危及锅炉的安全运行。

（三）运行过程中的参数调整

基于循环流化床的燃烧机理，需要合理的控制炉膛差压、料层差压、流化风量、循环倍率、蒸发量。如果炉膛差压过低，有可能是返料量不够，分离效率低造成的。这将同时造成尾部受热面的加速磨损，过热器、省煤器的磨损泄漏。料层差压偏低，则炉膛蓄热量少，一旦给煤出现问题，容易灭火。如果料层差压偏高，则需较大的流化风量，又增加动力消耗和磨损。事实证明，超负荷运行，得不偿失，将付出巨大的代价。

（四）控制好入炉煤的颗粒度

由于一些厂家为了节省投资将给煤由两级破碎改为一级破碎，造成给煤颗粒度太大，有的颗粒度竟达30～50mm，严重影响了床料的流化，易造成结焦现象的发生，堵塞落渣管，甚至造成大面积结焦而停炉。所以控制好入炉煤的颗粒度是至关重要的。有的电厂在原煤破碎前上了筛分设备进行破碎前预筛分，这不仅减少了破碎机的磨损而且减少了厂用电的消耗。（五）杜绝野蛮开停炉

强行降温、急剧升温、快速升压都危及到锅炉的安全运行。锅炉故障停炉后，急于检修，强制通风降温，由于各部位的膨胀系数不一致、温度不一致，很容易造成炉墙，炉管的损坏。另外，在锅炉启动时，急于求成，快速升压、升温，膨胀不到位，损坏锅炉。特别是点火初期，过早投煤造成煤炭爆燃，床温骤然升高。强大的热冲击，造成耐火材料快速膨胀，产生皲裂或金属焊缝拉伤。

四、关于循环流化床锅炉的防磨问题

（一）水冷壁的防磨

根据循环流化床锅炉的运行机理，炉膛内是典型的气固两相流，高强度的物料反混，对膜式水冷壁产生冲刷磨蚀。通常的处理办法是在卫燃带覆盖耐火材料，结果造成磨损区域上移，只好再次覆盖耐火材料，如此反复，最终以传热面积减少更换水冷壁管而告终。另一种办法是进行喷涂耐磨材料，但喷涂材料的上部区域磨损较严重。目前，尚没有发现经济实用的解决办法。

（二）分离器的防磨

在炉膛出口处，为了达到较高的气固分离效率，对高温烟气进行节流加速，对中心筒和分离器产生磨损。使中心筒变形穿孔和旋风分离器耐火材料的损坏。为此，在旋风分离器耐火材料的施工中，选择耐磨性能强的材料，同时要严格控制烟气进口和中心筒的安装尺寸。

（三）过热器的防磨

分离后的烟气，经扩压以5～10m/s的速度冲向过热器，在通过第一排过热器管后，流通截面减小，烟气节流加速，冲刷磨损第二排管；同时伴随着局部小面积的急剧磨损。可以在第二排过热器管前加装防磨罩，同时调整运行风量，避免烟气流通偏流，形成烟气走廊。

（四）省煤器的磨损

与过热器相类似，一般采取加防磨罩的办法进行处理。比较好一点的办法是采用热管式省煤器。

第2篇

1.1故障现象

炉膛内水冷壁管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、返料口上部及炉膛出口烟气转弯等处。炉膛内水冷壁管磨损情况如图1所示。

水冷壁管磨损后造成水冷壁管泄漏，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。现在运行的循环流化床锅炉机组中受热面因磨损爆管的次数为煤粉炉的3～5倍，受热面爆管后处理起来难度较大，而且还要组织人员清理床料，重新加入床料，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。循环流化床锅炉的防磨措施正确与否，直接影响循环流化床锅炉机组的可用率，对机组的安全运行威胁也很大。

1.2原因分析

循环流化床锅炉水冷壁管磨损机理与煤粉炉有很大的不同，一方面大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管进行冲刷；另一方面由于内循环的作用，大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落，对水冷壁管进行剧烈冲刷。特别在水冷壁管和耐火材料层过渡区的凸出部位。因没有上行气流，沿水冷壁管下来的固体颗粒形成涡流，对局部水冷管壁起到一种刨削作用。

影响水冷壁磨损的主要因素有：（1）烟气流速的影响：烟气流速越高磨损越严重，磨损量与烟气流速的三次方成正比。一次风量越大，磨损量越大。另外二次风量越大，对炉内燃烧情况的扰动越剧烈，水冷壁磨损量也越大。（2）烟气颗粒浓度的影响：烟气内颗粒浓度越大，水冷壁磨损量越大。因为颗粒数目越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈。在循环流化床锅炉运行过程中，负荷越高，床层密度及床层差压越大，说明颗粒浓度越大，磨损量也越大。循环流化床锅炉由于其特定的燃烧方式，炉内的固体物料密度为煤粉炉的几十倍到百倍以上。（3）燃料性质的影响：燃料颗粒硬度、灰分越大，对水冷壁管壁的切削作用越强烈，磨损量越大。尤其在掺烧煤矸石或其它高硬度燃料时，会大大缩短水冷壁管爆管的运行时间。（4）安装及检修质量的影响：锅炉安装及检修质量不好，例如，受热面鳍片没有满焊，造成大量颗粒外漏，造成对水冷壁管侧面的磨损。或管屏表面留下大量焊接后的凸起部位，形成颗粒涡流加剧磨损。（5）耐磨材料脱落：在炉膛密相区排渣口、二次风口处的异型管，过热器及再热器穿墙管密封盒处管壁都会因耐磨材料脱落造成磨损。风水联合冷却式流化床冷渣器回风口处由于风速过快，将耐磨材料吹落造成磨损。（6）锅炉本身动力场的影响：由于炉膛内烟气流速分布不均匀，四角处的烟气流速比中间大许多，所以磨损情况比其它部位严重。

1.3处理及改造方法

（1）运行调整方面：在保证床料充分流化的前提下，尽量降低一次风量；在维持氧量的前提下适当调整二次风量，合理搭配上下二次风量，保持合适的过剩空气。适当降低密相区高度，延长燃煤颗粒在炉内的停留时间，减小对水冷壁管的冲刷，同时也会降低飞灰含碳量。根据负荷变化选择合适的床层差压、床层密度及烟气流速。提高旋风分离器分离效率，延长固体颗粒在炉内的停留时间。

（2）加强来煤管理，控制矸石含量。及时进行煤质化验，控制来煤的筛分粒度，经常根据燃料颗粒度分布情况调整碎煤机锤头间隙，尽量采用二级破碎系统，提高煤颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。

（3）检修改造方面：杜绝水冷壁管屏表面的凸起现象，检修结束后将水冷壁管焊口打磨圆滑，水冷壁管鳍片应该满焊，不能留下缝隙或漏洞。在水冷壁管加装防磨护板，应注意防磨护板与水冷壁管间的间隙不能太大以防形成凸台。采用让管技术，如图1-2所示。选择质量较好的耐磨浇筑料和技术水平高的施工队伍，浇筑料软着陆时不能形成斜坡，以免附近水冷壁管的磨损加剧。规范施工工艺，确保耐磨浇筑料在机组正常运行时不脱落。

（4）对密相区埋管以上的水冷壁管进行热喷涂。由于循环流化床锅炉受热面磨损问题比较严重，而一时难以找到有效的手段去彻底解决，目前热喷涂成为一种有效的方法来降低磨损。热喷涂是利用一定热源，例如高温电弧，将用于喷涂的材料加热至熔化，并获得高速度，喷射并沉积到经过预处理的工件表面，形成具有较强耐磨功能并与基体牢固结合的覆盖层的一项表面加工技术。按热源分类，基本上可分为火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。热喷涂技术具有以下特点：涂层的致密性好；涂层硬度高；涂层耐磨性能高；涂层与管道基体结合强度大。

进行过热喷涂的水冷壁管抗磨损和抗腐蚀寿命可以提高2～4倍。其施工工艺过程为：首先将水冷壁管壁减薄的部位先进行堆焊，然后打磨圆滑，使处理后的水冷壁管壁厚度与正常管壁相同，对处理过的部位焊缝进行圆滑过渡。然后进行喷沙处理，对管壁进行清理和粗化，喷沙处理后短时间内进行电弧喷涂即可完成整个喷涂过程。

（5）在不影响锅炉吸热量的前提下对水冷壁管进行埋管处理。水冷壁衬里是用焊在管子表面上的金属销钉将较密的耐磨耐火材料固定在烟气侧的锅炉管件上，结构见图2。

2屏式过热器、再热器及旋风分离器过热器的磨损

2.1故障现象

屏式过热器、再热器布置在炉膛稀相区内，旋风分离器布置在炉膛出口后，虽然所在空间颗粒浓度比密相区要低，但仍然会造成磨损，尤其当迎风面部位，而且旋风分离器受热面所处位置烟气流动方向发生转变，速度增加，加快了耐磨浇筑料的磨损速度，当外面的耐磨浇筑料因各种原因脱落后会迅速提高磨损速度。炉膛内屏式过热器、屏式再热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似，主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。屏式过热器、再热器及旋风分离器过热器因磨损爆管后对床温、烟温影响很大，检修困难，是循环流化床锅炉运行急需解决的难题。

2.2原因分析

（1）屏式受热面穿墙管膨胀受阻，产生热应力造成受热面管屏变形，耐磨浇筑料大量脱落。这是屏式受热面最经常碰到的问题。

（2）炉膛内床温变化大对耐磨材料的影响主要有：一方面是由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐磨材料产生裂缝和剥落；另一方面是由于固体物料对耐磨材料的冲刷而造成耐磨材料的破坏。

（3）烟气流速控制不合理，一、二次风量太大，对耐磨材料起到强烈冲刷及切削作用。

3对流烟道内受热面的磨损

对流烟道受热面的磨损主要发生在省煤器和低温再热器两端，磨损部位主要集中在迎风面。这是所有锅炉，包括煤粉锅炉避免不了的问题。

3.1处理及改造方法

（1）采用在受热面迎风面加装金属防磨盖板的方法。如图3所示。

（2）在易磨损的部位采用耐磨性能高的钢材。

（3）将设计省煤器时，将其设计成为鳍片式，一方面减小磨损程度，另一方面可增加省煤器的吸热量，以弥补循环流化床锅炉床温较低，总吸热量不足的缺点。

4案例分析

事故案例1:

2006年5月28日中班23：45左右，某厂＃6炉负荷135MW，运行正常，突然炉膛正压力增大，汽包水位下降，给水流量不正常地大于蒸汽流量，西侧床温下降速度为20℃/min，而东侧床温基本不变，锅炉蒸发量下降，负荷快速下降至90MW左右，并且有继续下降趋势。24：00，西侧床温已经下降到500℃时，锅炉运行人员判断为水冷壁管爆破，汇报值长，值长令＃6炉停运。

事后检查发现：＃6炉西侧17.5米层处有两根水冷壁管爆破，其余四根水冷壁管被吹破。经分析原因为：因这两根水冷壁管鳍片没有满焊，造成大量固体颗粒从漏缝处泄漏，对水冷壁管侧面进行冲刷，管壁减薄，引起管子泄漏。

处理：更换损坏水冷壁管，全面检查其它鳍片，满焊所有鳍片。

事故案例2：

2005年7月4日某厂135MW循环流化床锅炉水冷壁管泄漏。

经检查发现：泄漏点为冷渣器（风水联合冷却流化床式）回风口炉膛出口处上部。

第3篇

关键词循环流化床锅炉水冷壁磨损控制

1前言

循环流化床锅炉具有高效、低污染、调节灵活、煤种适应广、炉渣综合利用率高等特点。特别是环保方面的实用性，使得这种锅炉近年来在电站和热电联产项目上应用广泛。石家庄热电有限公司八期技改工程就采用了四台DG410/9.81-9型循环流化床锅炉。投产运行一年后，由于膜式水冷壁磨损严重，水冷壁爆管频繁发生，以至于最长连续运行时间很难达到一个月，严重影响了公司的经济效益。为此，公司从检修工艺和运行调整两方面入手，采取措施，控制磨损，成效显著。

2磨损机理分析

物体表面与磨粒相互摩擦引起表面材料损失的现象叫磨粒磨损。它是指一个表面同它相匹配表面上的硬质物体或硬质颗粒，产生切削或刮擦作用，引起材料表面破坏。在流化床系统中，磨粒磨损现象十分严重。

磨粒磨损的机理有三种假说：（1）微切削假说，即磨粒磨损是由于磨料颗粒沿金属表面进行微量切削过程引起的;（2）疲劳破坏假说，即磨粒磨损是磨粒使金属表面层受交变应力和变形，便材料表面疲劳破坏;（3）压痕假说，对于塑性较大的材料，因磨粒在力的作用下压入材料表面而产生压痕，从表面层上挤出剥落物。

总之，磨粒磨损的机理是属于磨料颗粒的机械作用，它在很大程度上与磨粒的相对硬度、形状、大小、固定程度以及载荷作用下磨粒与被磨表面的力学性能有关。

减少磨粒磨损一般从两方面采取措施，一是增强材料的抗磨性能；二是防止或减少磨粒进入摩擦表面间。

3采取的控制措施

3.1检修工艺方面

3.1.1膜式水冷壁局部热喷焊

采用先进的电弧喷涂技术，施工过程主要两部分组成：首先进行表面预处理，然后进行耐磨防护喷焊。涂层材料为PT60高强度超耐磨材料，规格为Φ2.5mm。

表面预处理采用喷砂防锈的方式，喷砂材料选用质坚有棱角、粒径为2～4mm的石英砂，杂质含量低于5%，水分低于1%。喷砂前调整好风压和喷砂量，喷砂气压为0.5～0.6Mpa，砂流量5～8Kg/min，喷枪与工作面成75度，喷砂速度为5～8m2/h,对施工部位全面细致的除锈和表面粗化。表面质量达到sa3级，表面粗糙度达到50～80µm。喷砂除锈粗化后，及时进行喷焊。喷焊至少分10次完成，使涂层厚度最终达到0.6mm以上。

施工完的喷涂层表面均匀光滑，无麻面、起皮、开裂、脱落等现象，涂层边缘平滑过渡。

金相宏观检查：喷焊层与基体结合致密，无分层现象。

微观分析：喷焊强化有三种方式：硬化相强化、固熔强化和弥散强化，其中以硬化相强化为主，并且硬化相强化效应使喷焊层具有很好的红硬性，用里氏硬度计测得产品的喷焊层表面硬度不小于HRC55。

3.1.2加装防磨平台

在炉膛密相区的浇注料顶端，沿高度方向形成一个宽250mm,高210mm的平台。运行中平台上形成物料堆积，使沿炉膛壁面下流的固体物料在下落时实现软着陆，改变下流物料的运动速度，减小固体颗粒对水冷壁的局部冲刷磨损。

3.2运行调整方面

3.2.1严格控制适宜的风量

烟气流速是影响锅炉内壁磨损最主要的因素，研究表明，磨损量与烟气流速的3次方成正比关系。烟气流速的大小直接影响到流动飞灰的运动动能和单位时间内冲击到炉内壁的灰粒量。循环流化床锅炉的运行是流态化的高温物料悬浮燃烧，风量的大小将直接影响到锅炉的安全运行。理论上讲，运行风量略高于最小流化风量即可。但在实际操作中，为了提高保险系数，常以过大风量运行，造成烟气流速过快，这将严重加大锅炉的磨损，同时增加动力消耗。为此，根据锅炉设计要求，严格控制锅炉总风量不超过361000Nm3/h和底部流化风量不超过208000Nm3/h。在锅炉带80%B-MCR以上负荷运行时，应控制氧量在4%以下。燃用任何煤种时，锅炉总煤量不得超过额定工况下的设计给煤量46.93t/h。

3.2.2严格控制入炉煤的煤质和粒度

由于循环流化床锅炉的燃料适应性广，可以燃用劣质煤，人们就会以为这种锅炉只适宜于燃用劣质煤。实则不然，如果燃用优质煤，循环流化床锅炉的优势则更明显，运行工况更好，消耗低，排渣热损失小，燃烧效率明显提高。若燃用劣质煤，由于其比重大，用风量提高，动力消耗增大，磨损加剧。另外如果煤质变差，灰分增加，燃煤量增加，造成烟气中飞灰浓度剧增，也会加重水冷壁磨损。所以，燃用优质煤，有利于延长运行周期，经济效益明显。

灰粒磨损特性指灰的硬度、温度、形状和颗粒大小等的影响。如果灰中多硬性物质、灰粒粗大而有棱角，则灰粒的磨损特性增强。因此应该严格控制入炉煤的粒度，根据设计要求，保证入炉煤粒度d50=1mm,最大粒径不超过8mm。

3.2.3控制锅炉床压

根据锅炉设计要求控制锅炉床压不超过8Kpa，料层差压在3874～5180Pa范围内。如果料层差压偏高，则会需要较大的流化风量，相应会增加动力消耗和磨损。

4取得的成果

石家庄热电有限公司的循环流化床锅炉在检修时分别进行了热喷焊处理和加装防磨平台；在锅炉运行过程中严格控制锅炉用风量、严格控制入炉煤的煤质和粒度等，经过一年多的运行与试验观察，膜式水冷壁磨损情况明显减轻，因磨损发生爆管的现象明显减少，锅炉运行周期大大增长，取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献：