300MW循环流化床锅炉常见问题及运行对策

摘要：目前国内投产的300mw循环流化床机组共有十一台，循环流化床锅炉都是引进、吸收法国alstom公司cfb锅炉先进技术而设计、制造的亚临界中间再热、单锅筒自然循环锅炉，在东方锅厂、上海锅炉厂和哈尔滨锅炉厂生产。锅炉采用单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、裤衩腿循环流化床燃烧方式。国内最早的300mw循环流化床机组投产时间已两年多，最短的也超过半年。从锅炉的运行情况来看，普遍存在给煤不畅、炉内受热面磨损、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰、外置床流化不良、回料器回料不畅、排渣困难等问题。

关键词：300mw 循环流化床锅炉 常见问题 运行对策

一、给煤不畅

300mw循环流化床锅炉布置有四条给煤线，每条给煤线从煤仓到皮带式称重给煤机，再到刮板式给煤机，最后通过3个给煤口进入炉内。给煤不畅是300mw循环流化床锅炉运行中最为常见的问题，尤其是雨季，一台锅炉在一个运行班次可能发生给煤不畅几次，甚至十几次，几乎每个厂都要耗费大量的人力物力来解决这一问题。

（一）给煤不畅的危害

1、锅炉出力不稳定，不能保证按照中调所给负荷曲线进行负荷接带，给煤不畅时机组出力不足，产生违约电量。

2、锅炉运行工况不稳定，给煤不畅增加了变工况的次数，若出现多条给煤线同时给煤不畅，锅炉将出现大幅度的变工况运行，炉内保温材料将出现频繁的收缩和膨胀，导致保温材料出现裂纹，甚至倒塌，危机锅炉安全运行。

3、给煤不畅时炉内工况发生激烈变化，极易发生床料翻床，运行人员处理稍有不慎就可能发生锅炉踏故，锅炉踏床将导致大幅度减负荷，给汽包水位和主、再热汽温的调整增加难度，严重时可能导致机组解列。

4、运行值班人员疲于应付给煤不畅，在不同程度上影响其它方面的工作，易导致其他不安全情况的发生。

（二）、给煤不畅的原因

给煤不畅的主要原因是来煤潮湿，来煤中含灰量大，甚至来煤中夹杂大量泥土。燃料中的细微颗粒在煤中水份大时极易粘结，从而造成煤仓和给煤机堵煤。不断的粘结使煤仓的有效容积不断减少，最终导致下煤口堵塞。给煤机的堵塞主要在入炉前的刮板给煤机，雨季经常出现刮板给煤机底部积煤将刮板抬高，使给煤机的出力不断降低，若处理不及时，最终的结果就是给煤机不堪重负而跳闸，严重时刮板给煤机受损，电机烧毁。其次，称重给煤机皮带跑偏，清扫链不能及时将漏入称重机下部的积煤刮走；刮板给煤机传动链咬、不良导致运行中断链；刮板给煤机长时间运行导致刮板断裂、变长、松脱，造成给煤机跳闸、堵转。另外，来煤中的编织袋、树枝、钢筋等杂物进入给煤机，从而造成给煤机跳闸、卡涩、堵煤等情况的发生。

（三）、运行对策

1、加强运行中给煤线的检查和维护。重点是称重给煤机皮带是否跑偏，清扫链能否及时将漏入称重机下部的积煤刮走，刮板给煤机传动链咬、是否良好，刮板是否有断裂和长时间运行变长、松脱的情况。问题一经发现，必须及时安排停运处理，避免设备缺陷进一步扩大，甚至设备损坏。

2、定期活动没仓疏松机、振打器。如果煤仓只是棚煤，活动疏松机、振打器有一定的作用；若煤仓贴煤严重，活动疏松机、振打器几乎没有效果。

3、夜间机组负荷较低时停运给煤线，联系检修清理已有明显堵煤迹象的煤仓和给煤机，同时处理给煤线存在的其它缺陷。这是运行方面较为有效的手段，在不影响或少影响机组负荷的情况下解决给煤不畅的问题。

给煤不畅，运行方面所能采取的措施是非常有限的，关键还得从源头进行控制。严把购煤关，确保来煤品质；在煤场装设干煤设施控制来煤的水份；避免过渡破碎，减少来煤中细颗粒份额。

二、炉内受热面磨损

300mw循环流化床锅炉炉内除布置水冷壁管外，还在炉膛上部布置扩展蒸发受热面，扩展蒸发受热面也叫水冷屏和翼型水冷壁，根据锅炉蒸发量的需要补充，一般在30到40屏之间。循环流化床锅炉受热面磨损是循环流化床锅炉正常运行最大威胁之一，由于磨损（受热面、耐火材料、风帽等）造成的停炉事故接近停炉总数的50%。炉膛内水冷壁管磨损主要表现在水冷壁管与耐磨材料交接及以上1～5m处、炉膛四角、返料口上部及绝热式旋风分离器入口等处。

(一)、炉内受热面磨损的危害

1、炉内受热面磨损造成泄漏，高压汽水混合物直接剧烈冲刷造成更多邻近水冷壁管泄漏，有时汽包水位都很难维持，泄漏处床温急剧下降，两侧床温差大，被迫停炉。

2、受热面爆管后处理起来难度较大，而且要较长的时间组织人员清理床料，重新加入床料；受潮床料板结导致无法重新流化，甚至造成风帽大面积堵塞，往往要付出更大的人力、物力才能处理好，是各发电企业最为头疼的难题。

3、炉内受热面磨损停炉，使机组连续运行时间终止，停炉后的检修周期长（煤粉炉水冷壁泄漏，一般3天即可修复启动，循环流化床锅炉水冷壁泄漏，至少需要一星期时间才能修复启动，若爆管严重，检修周期持续10到15天），机组等效可用系数降低，经济效益不能保证。

（二）、炉内受热面磨损的原因 。循环流化床锅炉炉内受热面磨损机理与煤粉炉有很大的不同，一方面大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管进行冲刷；另一方面由于内循环的作用，大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落，对水冷壁管进行剧烈冲刷。特别在水冷壁管和耐火材料层过渡区的凸出部位。因没有上行气流，沿水冷壁管下来的固体颗粒形成涡流，对局部水冷管壁起到一种刨削作用。 影响水冷壁磨损的主要因素有：

1、烟气流速的影响：烟气流速越高磨损越严重，磨损量与烟气流速的三次方成正比。一次风量越大，磨损量越大。另外二次风量越大，对炉内燃烧情况的扰动越剧烈，水冷壁磨损量也越大。

2、烟气颗粒浓度的影响：烟气内颗粒浓度越大，水冷壁磨损量越大。因为颗粒数目越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈。在循环流化床锅炉运行过程中，负荷越高，床层密度及床层差压越大，说明颗粒浓度越大，磨损量也越大。循环流化床锅炉由于其特定的燃烧方式，炉内的固体物料密度为煤粉炉的几十倍到百倍以上。

3、燃料性质的影响：燃料颗粒硬度、灰分越大，对水冷壁管壁的切削作用越强烈，磨损量越大。尤其在掺烧煤矸石或其它高硬度燃料时，会大大缩短水冷壁管爆管的运行时间。

4、安装及检修质量的影响：锅炉安装及检修质量不好，例如，受热面鳍片没有满焊，造成大量颗粒外漏，造成对水冷壁管侧面的磨损。或管屏表面留下大量焊接后的凸起部位，形成颗粒涡流加剧磨损。

5、耐磨材料脱落：在炉膛密相区排渣口、二次风口、给煤口处管壁都会因耐磨材料脱落造成磨损。风水联合冷却式流化床冷渣器回风口处由于风速过快，将耐磨材料吹落造成磨损。

6、锅炉本身动力场的影响：由于炉膛内烟气流速分布不均匀，四角处的烟气流速比中间大许多，所以磨损情况比其它部位严重。

（三）、运行对策

1、在保证床料充分流化的前提下，尽量降低一次风量；

2、在维持氧量的前提下适当调整二次风量，合理搭配上下二次风量，保持合适的过剩空气。

3、适当降低密相区高度，延长燃煤颗粒在炉内的停留时间，减小对水冷壁管的冲刷，同时也会降低飞灰含碳量。根据负荷变化选择合适的床层差压、床层密度及烟气流速。提高旋风分离器分离效率，延长固体颗粒在炉内的停留时间。

4、运行人员要关心来煤质量，根据排渣情况判断煤矸石含量、筛分粒度，利用班前、班后或休息天到到运煤皮带、煤场走一走，了解情况，及时向相关部门提出控制煤矸石和提高煤颗粒均匀度的意见建议，减小煤矸石和大颗粒在来煤总量中的比例。

5、运行人员要根据锅炉床压情况，及时排放粗渣，减少粗渣对炉内受热面磨损。

6、从运行管理方面，可以采用提前预控的办法，通常根据以往锅炉运行周期来判断运行锅炉炉内受热面磨损情况，按计划申请停炉，检查更换磨损严重的管壁，减少非停次数。这种方法对减少非停有非常积极的意义，但也存在弊端，若停炉后检查不彻底，锅炉运行后很短时间内又发生泄漏，被迫停运再次检修，非但没有减少非停次数，还多了一次检修，必然导致大量的电量损失。

客观讲，炉内受热面磨损是必然存在的，通过运行管理，可以在很大程度上延缓磨损，提高锅炉的连续运行时间。但安装检修工艺的提高和防磨技术的提高也是必不可少的，目前普遍采用的防磨技术有：（1）提高密相区耐磨浇筑料和水冷壁管加装防磨护板。（2）耐磨浇筑料上的水冷壁管进行热喷涂，提高管壁表面硬度；（3）采用让管设计，改变物料运动方向，一定程度上避开或减小磨损。（4）选择质量较好的耐磨浇筑料和技术水平高的施工队伍，确保耐磨浇筑料在机组正常运行时不脱落。

随着循环流化床锅炉机组运行时间增长，各种耐磨材料技术飞速发展，发电厂运行人员水平日益提高，检修及安装工艺水平也得到了很大改进。现在300mw循环流化床锅炉连续运行时间大幅度提高，有的机组连续运行时间已经超过200天，原因就是防磨问题基本得到了有效解决。

（二）、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰

非金属膨胀节的主要作用是补偿热膨胀，可以在较少的尺寸范围内提供较大的多维方向补偿。另一作用是补偿安装误差：由于风道连接中，系统误差在所难免、非金属膨胀节能较好地消除安装误差。非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰是300mw循环流化床锅炉投产初期普遍存在的问题，容易损坏的部位主要有回料器返料至炉膛处非金属膨胀节；一次风空预器出口非金属膨胀节；外置床返料至锅炉非金属膨胀节。

（一）、危害

1、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部不严密漏灰影响环境卫生。

2、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部不严密漏灰使锅炉电气设备工作环境恶化，容易造成辅机就地控制柜电气、热工控制回路故障；电动截止门、调节门故障。

3、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部不严密，严重时风量大量排空，高温物料外泄，被迫停炉处理。

（二）、原因

1、锅炉启动时没有严格按照规定的温升速度，加热过快，导致各部膨胀不均，这是炉本体各结合部不严密漏灰的主要原因。

2、锅炉床料翻床处理时一次风压、锅炉布风板上部床压过高，将非金属膨胀节蒙皮撕裂和炉本体各结合部吹通。正常运行时锅炉布风板上部床压一般在10kpa左右，翻床处理时床料多的一侧可能高达28～29kpa，导致飞金属膨胀节损坏和炉本体各结合部漏灰。

（三）、运行对策

1、锅炉启动时严格按照规定的温升速度进行，alstom公司规定床温升温速率不得超过100 ℃/h。

2、严格按照锅炉各负荷点床压曲线控制锅炉床压，避免床压控制不当而出现床料翻床、踏床，被迫提高一次风压流化床料。从运行情况来看，几乎每一次翻床处理都会出现非金属膨胀节蒙皮撕裂和炉本体各结合部吹通漏灰的情况。

有些观点认为循环流化床锅炉为正压炉，漏灰是正常的，其实不然，通过设备治理和运行管理，完全可以避免或减少非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰。

四、外置床流化不良

300mw循环流化床锅炉与小容量循环流化床锅炉最大的区别有两点：

1、炉膛进行裤衩腿布置；

2、在炉本体外布置有四个外置床，其中两个布置高温再热器及低温过热器（高再低过外置床），其它两个布置一级中温过热器和二级中温过热器（中过外置床）。锅炉在运行过程中，通过调节进入中过外置床的循环灰量来调节炉膛的燃烧温度，使炉膛处于一个综合性能优良的温度区间；通过调节进入高再低过外置床循环灰的流量，可以直接控制再热蒸汽出口温度。300mw循环流化床锅炉在炉本体外布置外置床的更本目的是解决蒸发受热面在炉内布置不下问题。在锅炉实际运行，特别是锅炉启动过程中，运行人员经常会碰到再热汽温提升困难；外置床流化风门开度足够大时但流化风量很低；同一系统(如左右侧中温过热器、左右侧高温再热器)分别布置在两个外置床流化内的过热器、再热器出口蒸汽温差大等情况。这些都是外置床流化不良的现象，目前已引起了运行人员的重视。

（一）、危害

1、对称布置的两个外置床，其中一个流化换热正常，另一个流化不好，换热较弱，必然使两侧过热器、再热器出口蒸汽温差大，在出汇区域产生温差热应力。

2、任意外置床流化不良，都可能出现外置床内蒸发受热面上部管束受到600～700℃的高温物料加热，而下部依然是不到100℃的冷灰，必然产生巨大的温差热应力。

3、外置床流化不良，将会出现主、再热汽温不匹配的情况，若两个布置高温再热器的外置床流化不良，提升再热汽温困难，迟迟不能满足汽轮机冲转条件；若两个布置中温过热器的外置床流化不良，为提升过热汽温，只有增强燃烧提高床温、烟温，极易出现汽轮机冲转压力过高的问题。

（二）、原因

1、参与外循环的物料量少或物料温度低（流动性差），导致外置床进料少。

2、外置床内冷灰量过多，进入的高温物料不能及时将低温灰置换掉，严重时流化不起来，造成外置床进料管和空室堵塞。

3、外置床内粗颗粒物料过多，粗颗粒物料之间的空隙率大，流化风能顺利通过循环物料，但高温灰不能落入外置床下部，高、低温物料不能进行充分混合，表现为流化风量正常，外置床各室温度和正常流化的外置床相差不大，但两侧过热器、再热器出口蒸汽温差大。若不加认真分析，运行人员往往会怀疑热工表计。

（三）、运行对策

1、外置床进料少，很有可能是参与外循环的物料量少，若床温已足够高但床压低时，应及时补充床料，增加循环灰量；若物料温度低导致流动性差，可加强燃烧提高物料温度、增大回料器流化风量和提高流化风压加强流化；

2、进料管和空室堵塞时可交替使用进料管流化风和辅助风（压缩空气）进行吹堵，无效时进行外置床空室放灰。

3、判断外置床流化正常与否的标准是看其换热情况是否正常，流化风量只是其中依据之一。若外置床各室温度基本正常，既空室温度、外置床出口温度和正常流化外置床相差不大，但过热器出口汽温偏差大，必须尽快处理，将外置床内的冷灰由高温灰置换掉。在采用增大流化风不能奏效的情况下，中过外置床可以采用开启到对应冷渣器排细灰门的方法置换物料（安全、省时、省力，效果较好），必要室开启各室放灰门进行粗颗粒物料和冷灰的排放；高再低过外置床开启各室放灰门进行粗颗粒物料和冷灰的排放。

五、回料器回料不畅

300mw循环流化床锅炉回料器是循环物料内外循环的枢纽，是实现锅炉运行中内循环物料和外循环物料平衡的关键，回料不畅时必须采取有效措施加以调整，否则将危及锅炉的正常运行。目前还没有听说300mw循环流化床锅炉回料器堵塞的情况，但回料不畅较为常见，主要表现为立管压力波动，床压波动，立管压力上升时床压下降，立管压力下降时床压升高。

（一）、危害

1、300mw循环流化床锅炉回料不畅时，立管压力波动，床压波动，严重时锅炉两床失稳，床料翻床。

2、300mw循环流化床锅炉回料不畅时，床温难以控制，循环灰堆积在回料器时，锅炉床温升高，突然返回炉膛时，床温升高，可能达到十几度，甚至几十度的变化，影响锅炉燃烧，若此时再出现给煤系统故障，将给炉内造成激烈的扰动。

（二）原因

1、浇筑料脱落堵塞回料器。外循环系统中容易发生浇筑料脱落的地方主要在旋风分离器入口段，由于烟速高，烟气中颗粒浓度大，磨损较为严重，多台300mw循环流化床锅炉都出现了旋风分离器入口段浇筑料脱落脱落的情况。

2、回料器回料不畅主要出现在减负荷过程中，当外循环灰量减少时立管中物料自重小于炉膛压力和回料器流化风压力之和，阻碍了立管中物料向下流动，当立管中的物料堆积到一定重力后，物料突然大量返回炉内。这种现象反复出现，需要较长时间才能调整正常。

3、循环物料温度低，循环物料流动性变差，出现堆积又突然返回炉内的情况。由于煤种的变化，相同负荷情况下回料器的温度不尽相同，在某一工况下燃烧设计煤种时，回料器温度在860～880℃，回料正常，但燃用低热值煤时给煤量增加但回料器温度下降到820～830℃，回料器出现返料不畅的情况，按理低热值煤灰份大，回料器回料不畅的原因不应该是循环灰量少引起。

4、运行调整控制不当造成回料器超温结焦，堵塞风帽，流化受阻。

（三）运行对策

1、锅炉启动时严格按照规定的温升速度进行，按照alstom公司规定床温升温速率每小时不超过100 ℃进行控制，避免保温耐磨浇筑料膨胀不均出现裂纹加剧磨损程度，避免保温耐磨浇筑料脱落堵塞回料器。

2、合理控制一、二次风风压和风量，合理控制锅炉密相区和稀相区燃烧份额。

3、发现回料器回料不畅时，认真分析原因，有针对性地进行处理。

4、严格控制锅炉各部温度不超温，杜绝结焦。

六、排渣困难

300mw循环流化床锅炉大多采用风水联合式冷渣器，也有采用钢滚筒式冷渣器的，以风水联合式冷渣器为例，四台冷渣器部分不能正常排渣或丧失排渣功能的情况比较常见，偶尔出现过四台冷渣器同时排不出渣的情况。

（一）、危害

1、冷渣器排渣困难，锅炉床压将持续升高，危及锅炉的正常运行，被迫降低负荷运行。

2、若冷渣器进渣正常，可以采用冷渣器进渣室（空室）紧急排渣至地面或可移动式临时接渣设备（如手推车）的方法控制锅炉床压，但排渣量不便控制，高温灰渣容易导致周围电缆烧坏或长期高温烘烤缩短使用寿命；同时，紧急排渣时还容易导致工作人员的烫伤，另外紧急排渣还影响环境卫生。

3、冷渣器排渣困难时，有的厂采用外置床放灰的方法控制床压，但有利弊，大颗粒物料留在炉内，势必造成炉内受热面得磨损。

（二）、原因

1、燃煤灰份大，超过冷渣器排渣能力。

2、运行控制不当，特别是锅炉启动初期和压火运行时燃烧不良，发生低温结焦，造成排渣口处风帽堵塞，进渣管堵塞。

3、冷渣器旋转排渣阀被脱漏的保温材料等杂物堵塞。

4、排渣量过大，高温渣在冷渣器内没有充分停留冷却时间就进入低灰输送机，导致低灰输送机烧坏或运行周期缩短。

5、排渣量大，排渣温度高，灰渣颗粒度大，造成冷渣器内结焦，堵塞风帽，流化不良。

（三）运行对策

1、控制来煤灰份，避免超出冷渣器的排渣能力。

2、连续少量排渣，避免冷渣器结焦堵塞和烧坏底灰输送。

3、严禁不通冷却水，不开流化分的情况下排渣。

4、低床压时保持冷渣器排渣锥形阀在脉动状态（有的也叫振荡状态），避免由于长时间不排渣而导致锅炉排渣口堵塞。

5、定期排放冷渣器内底部沉积的粗渣。

七、结论

300mw循环流化床锅炉运行过程中除存在上述问题，还存在水冷风室漏渣，辅机故障、脱硫设备故障等情况，在以后的运行中，可能还会逐渐暴露一些其它方面的问题，但通过设备治理和运行人员运行水平的不断提高，一定会体现出大型循环流化床锅炉燃烧效率高，负荷调节能力强，污染物排放低的优势，实现循环流化床锅炉的广泛应用和大型化研发工作的不断加快。

参考文献：

[1] 卢啸风.大型循环流化床锅炉设备与运行.北京：中国电力出版社，2006

[2] 吕俊复，张建胜，岳光溪．循环流化床锅炉运行与检修[m].北京：中国水利水电出版社，2003．