CFB锅炉水冷壁爆管频繁的原因分析

摘要：文章对某2X422T/h CFB锅炉水冷壁爆管频繁的原因进行了分析，认为造成锅炉爆管频繁的主要原因是锅炉床料质量低下及一、二次风量和配比不正确，导致锅炉管壁磨损严重引起爆管，最后提出了相应的解决措施。

关键词：CFB锅炉；水冷壁；爆管；床料；物料循环

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0088-03

1 概述

某2X422T/h CFB锅炉发电厂，两台机组投运后非计划停机次数频繁，机组可用率低下，其中锅炉水冷壁管磨损严重（如图1所示），造成爆管频发。由于锅炉水冷壁爆管泄漏造成的停机次数占总停机次数的25%左右，极大地影响了机组性能和使用寿命。

2 CFB锅炉运行的基本原理

CFB锅炉的英文全称是Circulating Fluidized Bed Boiler，就是循环流化床锅炉，它以携带大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧，炉膛出口的分离器将炉膛出口的绝大部分高温的固体颗粒收集，由其下部的回料阀将它们再次送入炉内参与燃烧，其运行原理图如图2所示。

循环的燃烧方式，延长了燃料在炉膛内的燃烧时间。与常规的煤粉炉悬浮燃烧过程比较，CFB炉膛内的颗粒浓度远大于煤粉炉，颗粒与烟气间的相对速度大，明显区别于煤粉炉的气力输送式的煤粉悬浮燃烧。

3 锅炉爆管频繁的原因分析

3.1 锅炉床料质量低下，不符合设计要求，在循环过程中对管壁产生的磨损大大超出正常范围

对于CFB锅炉来说，要想达到理想的运行状态，床料的质量非常重要。所谓床料的质量，指的是床料的平均粒径粗细。床料质量高，意味着床料平均粒径粗细合理，绝大部分床料能参与物料循环。

床料粒度过大，正常的一次风量无法将床料吹起，长期运行后大量的大粒度床料将会沉积在床层下部，影响整个床层的流化，使炉内成为死床，床温、床压显示异常，锅炉参数无法维持，严重时会形成结焦。

床料粒度过细，将会增加炉内的循环物料量，在分离器分离效率不变的情况下，外循环量增大。床料粒度过细也意味着入炉煤粒度过细，这样容易造成旋风分离器的后燃现象，导致分离器出口烟温高于进口烟温。在高负荷时分离器内温度经常达到1000℃以上，容易造成分离器内壁挂焦，影响正常回料循环，严重时会造成回料阀的堵塞。随负荷变化，分离器温度也会发生大幅变化，对分离器内部浇注料的安全运行也十分不利。床料粒度过细，一、二次风量配比不当，会使大量燃烧不完全的碳粒子被烟气带走，增加飞灰含碳量，降低燃烧经

济性。

通常情况下，CFB锅炉床料颗粒的平均粒度在20～300μm之间，与之相对应的循环灰的平均粒度应在100～150μm之间，粒度质量越好，锅炉性能越优。

通过检测，本电厂锅炉床料循环灰粒径分布如图3所示，从图中可看出，循环灰的平均粒度应大于200μm，已大于锅炉设计要求的平均粒度值，在循环过程中对管理的磨损也会大大超出正常范围，管壁磨损后引起泄漏，引发爆管，从而不得不停炉处理。

经过现场调研发现，循环物料的砂子粒度粗细不均、硬度太高，不符合规范规定，且含有大量石块、岩礁等不易燃烧物。

3.2 锅炉一、二次风量和配比不正确，尤其是一次风压、风量过大，影响了锅炉效率，加剧了水冷壁磨损CFB

锅炉的风量由一次风、二次风和其他流化风量组成。一次风经炉膛底部的布风板送入炉膛，首先是流化床料，其次提供燃烧初期的氧量供应，将密相区产生的热量带到稀相区，维持一定的床层温度，保证炉膛的热量传递。二次风在布风板之上0.5～3m（下层二次风位置较低）左右的位置送入炉膛，风速较高、穿透力较强，和密相区未燃尽的碳粒、一氧化碳气体等混合，提供燃烧所需要的空气。如图4所示，循环流化床锅炉的一、二次风量随锅炉负荷的变化而变化，其他风量基本保持稳定，不随锅炉负荷变化而变化。

循环流化床锅炉的风量控制要求较高，调整原则一般应在一次风满足流化的前提下，相应地调整二次风。通过调节一、二次风量及配比，使煤在炉膛内充分燃烧。一次风量是保证床料正常流化和调节炉温的最主要且非常有效地手段之一。一次风量偏少时，一是床料流化不好；二是达不到密相区燃烧需要的氧量，燃料放热量少，过低时床温下降；三是从密相区携带出的热量少，也可使床温升高而发生结焦。当一次风量过大时，从密相区携带出的热量大于燃料燃烧产生的热量，床温也要下降，同时，烟气流速也较大，对受热面磨损加剧。

通过检测，本电厂锅炉一次风压和风量都过大，如图5所示，这主要是由于床料质量低下引起的，一方面床料的粒度过大，另一方面床料中混有岩石等不易燃烧物，当循环量不足时，必然要加大一次风量，但风量过大，就会加剧受热面的磨损，从而导致锅炉管壁受损，引发爆管。

4 锅炉爆管频繁的解决措施

4.1 提高锅炉床料的质量

加强煤质管理和监控，从源头上把关，采购优质煤，减少炉煤中的石块。发现煤质变化，及时采取有效措施进行优化调整，保证机组继续安全运行。运行人员应对床温、床压测点进行校验，根据炉内床温、床压变化正确判断炉内的硫化、结焦状况，并应加强对入煤粒度的监视，燃料、除灰过程建立燃煤粒度超标预警制度，保证入煤粒度合格，一发现粒度不合格，应立即要求燃料进行调整。

另外，充分利用从炉膛排出的底渣及正常投用石灰石系统，可大大缓解对管壁的磨损。从炉膛排出的底渣大部分是煤燃烧后的灰渣和少量沙，灰渣的硬度相对沙子小，因此把渣仓中的底渣筛选后打入加沙坑，通过加沙系统加入炉膛作为补充床料，不足部分加新沙，对减轻磨损有很大作用。且根据试验证明，在循环流化床锅炉中加入石灰石后，床料中CaSO4含量升高，床料平均硬度下降，对受热面冲蚀磨损速率明显降低，因此，正常投用石灰石系统，保证石灰石投用的连续性，石灰石与床料混合后既可解决脱硫问题，又可缓解床料中的沙子对管壁的磨损，防止锅炉爆管。

4.2 正确调节锅炉一、二次风量及配比，保证床料正常流化

CFB锅炉配风有一次风和二次风，一般一次风与二次风的设计比例为60%～55%和40%～45%，一次风保证物料的流化，二次风保证燃料燃烧所需氧量和物料的充分混合，强化燃烧。在CFB锅炉的运行中，通过调整一、二次风的配比有效地调整锅炉的负荷，从而有效地控制炉内的燃烧和传热。

锅炉床料质量低、流化不好时，只能加大一次风的运行，维持合理的过量空气系统，同时减少二次风的开度。由于二次风量较小，上部物料浓度增大，从而引起水冷壁的磨损。运行中在保证流化的前提下，应尽量降低一次风，增大二次风，根据煤质及时做出调整，发现煤质粒度较细时，及时调整一、二次风的配比，增加二次风的比例，降低上部物料浓度，从而减少磨损，减少爆管的可能性。

5 结语

本文分析了某2X422T/h CFB锅炉水冷壁爆管频繁的主要原因：一是由于锅炉床料质量低下所致；二是由于一、二次风量和配比不正确所致。故提高锅炉床料的质量，正确调节锅炉一、二次风量及配比才能有效地降低管壁磨损，从而有效地防止锅炉

爆管。

另外，对于已发生爆管的锅炉，要及时更换已损坏的管子和修补已损坏的防磨浇注料层，并定期对机组进行必要、正确的检修维护，应加强运行人员对机组的监督和巡检力度。锅炉水冷壁磨损后泄漏并不是瞬间就爆管的，是有一个过程的，在发现有泄漏时就应该有意识地进行停炉操作，不要等到泄漏量增大后造成锅炉MFT、机组跳闸。发现锅炉堵煤、高压风机压力等一些参数异常时，运行人员需认真监视相应参数的变化，及早进行调整，避免发生MFT跳闸现象，从而保证机组的安全稳定

运行。

作者简介：成媛媛（1978-），女，江苏人，中国机械设备工程股份有限公司工程师，研究方向：项目管理。

（责任编辑：周 琼）