循环流化床锅炉运行过程中存在的问题及处理方法

周治敏

（安顺市宏盛化工有限公司，贵州安顺 561007）

0 引 言

安顺市宏盛化工有限公司是一家合成氨生产能力为200kt／a的煤化工企业。公司原有1台20t／h循环流化床锅炉，2007年因扩大生产能力又新上了2台循环流化床锅炉（1台20t／h，1台15t／h）。新上的2台循环流化床锅炉几经周折、整改后，才得以正常运行，企业不仅吃尽了苦头，还造成了一定程度的经济损失。现将锅炉运行过程中存在的问题及处理方法简介如下。

1 锅炉的基本情况

以新上20t／h锅炉为例进行介绍，其设计参数如下。

（1）额定蒸发量20t／h。

（2）设计蒸汽压力1.6MPa（绝压）。

（3）布风板面积6.12m2，布风板上设置1 146只风帽（其中，每只风帽钻12个风眼的有564只，钻8个风眼的有582只），风眼直径φ4.5mm，通风面积S＝0.181 6m2。

（4）蒸汽过热器换热面积116.2m2（60根φ38×3.5mm蛇形过热管，蒸汽流通面积0.045 26m2，材质12Cr1MoVG）。

（5）设计过热蒸汽温度350℃。

（6）设计燃料为Ⅰ类劣质煤（9 797kJ／kg，约2 343kcal／kg）。

（7）鼓风机风量17 671～25 916m3／h，全压11 668～11 771Pa，配用电机132kW。

（8）引风机风量66 349～72 381m3／h，全压4 638～4 481Pa，配用电机160kW。

2 初期点火试烧存在的问题

新上20t／h循环流化床锅炉在安装、试压、烘炉完毕后，于2008年4月25日进行试烧，多次点火试烧不成功；2008年5月21日锅炉厂家技术人员现场指导再次试烧，两次亦未成功。试烧时出现以下情况。

（1）分离器顶部烟气温度高达1 000～1 050℃，引起分离器顶部结焦（燃煤粒度均在指标范围内）。

（2）沸腾段物料沸腾状况不好，数次试烧均不到24h即发生结焦、“死炉”现象。

（3）下渣管处有结焦现象。

据试烧现象，结合设备状况进行分析，存在如下问题。

（1）由于水冷壁管设置的防磨浇注料段过长（我公司为减少炉膛内部膜式壁的冲刷磨损，在得到锅炉制造单位同意的前提下，主炉膛内的膜式壁全部浇注了防磨材料），减少了吸热量而造成结焦。

（2）与锅炉厂家技术人员商量，认为沸腾状况不佳是因风帽存在问题。经检查发现，风帽孔径设计图上为φ4.5mm，实物为φ5.0mm，由此造成风帽通风面积过大，风眼风速不够而引起沸腾段物料沸腾状况不佳。建议减少风帽，以期提高风眼风速而实现较好的沸腾状态。

（3）下渣管处风帽布置较稀。

3 整改措施

3.1 第一次整改措施

针对上述3个方面的问题，经研究，决定采取如下措施。

（1）拆除膜式壁上1.5m长范围内的防磨浇注料，增加其吸热量。

（2）拆除靠炉膛后端布风板上的风帽80只（其中，12个风眼的40只，8个风眼的40只），下渣管处增加6只12个风眼的风帽。处理后，12个风眼的风帽530只，8个风眼的风帽542只，总风眼数为10 696个。

（3）炉膛后端拆除风帽的布风板处用耐火砖及耐火混凝土垂直往上砌筑500mm后，用耐火混凝土向上逐渐平滑过渡到与炉膛后墙相衔接，为防止冲刷，其表面浇上50mm厚的防磨浇注料。

按上述处理方法整改结束后，2008年6月3日再次试烧，试烧成功，锅炉投入生产使用。

经过20天的运行，发现炉子温度不易控制，温度波动很大，主要反映在以下方面。

（1）进入过热器烟气温度仍然较高，一般为950～980℃。

（2）锅炉比较 “娇”气，对燃料煤的粒度比较敏感，特别是对入炉风量及料层的要求更为苛刻。据操作总结得知：入炉风量一般必须控制在风机额定风量的55%～60%（即入炉风量为14 254～15 550m3／h），且料层只能控制在400～430mm，锅炉才能维持运行；当料层高于430mm时，料层沸腾状态很差；而料层控制过低，下渣时温度波动很大，容易结焦、熄火；风机额定风量低于55%，料层沸腾不起来，控制在60%时则出现进入过热器烟气温度过高的现象。也就是说该锅炉的操作弹性很差，不易控制。

3.2 第二次整改措施

针对锅炉操作弹性差的问题，分析问题还是出自风帽上，风帽风眼处流速慢、压头低、风量大，料层高了沸腾不好；料层低了能保证沸腾状态，但分离器顶部烟气温度高，下渣时，炉膛温度上涨很快，容易结焦而熄火。

2008年6月23日停炉再次整改。将设有12个风眼的风帽各堵两眼（下渣口处12个风眼的风帽除外），风眼总数由10 696个降至9 648个（通风面积S＝0.189 3m2）。2008年6月26日锅炉整改后投入使用。据操作总结：鼓风机负荷开到48%时，料层可以控制在470mm左右；鼓风机负荷开到60%时，料层可以控制在650mm左右。也就是说，当入炉风量控制在风机额定风量的48%～62%之间时，通过对料层的调整，沸腾段物料的沸腾状况能处于良好状态，下渣时炉膛温度比较稳定，锅炉操作弹性已有较大的提高。

生产实践表明，经过风帽风眼的二次调整，操作过程中风量及料层的调节范围增大，锅炉能正常、稳定操作；同时，进入蒸汽过热器烟气温度亦有所下降，一般为930℃左右（但仍然偏高）。

4 锅炉投入生产数月的情况

锅炉正常投入生产后，2008年11月5日出现了蒸汽过热器一根管爆裂的问题。经分析，其原因是，进入蒸汽过热器的烟气温度过高，过热器的蒸汽流通面积过大，蒸汽在管内流速慢，并伴有偏流现象，过热蒸汽温度过高（390～400℃）。为了提高蒸汽在过热器管内的流速，消除偏流现象，同时达到降低过热器管壁温度的目的，当月决定在集箱两端共拆除19根过热管。拆除后，按小时产蒸汽量20t计（绝压12.8kgf／cm2，饱和蒸汽比容0.156 8m3／kg），饱和蒸汽在过热管进口端的流速从19.18m／s提高到28.16m／s；生产中，过热蒸汽温度从原来的390℃降至340℃左右。在此条件下，2009年1月1日蒸汽过热器管子仍有一根发生爆裂现象。2009年5月31日又有两根蒸汽过热管爆裂；停炉检查，其中有2根管的外壁出现龟裂 “剥皮”现象，另一根属焊接防磨片时 “咬入”母管过深而爆管。

4.1 蒸汽过热器多次爆管原因分析

拆除19根蒸汽过热管后，过热器的寿命虽然有所改观，但在不长的时间内（2009年1月1日至2009年5月31日）仍然发生了两次爆管事故。观察爆管现象，多为管外壁龟裂剥落致使管壁厚度减薄而爆裂。这说明管子的壁温仍然过高，而引起管壁温度高的原因仍是管内蒸汽流速不够高（如上文所述）和管外壁烟气温度过高。

管外壁烟气温度高是锅炉本身结构所致。新上20t／h循环流化床锅炉与旧20t／h循环流化床锅炉结构上存在一定的差异：旧锅炉烟气在进入蒸汽过热器之前先通过一排炉水循环管，吸收热量后再进入过热器；新锅炉没有设这一排热水循环管，造成蒸汽过热器烟气温度比旧锅炉蒸汽过热器处烟气温度高55～65℃（旧锅炉蒸汽过热器处烟气温度860～870℃，新锅炉蒸汽过热器处烟气温度920～935℃），在相同材质的情况下，烟气温度过高影响了蒸汽过热器的使用寿命。

4.2 蒸汽过热器的整改方案

（1）对现用过热器采取再堵管并拆除过热管的办法，减小蒸汽流通截面，增大管内蒸汽流速。2009年6月5日，再堵10根过热管，饱和蒸汽在过热管进口端的流速从之前的28.16m／s提高到37.18m／s（过热器换热面积60m2）。

（2）针对管外壁烟气温度高的问题，拟采用旧20t／h炉的结构，从根本上解决过热器处烟气温度高的问题，即烟气在进入过热器之前先通过一排炉水循环管吸收一定热量后再进入过热器，这样，进入过热器的烟气温度可以降低55～65℃，但实施此方案工作量大（涉及到集箱的更换；炉水下降管的改造；炉墙打洞、堵洞；增加锅炉管等），停炉时间长，最终没采纳此措施。为了保证锅炉长周期、稳定运行，通过减少燃料中细粉的含量来控制蒸汽过器处烟气温度，延长蒸汽过热器的使用寿命。

5 结 语

新上锅炉经过几次整改，现已正常使用2年，其温度容易控制，操作弹性大，加减负荷相当稳定，过热器也未出现爆管现象。

据我们的实践经验，提出以下建议或意见。

（1）使用单位在选用循环流化床锅炉时，要注意所选锅炉的结构是否合理、实用，主要可从以下几个方面考虑：①换热效果；②分离效果；③过热器处的烟气温度；④过热器设计的合理性，包括材质的选用、管子规格及数量、换热面积、蒸汽在过热器内的流速（据我公司的经验，饱和蒸汽在过热管进口端的流速取40～42m／s为宜）；⑤燃煤燃烧情况；⑥锅炉排烟温度；⑦ 人孔布置位置及数量能否满足实际需要；⑧烟气夹带的粉尘对锅炉部件的冲刷，冲刷大的地方是否采取防磨措施。

（2）锅炉零部件进厂时严格按图纸检查其相关数据，尺寸不符不但影响安装进度，而且还严重影响锅炉的正常操作，延缓开车时间，给企业造成很大的经济损失。