循环流化床锅炉常见故障与处置方案

赵 翔，王安琪

(1.淮北矿业集团 涡北选煤厂，安徽 淮北 235000；2.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083)

循环流化床锅炉常见故障与处置方案

赵 翔1，王安琪2

(1.淮北矿业集团 涡北选煤厂，安徽 淮北 235000；2.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083)

为提高循环流化床锅炉运行的稳定性和安全性，结合涡北选煤厂SHX7-1.0/95/70-AI型循环流化床热水锅炉运行过程中的常见故障，分析了产生不同故障的原因，并总结出了合理的处置方案。

循环流化床锅炉；常见故障；处置方案

循环流化床锅炉是一种采用高效、低污染清洁燃烧技术的新型环保节能锅炉，以对燃料煤的适应性强、燃烧效率高、污染物排放浓度低等优点，在我国得到迅速发展和推广应用[1]。涡北选煤厂选用的是SHX7-1.0/95/70-AI型循环流化床热水锅炉，其主要由四部分组成，即燃烧室、旋风分离器、返料箱、对流烟道。该锅炉的额定热水压力为1.0 MPa，额定出水温度为95 ℃，回水温度为70 ℃，额定热量为7.0 MW/h。燃料煤为涡北选煤厂的洗选副产品——中煤(烟煤)，平均颗粒度为10 mm，灰分为48%，水分为9%，正常情况下的低位发热量为12.55～14.64 MJ/kg。

该锅炉在冬季运行过程中出现了一些问题，经过长期探索、研究，许多故障已被排除，设备运行状况趋于稳定。结合涡北选煤厂应用循环流化床热水锅炉的实际经验，对其运行过程中的常见故障原因进行分析，并总结出了合理的处置方案，为保证该型锅炉的安全、稳定运行提供了技术保障，也为选用同类型锅炉的厂矿企业提供了一定技术借鉴。

1 炉管爆裂

1.1 故障现象

SHX7-1.0/95/70-AI型循环流化床热水锅炉在冬季运行过程中，可能发生炉管(钢管)爆裂故障(图1)。炉管(水冷壁管、对流管束管、烟管等)突然爆裂后，喷出大量汽水，不但直接冲击炉墙，而且会使锅炉在极短时间内严重缺水，进而不得不停炉。水冷壁管爆裂故障发生后，将炉管爆裂处的钢管割下一段并锯开，发现其横截面呈水滴形，长轴直径为54 mm，短轴直径不足50 mm(图2)；且面向炉膛的钢管外表面粗糙、布满麻点，经测量该侧壁最厚处不足2 mm。

1.2 故障原因

在炉管爆裂后对其样品成分、锅炉水水质进行检测，并通过超声波探寻炉管的损伤情况。经多方面综合分析，认为炉管爆裂原因如下：

(1)水冷壁管供水量不足。这是由水冷壁下集箱的两根进水管位于同一水平面造成的，由于设计不合理，壁管受热不均，锅炉水循环不畅，导致管内严重缺水，进而使炉管受热变形而爆裂。

(2)锅炉水水质不合格。根据GB/T 1576—2008《工业锅炉水质》[2]，锅炉水的PH值要在9～11之间，硬度要≤0.03 mmol/L。经检测，该锅炉水的硬度为0.7 mmol/L，PH值为8，说明水的硬度严重超标，容易使管内结垢或被腐蚀，进而使管壁变薄。

图1 膜式水冷壁管爆裂处情形

图2 爆裂后的水冷壁管横截面

1.3 处置方案

针对炉管爆裂故障，通过探索和尝试，总结出如下处置方案：

(1)将中煤破碎机的齿辊间隙固定在10 mm左右，保证燃料煤粒度均匀。检查锅炉风帽是否畅通，查看一次、二次风机运行是否正常，对于存在异常情况的部件要及时维修、更换，确保燃料流化状态良好。

(2)水冷壁位于炉膛正上方，与高温火焰直接接触；加之在引风的作用下，参与流化燃烧的各种颗粒直接冲刷、摩擦壁管外表面，导致其受损严重。为此，设计中采用全悬挂吊膜式壁管结构，并在壁管易损部位加焊高耐磨护管或敷设耐磨材料。壁管厚度要求≥4 mm，钢材标号为20G。

(3)完善水处理系统，保证水冷壁管不缺水、不断水，确保锅炉水水质合格。钠离子交换器的制水效果要比对GB/T 1576—2008《工业锅炉水质》的要求，优化布置不合理的管道[3]。

(4)如果锅炉长时间闲置未使用，再次使用前要做好维护、保养工作。锅炉内的积水、水垢、水渣、污物等必须彻底清理，再放入生石灰干燥剂。

2 流化床结焦

2.1 故障现象

流化床结焦的表现为：流化床温度到达1 100 ℃，炉膛、返料箱、烟道烟温均大幅上升；风室压力增高，一次风机的电流大幅波动，然后突然下降；引风机电流减少，炉膛差压消失；燃料无法实现流化，局部或大面积火焰呈白色；返料温度在1 050 ℃以上，落渣口被焦块堵塞，无法排渣。

2.2 结焦方式与原因

(1)锅炉运行中床料流化正常而床层整体温度较高时，就会发生高温结焦现象。在床料含碳量过高的情况下，如果不及时调整风量和返料量，床层温度就会急剧上升，当床层温度超过灰熔点时就会结焦。

(2)床层整体温度低于灰渣变形温度而局部存在超温或低温时，就会发生低温结焦现象，这种结焦多发生在点火阶段和压火阶段。

2.3 处置方案

(1)点炉前要认真清理炉膛和返料风室的灰渣，灰渣要根据进风压力的大小均匀排出，必要时可以排出返料箱的小灰，确保返料正常；检查风帽是否被堵塞，对于存在的异常情况要及时处理；启炉时要按规定进行冷态流化试验，并做好相关记录，确保床层整体分布均匀，底料流化情况良好。

(2)在点炉过程中，要使床层温度在1.5 h内升至500～550 ℃，此时方可起炉；如果床层温度达不到要求，可通过控制引风量和一次风量升温。当床层温度在900 ℃出现回落趋势时，要立即给煤，并要根据实际情况控制给煤量；当床层温度超过900 ℃仍有大幅上升的趋势时，说明炉内未燃尽的燃料较多，此时必须立即停炉压火，并观察火势，待床层温度低于800 ℃时方可重启。

(3)根据温度仪表观察流化床左右的温差，如果温差很大，说明燃料流化不正常，下部有沉积或结渣，可尝试加大一次风量，并及时排出炉渣。如果排渣出现异常，要立即停炉处理。

3 燃料外循环

3.1 故障现象

燃料外循环(图3)是指锅炉内燃烧的煤料飞出炉膛，经旋风分离器分离后，未燃尽的大颗粒再经返料箱回到炉内进行二次燃烧的现象。在实际运行过程中，出现燃料外循环故障时外循环系统返料波动或无返料，导致床层温度、床层压力波动很大，进而影响锅炉的稳定运行[4]。

图3 燃料外循环示意图

3.2 故障原因

燃料外循环的可能原因为：返料风室内积灰过多或结焦，导致燃料煤流化不良，返料出现异常；布风板上风帽被损坏或堵塞；风量调节不合理，致使外循环平衡被打破。

3.3 处置方案

为解决这个问题，点炉前要及时清理返料风室内的积灰，并保证风帽畅通、风门严实。锅炉运行过程中要及时对返料风进行调节，保证燃料经旋风分离器分离后能自由落入返料箱，并正常返回炉膛。

4 给煤异常

4.1 故障现象

涡北选煤厂采用螺旋给煤机为循环流化床热水锅炉供煤，每台锅炉由两台给煤机同时给煤。在给煤过程中，如果给煤系统出现给煤不畅或无法给煤的现象，就会使炉膛温度和压力突然下降。

4.2 故障原因

给煤不畅或无法给煤与如下因素有关：燃料煤的粘度大，水分多，导致落煤溜槽被堵塞；落煤溜槽带有一定倾角，容易出现卡堵问题；铁块、电焊条等金属硬物混入燃料煤，在给煤时将给煤机的螺旋绞龙卡死；螺旋给煤机的传动方式为带传动，工作时不但容易打滑，而且传动效率低。

4.3 处置方案

针对这种问题，要从以下五方面综合治理：优化中煤离心机的工艺参数和结构参数，提高中煤离心机的脱水效果，降低燃料煤的水分；在落煤溜槽上安装振动器并定时开启，彻底根除“蓬煤”问题；在锅炉煤仓皮带机上部安装一台除铁器，防止铁屑、电焊条等金属硬物进入给煤机；将螺旋给煤机由皮带传动改成链轮传动，增大链轮传动比，保证在给煤量一定的情况下，驱动电机的频率得到提高。这样可以有效提高给煤机的工作效率，防止电机跳闸情况的发生。

5 结语

由于存在各种不确定因素，循环流化床锅炉运行过程中可能发生多种故障。结合涡北选煤厂循环流化床热水锅炉的实际应用经验，就炉管爆裂、流化床结焦、燃料外循环、给煤异常的故障原因进行分析，并总结出合理的处置方案，有利于及时处理相关故障，提高锅炉运行的安全性和稳定性，也为保证其他厂矿企业该型锅炉的安全、稳定运行提供了技术借鉴。

[1] 路春美.循环流化床锅炉设备与运行(第二版)[M].北京：中国电力出版社,2008.

[2] GB/T 1576—2008 工业锅炉水质[S].

[3] 么书勤.锅炉水处理作业[M].北京：中国劳动社会保障出版社,2012.

[4] 刘德昌，陈汉平，张世红，等.循环流化床锅炉运行及事故处理(第一版)[M]. 北京：中国电力出版社,2006.

Common fault of circulating fluidized-bed boiler and its solution

ZHAO Xiang1,WANG An-qi2

(1.Wobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei, Anhui 235000, China；2.School of Chemical and Environmental Engineering, China University and Techology(Beijing), Beijing 100083, China)

In order to improve the stability and safety of the circulating fluidized bed boiler, according to common fault of SHX7-1.0/95/70-AI type circulating fluidized-bed boiler in operation in Wobei coal preparation plant, the causes are analyzed, and then proposed the solution.

circulating fluidized-bed boiler; common fault; solution

1001-3571(2015)05-0040-03

TK229.6

B

2015-08-17

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.010

赵 翔(1987—)，男，安徽省淮北市人，助理工程师，从事选煤厂机电管理工作。

E-mail：zhaoxiang218@163.com Tel：0561-4899283