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浅谈循环流化床锅炉运行\管理与过热器的磨损

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中图分类号:TK229文献标识码:A 文章编号:

0前言

循环流化床锅炉有很多优点,但也存在部分承压部件磨损严重,检修周期短,检修费用高等缺点。水冷壁的磨损已有很多文章进行了论述,本文针对过热器的磨损,从锅炉运行管理方面进行了探讨。

1 给煤颗粒度和一次风压

当运行中颗粒组分中粗颗粒较多时,燃煤粒径分布达不到循环床锅炉的要求,粒子循环量小,粗颗粒将沉浮于燃烧室下部燃烧,造成密相床燃烧份额过大,炉床容易超温结焦。运行中为避免结焦,保证锅炉负荷。通常采用大风量运行;不仅在额定负荷下风门全开,而且在低负荷时也不关小风门。这种大风量运行方式,不仅引起烟气量、烟温的变化,还会因大风量而造成扬析量增大、密相床燃烧份额下降、飞灰浓度增加等变化。使通过对流受热面的烟气流速上升,烟气粒子尺寸增大,急剧加速了过热器磨损

运行时如果颗粒组分中细颗粒比较多时,则床层不易建立,密相床的温度难以维持,即使能维持密相床的燃烧温度,较细的颗粒也将被扬析,加大对流受热面的磨损,同时也难以保证锅炉烟气出口的粉尘排放要求

因此,在运行中应注意控制一次风压,选择合理的风量,降低烟气的流速,控制床料及煤粒的筛分比,以减少磨损。

2给料均布情况

运行中由于负荷变化,或者给料的变化,会出现给料不均匀的情况。常见的有如下两种情况:一、在采用煤泥作为燃料的电站锅炉中,由于煤泥量少,或者个别下料口出现堵塞等问题时,给料任务就落到了另一个下料口(煤泥给料口多数都设计在炉膛顶部)上,导致炉内两侧给料不均;二、炉膛前部给料口(给料为煤+矸石)由于堵塞、给煤机故障等,使用原因导致给料不均匀。这种给料不均的情况不仅会导致炉内磨损不均匀,也会使后面的过热器出现磨损现象。案例如下:

一台75t/h锅炉,在运行约3万小时后的检验中,测厚最小值为3.5mm(名义壁厚4.0mm)。在两年后的年检中(总运行时间约4万小时)发现严重磨损,磨损严重的管子为第2排且明显的偏向一侧,高度为中间位置的区域,较小的测厚值还有1.9mm,管子表面有明显棱角和磨损出的平台,磨损示意如图1,其中加黑的为磨损严重的过热器管。

分析原因我们认为过热器管子一般采用顺列布置,两个中心筒出口气流旋流差异较大后,高速烟气正好通过第1排的间隙,直接斜向冲刷第2排(如图1所示),冲击磨损强烈,而一般第2排管子是不带护瓦的,所以磨损较为严重。而造成两侧旋流不均的原因主要是由于使用单位最近一年来,单侧给料(顶部煤泥下料口为左右两个),导致炉内两侧燃烧情况,灰分浓度不均匀,造成中心筒出口气流旋流差异较大。因此运行中,对多个给料口的锅炉,应做到各给料口给料均匀,并注意调整炉内的各2次风口的强度,减少炉内两侧分离后烟气的强度差异。另外,在安装时也可以对前三排过热器管子都加防磨护瓦或进行喷涂,这样即使出现了两侧气流强度偏差,由于前部管子有防磨护瓦,而后部管子由于前面管排的均流作用,正面的冲击磨损很小,过热器管局部磨损得以有效降低,使用寿命明显延长。

图1 两侧气流强度不均造成管子磨损示意图

3非承压部件的维护

在日常的检修中,我们通常比较注重承压部件的检查。对非承压部件的检查常常忽视。事实上锅炉承压部件出现问题,有不少是与非承压部件的损坏有直接关系。案例如下:

我市某电厂75t/h锅炉因过热器爆管停炉,根据企业申请,在停炉期间对该锅炉进行了全面检验。该锅炉为低速循环流化床,密相区设有埋管,高温过热器前布置有槽型分离器,烟气经过槽型分离后,冲刷高、低过热器管换热,进入下排气方式的旋风分离装置。

对锅炉检验的结果表明,锅炉槽型分离器中部区域损坏严重。高温过热器管因为磨损泄漏导致中间部分管子进行了封堵,有的已经割除。发生爆管的管子为低温过热器前排右数第29根(共60根)(如图2),高度为距离下弯头1.6米处,爆破口方向为纵向,粗糙脆性断口,附近氧化层约1mm(如图2),对整排管子进行外径测量,均在32.5-33mm(规格为Φ32×4mm)之间,显示有胀粗现象。对附近过热器管进行割管检查,表明内壁没有附着物。附近过热器管测厚检查,最薄处为迎风面,厚度为3.5mm。

图2 低温过热器管爆破口

通过询问技术人员近期使用状况,综合全面检验情况,我们得出结论。出现爆管事故的真正诱因是槽型分离器中部的损坏。当槽型分离器中部损坏后,导致中部烟气的含灰量增大,使高温过热器中部管子磨损加重,同时灰浓度的提高也使后部过热器管的换热变的更为强烈;当高温过热器磨损泄漏后,使用单位由于急于生产,对高温过热器管子进行了封堵,封堵一方面减少了高温过热器的吸热量,使低温过热器烟气温度提高,热负荷加重,另一方面封堵后残留的高温过热器管因过热变形,再加上有的高温过热器管已经割除,在局部形成了烟气走廊,使后面对应区域的低温过热器管磨损和换热都有所加重,也加剧了低温过热器管的热偏差,使部分管子出现超温现象,导致过热爆管。

4 结束语

循环流化床锅炉受热面的磨损问题与设计、安装、管理和运行密切相关。通过加强管理,重视检查、检修和维护;优化运行参数,选择合理的一、二次风量,控制给料和风压均布情况,选择合适的煤粒直径和筛分比,可以有效的减少受热面的磨损,延长锅炉运行周期。