循环流化床锅炉常见故障及预防策略

潘彬彬，王鹏辉

（1. 内蒙古电力工程技术研究院，内蒙古呼和浩特，010010；2. 华电电力科学研究院内蒙古分院，内蒙古呼和浩特，010020）

循环流化床锅炉常见故障及预防策略

潘彬彬1，王鹏辉2

（1. 内蒙古电力工程技术研究院，内蒙古呼和浩特，010010；2. 华电电力科学研究院内蒙古分院，内蒙古呼和浩特，010020）

循环流化床锅炉在具备高效、灵活、经济、清洁等优势的同时，也易发生故障。结合循环流化床锅炉结构，对其常见故障进行了深入研究，分析了预防策略。研究表明：耐火浇筑料损坏、排渣系统故障、物料循环系统故障、结焦和流化床磨损，是循环流化床锅炉的五大常见故障。各种故障之间相互制约和影响，在检查、维护时应高度重视，实施积极的预防策略，保障锅炉安全运行。

循环流化床锅炉；锅炉故障；物料循环；排渣；磨损；结焦

引言

目前，循环流化床锅炉以燃烧效率高、负荷调节能力强、燃料适用范围广、造价成本低、污染物排放少等诸多优点备受各工业领域青睐，并作为一种清洁煤燃烧技术得到了广泛推广和应用。循环流化床锅炉在运行实践过程中，受到运行环境、设备质量、人员操作等诸多因素影响，不可避免地会出现各种故障问题，进而影响锅炉安全、稳定运行。基于循环流化床锅炉在电力行业的广泛应用，针对其常见故障，提出有效、可行的预防措施，具有重要意义。

1 循环流化床锅炉结构

典型循环流化床锅炉结构如图1所示，主要由三部分组成——对流烟道、燃烧系统、气固分离循环系统。

对流烟道与常规煤粉锅炉类似，由过热器、省煤器等设备组成；燃烧系统主要包括风室、燃烧室、炉膛、给煤系统等部分；气固分离循环系统由物料分离装置和返料装置构成。燃料由给煤系统输入炉膛，一、二次风分别从炉腔底部、侧墙输入炉膛。在一、二次风的作用下，燃料集中在炉膛完成燃烧。由气固分离装置将烟气中附带的固体物料分离出来，并通过返料装置将物料返送至炉腔继续燃烧。

这种循环式燃烧与常规锅炉相比，可明显提高脱硫效果及燃烧效率，并具备节能环保等优势，进而奠定了其在发电领域的重要地位。

图1 典型循环流化床锅炉结构简图

2 循环流化床锅炉常见故障及预防策略

随着循环流化床锅炉的大量使用，受到设计理念、制造工艺、运行环境、燃料特性等诸多因素的影响，逐渐暴露了一些普遍性的故障问题。有必要针对其提出有效预防策略，进而保证锅炉安全和稳定运行。本章主要结合实际工作经验及相关实例进行分析。

2.1 耐火浇筑料

燃烧室、分离器、返料器及水平烟道中大量耐火浇筑料的使用主要是为了起到保护和存蓄热量的作用。循环流化床锅炉长期处于一个高温的运行环境中，由于频繁启停及负荷变化，耐火浇筑料不可避免会受到反复热冲击，加上炉内大量高速运动固体物料的冲击，易产生耐火浇筑料脱落故障。某电厂2#循环流化床锅炉耐火浇筑料的破坏就是在这两种冲击的综合作用下产生的，直接影响着该电厂该锅炉的正常运行。2014年5月，浇筑料发生脱落，排渣口多次被堵死，虽然进行了人工疏通，但运行不久后再次被堵死，在一个月内连续出现了多次被迫停炉事故。停车后对炉膛进行了检查，发现炉膛后墙浇筑料出现大面积脱落现象，分离器内有大量浇筑料块，点火风道与风室的接合部位存在较大裂缝，局部性修补已无法解决问题。因此，在大修期间更换了炉内浇筑料，并进行了全面养护，此后再无浇筑料脱落事故发生。

据笔者对诸多循环流化床锅炉的运行实践调查表明，当炉内出现大面积浇筑料脱落时，50%以上的锅炉会出现排渣口堵塞问题，特别是采用底部排渣的锅炉更容易堵塞排渣口。另外，床上浇筑料的沉积会制约床料的流化，导致床内产生局部死区，而局部温度过高极易造成结焦事故。可见，耐火浇筑料损坏不仅会对锅炉的正常运行产生影响，还可能导致一些运行事故的发生，需重点预防。

预防策略：为了预防耐火浇筑料损坏，首先应选择性能良好的耐火材料，综合考虑热膨胀率、耐压强度、抗折强度、热震稳定性等参数，并保证施工质量，这也是防止耐火浇筑料损坏最直接、有效的方法。另外，在循环流化床锅炉的启停过程中，要注意锅炉整体温度升降速度的控制，避免由于过大热应力的产生而对浇筑料内部产生冲击。从图2某锅炉成功开车过程床料升温曲线可看出，通过对风室温度及床料温度升降速度的合理控制，锅炉运行至平稳点后，二者曲线平稳，工况稳定，不会因温度波动较大而产生较大热应力，避免了对耐火浇筑料造成的破坏。

图2 床料升温曲线

2.2 排渣系统

循环流化床锅炉的排渣系统由冷渣器、给料机、输渣机、提升机等设备组成。以某锅炉的排渣系统为例，据运行实践过程中的故障统计表明，刮板输渣机和链斗式提升机的故障率较高，主要问题为刮板链断裂以及提升机链条掉道等。另外，由于采用的是滚筒冷渣器，与风冷或风水混合冷渣器相比，冷渣器结焦现象较少，总体运行较为稳定，只是入口时常会发生泄漏问题，且易受燃料粒径和灰量影响：若燃料粒径较大，给料机会频繁卡死；而若灰量较大，会导致刮板变形，影响排渣系统的总体运转效率。

虽然排渣系统出现故障时少有停炉事故，可通过人工排渣——如冷渣器的修复、输渣系统的更新等顺利加以解决，但仍会影响余热回收系统正常运行，燃料热损失较为严重。由于排渣系统所涉及的设备众多，任何一个环节的问题都会影响排渣系统的正常运行。

预防策略：为了降低排渣系统故障率，运行环节的减少、设备的一体化、设备的更新换代等都是非常有效的手段，例如，基于输送距离缩短考虑，可简化灰渣输送设备。

2.3 物料循环系统

循环流化床锅炉与常规锅炉相比，一个重要优势就是循环式的物料燃烧系统。在锅炉的循环流化过程中，任一环节或设备故障的发生，都会影响整个过程。因此，保证物料循环系统的稳定是锅炉满负荷平稳运行的基本前提，据笔者调查发现，分离器是物流循环系统中故障的多发环节。

同样以某电厂锅炉为例，分离器内套筒发生脱落现象，导致分离器无法正常发挥惯性分离作用，烟气排出时附有部分细灰，返料量和返料温度降低，返料风配比经过调整后，仍然无法提高返料温度，加上炉膛内细灰量的减少，布风板上大颗粒床料的沉积，形成了近似泡床的状态。另外，由于烟气带走了大量小颗粒飞灰，降低了锅炉稀相区物料浓度，传热量不够，增大了炉内温度梯度，炉内传热功能失效。

预防策略：对分离器内套筒修复安装，上述现象消失，表明若物料循环系统出现相应故障，应首先考虑是否是分离器出现了问题，同时为了有效避免分离器相关故障的发生，应在每次停炉后对该部位进行检查，查看套筒是否存在脱落、变形、损坏等现象，而且要确保分离效率达到设计值。

2.4 结焦

结焦对于循环流化床锅炉运行所产生的危害是非常明显的，是普遍性故障之一。基于结焦产生的主要原因，可以通过以下措施加以预防，预防策略是：

（1）一次风量的合理控制。一次风量要高于最小流化风量，否则会降低床料流化水平，破坏炉膛温度场，当通过增大给煤量提高负荷时，会导致床温超温，产生结焦故障；

（2）燃料颗粒粒径的合理筛选。燃料颗粒粒径过大会影响流化效果，而过小又会加速燃烧，瞬间产生高温。某电厂曾在锅炉启动试验过程中采用粒径＜4 mm的床料，结果因为结焦而宣告启动失败；

（3）煤种的合理选择。虽然流化床锅炉具有煤种适用范围广泛的优点，但也并不是任何煤种都适合燃烧。灰分过大会增加排渣系统负担，而灰分过小，在满负荷运行时又容易产生结焦问题。

预防策略：某电厂流化床锅炉在燃烧低灰分燃料时，掺入了一定比例的沙子，保证了锅炉满负荷稳定运行，充分说明了合理的煤种灰分对于保证锅炉可靠运行的重要性。

2.5 流化床

流化床磨损也是非常普遍的故障，主要包括受热面磨损和耐火浇筑料磨损两种类型，且都是由冲刷、冲击、振动而造成的。试验表明，金属壁面的磨损速率与颗粒速度的立方成正比，且与颗粒直径的平方成正比，即

其中，δ为磨损速率；k为修正系数；up为颗粒速度；d为颗粒直径。可见，物料流动速度对磨损速率的影响更为直接。

预防策略：通过风速实现物料运动速度的控制，可以有效减缓磨损。除此之外，还可采用改变换热管束结构、热喷涂、加装挡板、升级耐火浇筑料等方法。对于已投产的设备，若难以改变换热管束结构，可采用喷涂和加装辅助部件等手段。运行实践表明，防磨盖板的添加和优良耐火浇筑料的选择是最有效的防磨措施，可优先采用这两种方式。

3 结语

分析表明，循环流化床锅炉故障是由多种因素导致的，而且各种故障之间也会相互制约和影响。完全杜绝循环流化床锅炉故障虽然是不可能的，但加强预防、注重日常检查和维护，可以降低故障率，削弱故障对锅炉运行的影响。

本文提出的预防策略可供同行参考。

[1]杨静涛, 宫立志. YG-160/9.81-M循环流化床锅炉常见故障分析[J]. 设备管理与维修, 2014(7):31-32.

[2]王勇. SG-440/13.7-M562型循环流化床锅炉的运行优化及故障分析[D].北京: 华北电力大学, 2012.

[3]贺悦科, 田晓兰, 邹包产, 等. 260t/h焦煤混烧CFB锅炉燃烧控制策略优化[J]. 发电设备, 2014, 28(1): 23-26.

[4]李爱莲. 循环流化床锅炉的燃烧控制[J]. 自动化应用, 2015(2): 30-31.

[5]邵泽强. 循环流化床锅炉常见故障及原因探析[J]. 中国高新技术企业, 2014(22): 57-58.

Common Faults of Circulating Fluidized Bed Boiler and Prevention Strategies

PAN Bin-bin1, WANG Peng-hui2

(1. Inner Mongolia Electric Power Engineering Technology Research Institute, Hohhot, Inner Mongolia,010010, China; 2. Huadian Electric Power Research Institute Inner Mongolia Branch, Hohhot, Inner Mongolia,010020, China)

The circulating fluidized bed boiler has the advantages of high efficiency, flexibility, economy, cleanliness and so on. Combined with its structure, the common faults and their prevention strategies are studied. Research shows that, the refractory material damage, deslagging system failure, material circulation system failure, coking, and wear of fluidized bed, are the five most common faults of the circulating fluidized bed boiler. The mutual restrictions and influences among these faults should be paid great attention to in the procedure of prevention, inspection and maintenance, to reduce the failure rate and ensure the safety and stability of the boiler.

Circulating Fluidized Bed Boiler; Boiler Fault; Material Circulation; Deslagging; Wear; Coking

TK229

A

2095-8412 (2016) 06-1201-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.040

潘彬彬(1982-)，女，硕士研究生，工程师。主要从事大型火力发电厂热控系统调试、技术监督等方面的工作，Email: pubu_31@163.com。

王鹏辉(1982-)，男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，工程师。主要从事热能动力工程方面的研究。