高温旋风分离器耐火砖脱落原因及对策

毕洪文,赵晓燕,冷 杰

（1.盛发热电有限责任公司,内蒙古 通辽 010010;2.西安电力高等专科学校,陕西 西安 710038; 3.东北电力科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 110006）

1 锅炉设备概况

盛发热电有限责任公司安装2台哈尔滨锅炉厂有限责任公司采用引进Alstom公司技术设计制造的440 t/h超高压再热式循环流化床锅炉,燃用内蒙古霍林河高挥发分、高水分褐煤。

锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。锅炉采用2台内径为8.08 m的高温绝热旋风分离器,布置在燃烧室与尾部对流烟道之间。高温绝热分离器回料腿下布置一个非机械型自平衡式回料阀,流化密封风由高压风机单独供给。回料阀外壳由钢板制成,内衬绝热材料和耐磨耐火材料,耐磨材料和保温材料采用拉钩、抓钉和支架固定。经过分离器净化过的烟气进入尾部烟道,尾部对流烟道中布置Ⅲ级过热器、冷段再热器、Ⅰ级过热器、省煤器、空气预热器。

2 分离器耐火砖脱落原因

2010年8月6日1：57风室压力由12.2 kPa降至9.6 kPa,一次风机出口压力由13.0 kPa降至10.8 kPa,回料腿温度从594℃/567℃降至525℃/404℃,床温由704℃升至846℃,上部床温部分测点超过1 000℃。停炉检查后发现回料腿已堵满从分离器脱落的耐火砖。分离器耐火砖脱落的主要原因分析如下。

2.1 分离器温度骤变

耐火砖脱落前,机组连续发生3次甩负荷事故,机组负荷由130MW瞬间降至0,分离器出口烟温由970℃急剧降至600℃,分离器内部及出口水平段耐火砖急剧降温,外部铁护板与耐火砖膨胀不均而出现裂缝,导致耐火砖脱落。

2.2 未设计固定装置

分离器筒体标高24～34 m段为下锥体斜段,内衬耐火砖重量分3层由底部托砖铁支撑,斜段筒体原设计未进行辅助加固,如底部耐火砖出现问题损坏,则此层耐火砖及保温砖因无支撑将全部脱落。

2.3 托砖铁变形

托砖铁固定在分离器筒体上,每块托砖铁强度靠上下3个支撑拉筋保持,支撑拉筋点受膨胀热应力作用,局部受力点的筒体轻微变形,导致托砖铁倾斜下沉变形。经检查托砖铁受力后下沉变形20～30 mm,由于托砖铁下层耐火砖膨胀间隙设计值为30mm,托砖铁下沉变形后使下层锥体段耐火砖膨胀间隙减小,致使耐火砖膨胀受阻将托砖铁上下异型耐火砖挤压损坏,托砖铁上部异型耐火砖（异型耐火砖支撑上部耐火砖）损坏后使支撑点失稳,在机组负荷急剧变化后导致膨胀变化,耐火砖脱落。

3 防范措施

由于锅炉浇注料和耐磨耐火材料等损坏脱落,严重影响机组安全运行,甚至造成机组发生非停事故。为保证锅炉长期安全运行,从运行调整方面采取以下措施,在锅炉启停、调峰、辅机故障及机组甩负荷时,严格控制烟温变化速度,保护浇注料和耐磨耐火材料不被损坏。

3.1 点火启动措施

a.在点火升温过程中,控制床温及炉膛出口、分离器料腿温度变化速度不大于80℃/h。

b.采用调节供油门或回油门的方法改变油量,加强配风,保持最佳风油比,管道燃烧器温度不超过700℃。

c.保持一次风量大于最小流化风量,烟温上升较快时,通过增加二次风量控制烟温上升速度不超过规定值。

d.床温达到330～350℃具备投煤条件时,采用点动方式进行给煤,同时增加一、二次风量控制床温及炉膛出口烟温以避免上升过快,严格监视、控制床温及炉膛出口烟温变化,并监视氧量变化趋势掌握好超前量控制给煤量。当旋风分离器入口温度变化平稳后,逐渐改为连续给煤,在增加给煤量时要采用少加、勤加的方式,从而控制床温、炉膛出口烟温避免大的波动。

3.2 停炉措施

a.锅炉滑停过程中,严格控制床温、炉膛出口烟温下降速度不大于80℃/h。

b.滑停过程中,床温要与汽温、汽压同步滑降,通过增加一、二次风量降低床温,避免滑停后期床温偏高。当床温降至550℃以下且下降速度过快时,减少一、二次风量,控制烟温下降速度,停止给煤时将一次风量减至最小流化风量,二次风量减至最小,避免床温下降过快。

c.锅炉熄火时,床温在400℃以上应停止一、二次风机运行,防止急剧冷却,引风机通风5～10 min后停止运行。

d.风机停止运行4 h后,床温降至400℃以下才能启动风机通风冷却。

3.3 异常措施

3.3.1 风机故障措施

a.当1台一次风机发生故障停运时,立即增加另1台一次风机出力至最大,同时减少给煤量和二次风量,避免床温、炉膛出口烟温下降过快,根据一次风量、炉膛流化情况带负荷,必要时启动冷渣器排渣,提高一次风量。

b.如果一次风量低于最小流化风量时,应在排渣同时停止给煤,投入油枪稳燃,并降低二次风量至最小,严格控制床温、烟温下降速度,等待机组恢复。

c.一次风机恢复运行时,增加一次、二次风量及给煤量要缓慢进行,防止床温、炉膛出口温度变化过快。

d.当1台二次风机发生故障停运时,应逐渐减少给煤量,同时降低一、二次风量,控制床温、炉膛出口温度变化速度不大于80℃/h。

e.启动二次风机升负荷时,先少量增加一、二次风量,再少量增加给煤量,保持烟温稳定上升。

3.3.2 给煤机故障措施

a.单台给煤机跳闸,立即增加另1条给煤线给煤量,对跳闸给煤机查明原因后再重新启动。

b.立即减少一、二次风量,按单条给煤线最大出力带负荷。

c.2条给煤机均跳闸,应根据床温下降情况及时投入床下油枪,及时降低一、二次风量,一次风量不能低于最小流化风量95 Nkm3/h,尽量控制床温、烟温下降速度不大于80℃/h。

d.如果因堵断煤引起故障,应及时上煤和就地敲打,联系检修处理给煤机故障,恢复给煤时要少量给煤,控制炉膛出口烟温上升速度不大于80℃/h。

3.3.3 甩负荷措施

3.3.3.1 甩全部负荷

a.若负荷甩至0,立即开启对空排汽,控制汽压上升速度,防止锅炉超压。

b.立即减少给煤量至最小给煤量,同时一次风量降至保证炉膛流化的最小风量,二次风量降至维持正常氧量所需风量,控制床温、炉膛出口烟温下降速度,防止锅炉急剧冷却。

c.待故障消除后恢复加负荷时,应少量逐渐增加给煤量,控制烟温上升速度不超过80℃/h。

3.3.3.2 甩部分负荷

a.根据负荷下降情况,逐渐减少给煤量,同时降低一、二次风量,控制床温、炉膛出口烟温下降速度不大于80℃/h,防止锅炉急剧冷却。

b.若汽压上升较快,可开启对空排汽控制,尽量不使安全门动作。

c.待故障消除后恢复加负荷时,应少量逐渐增加给煤量,控制床温、炉膛出口烟温上升速度不超过80℃/h。

4 结束语

分离器耐火砖脱落主要是由于分离器温度骤变、耐火砖固定装置设计不合理和托砖铁变形等原因引起的。通过分析耐火砖脱落运行方面的影响因素,从锅炉点火启动、停炉、设备故障和机组甩负荷等方面采取了必要的防范措施,锅炉至今未出现耐火砖脱落问题。

[1] 吕俊复,岳光溪,张建胜,等.循环流化床锅炉运行与检修（第二版）[M].北京：中国水利水电出版社,2005年9月.

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

[3] 孙献斌,黄 中.大型循环流化床锅炉技术与工程应用[M].北京：中国电力出版社,2009年1月.