循环流化床锅炉防磨防爆对策_曾建才.pdf
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1、2023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期:2023-02-04作者简介:曾建才(1991),男,本科,学士,助理工程师,主要从事锅炉运行工作。循环流化床锅炉防磨防爆对策曾建才(福能龙安热电有限公司福建宁德355208)摘要针对循环流化床锅炉受热面防磨防爆的问题,从锅炉设备运行和锅炉设备检修2个主要方面进行了分析和总结,对循环流化床锅炉受热面管采取正确有效的防磨措施,有效提高循环流化床锅炉的运行可靠性水平,弥补连续运行周期不长的缺点,更好地发挥其性能优势。关键词循环流化床锅炉防磨防爆主动防磨被动防磨中图分类号:TM621.2文献标识码:A文章编号:1672-
2、9064(2023)03063030引言循环流化床锅炉自20世纪90年代在国内开始应用,以其环保指标好、系统简单、燃烧调整简化、煤种适应性好的优点,很快得到广泛推广。经过近30年的发展,目前在440 t/h以下的热电联产企业、自备电厂已得到广泛应用。近年来,国内循环流化床锅炉制造厂加大研发力度,已经有氮氧化物原始排放浓度达到超低排放标准的循环流化床锅炉在运行。回顾国内循环流化床锅炉的发展历程,困扰各企业的主要就是锅炉内部受热面磨损爆管而导致的运行周期不长的问题。经过努力,目前国内循环流化床锅炉连续运行周期达到6个月甚至1 a,已经比较普遍,最长连续运行周期甚至达到了3 a,循环流化床锅炉运行的
3、可靠性得到了彻底的改善。总结循环流化床锅炉的防磨防爆对策,主要有主动防磨技术和被动防磨技术2个方面。1循环流化床锅炉的磨损形式及其机理循环流化床锅炉的燃烧是1个非常复杂的过程,其受热面及耐火耐磨层的磨损形式有很多种,主要的磨损形式有3种:冲击磨损、微振磨损、冲刷磨损。1.1冲击磨损冲击磨损是指炉内烟气、固体物料的流动方向与受热面呈一定角度或相垂直时,固体物料冲击、碰撞受热面,固体颗粒切向或垂直掠过受热面而造成的磨损。烟气、固体物料流动方向与受热面的角度的大小会影响磨损的程度,如当烟气流动方向与耐磨层壁面发生冲击磨损时,以经验分析在呈120角的时候磨损量可能最大,而在90角和180角的时候磨损量
4、可能较小。1.2微振磨损微振磨损是指传热条件下,传热管与支撑之间产生垂直运动而导致的传热管壁磨损现象。这种磨损形式在外置换热器比较常见。1.3冲刷磨损冲刷磨损是指锅炉烟气、固体物料的流动方向与受热面(或管束)平行时,固体物料冲刷受热面而造成的磨损。在受热面的凹凸部位、平台处产生的涡流较为常见。2循环流化床锅炉受热面磨损原因2.1运行方面(1)长期超负荷运行。循环流化床锅炉长期超负荷超煤量运行是造成磨损加剧的重要原因。特别是小型供热机组,在无法满足外网热负荷需求时,常常需要锅炉超负荷运行。超负荷运行时,煤量、风量大幅度增加,炉内物料浓度也相应较高,在煤质灰分较高的情况下尤为明显。大量的烟气及固定
5、物料(相对大颗粒物料也较多)使受热面磨损加剧,严重威胁“四管”寿命。(2)床压过高。一些运行人员在监盘时,没有及时对床压的监视调整,造成床压过高或者过低。当床压过高时燃烧室密相区高度增加,导致密相区上移,对炉膛上部的磨损加剧,同时更多的固体物料进入尾部烟道加剧磨损。(3)煤质特性。除了煤质灰分浓度会影响受热面磨损,还有入炉煤的粒度、硬度等也会影响磨损速率。入炉煤的粒度越大对受热面磨损也越大,入炉煤的硬度也是如此。(4)烟气流速。造成循环流化床锅炉受热面磨损的最主要原因是烟气流速。一般认为磨损速率与烟气流速的3次方成正比1。2.2设备维护方面循环流化床锅炉相对于煤粉炉具有较高磨损特性,所以在设备
6、维护方面应加强对磨损的检查检测,并且要求受热面维护检修质量要高。一旦存在水冷壁等受热面焊接不平或者没有打磨光滑、焊接工艺不良等都会使磨损加剧。另外,未定期开展对“四管”等易磨损部位,如炉膛四角区域、炉膛出口烟窗区域、布风板及风帽、屏穿墙区域及不规则区域的检查测厚等工作,也是造成受热面等磨损的原因之一。2.3其他造成锅炉受热面磨损的其他原因还有很多,未选择合适的防磨材料,对锅炉一些易磨部位未采用合理的结构设计,未对受热面表面进行特殊处理等都是造成锅炉受热面磨损的原因2。节能低碳632023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK3循环流化床锅炉受热面磨损危害循环流化床锅炉受热
7、面磨损不可避免,不同程度的磨损都会对锅炉的安全、经济运行造成一定影响。3.1安全方面锅炉受热面的磨损较轻时,会出现磨损受热面热应力变化、受力不均。严重时,造成“四管”爆破甚至停炉停产。特别是发生水冷壁爆管泄漏时,处理不及时或者处理不当容易造成事故扩大化,严重危及人身及设备安全。3.2经济方面一旦因磨损发生受热面爆管导致停炉,不得不减少供热、发电,不仅影响公司经济效益,而且故障炉的检修、维护、重新启动锅炉等都需要投入大量的人力物力财力。特别是在抢修时,清理炉渣是一项任务紧张繁重的工作。爆管导致停炉不仅在一定程度上影响公司效益,也会影响锅炉本身,减少寿命。4防磨防爆对策4.1主动防磨技术主动防磨技
8、术,主要是从根本上不发生受热面磨损或减弱受热面磨损。通过锅炉设计,控制炉膛内各个部位的物料浓度和运动速度,以减弱甚至杜绝烟气、物料对受热面管的磨损,在磨损无法避免的部位增加防磨层,保护受热面;对物料浓度高的区域的受热面,采取耐磨防护层、避让能措施。在锅炉燃烧调整上,合理调整一次风、二次风与煤的配比,保持使炉膛内的物料浓度、烟气物料运动速度控制在设计值以内。对于已经投运的循环流化床锅炉,在结构设计上已经定型,作大的改进比较困难。主要是通过运行人员的燃烧调整,在兼顾锅炉安全运行和经济运行的基础上,减弱或避免炉内各受热面的磨损。(1)一二次风配比。一次风的作用主要是保障炉内床料的流化和维持床温稳定所
9、需的燃烧所需样的氧量。过高的一次风压和一次风量,会导致炉内床料运动过于剧烈,增加了物料颗粒的上升高度,使密相区升高,增加了受热面磨损强度和范围。二次风的主要作用是保障物料在炉膛中上部区域充分燃烧所需的氧量。二次风沿水平略向下的方向喷入炉膛,对上升的烟气物料颗粒起到抑制作用,避免高物料浓度的密相区域超出到无防磨层的水冷壁区域而造成磨损。从近年来的运行经验来看,在锅炉额定负荷左右保持一二次风的配比接近46是比较合理的。在保证流化和床温稳定的前提下,一次风量尽可能小一些,锅炉氧量控制在2%以内,有利于降低锅炉中上部物料浓度和烟气流速,减弱磨损。(2)入炉煤颗粒度。入炉煤的颗粒度是影响循环流化床锅炉运
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