300MW循环流化床锅炉膨胀异常原因分析及改进措施

李瑞刚

摘要：随着对电能需求的不断上升，大量循环流化床被应用到了锅炉燃烧发电中，但是因为在锅炉工作中会受到外界环境因素的影响而出现膨胀异常的情况，即实际膨胀值和设计膨胀值不相符，不仅会影响锅炉的正常运行，而且还可能因为收缩不利、偏移较大而产生安全性问题。为此，必须提高对循环流化床锅炉膨胀问题的重视程度，分析出现膨胀异常的原因并采取针对性的解决措施。鉴于此，本文将围绕300MW循环流化床锅炉的结构和特征，对锅炉发生膨胀异常现象和危害进行分析，并对可能引起的原因进行说明验证，并提出需要重点关注锅炉的金属膨胀节，采取防尘措施以免在金属膨胀节内大量积灰。

关键词：300MW循环流化床锅炉;膨胀异常;原因和改进

1工程概况

某大型火电厂1*300MW机组循环流化床锅炉是单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体左右对称，支吊在锅炉的钢架上，使用高温旋风分离使其气固分离，并使用外置换热器来控制循环流化床的床温和再热器汽温。本锅炉的结构是，第一第二两跨布置主循环回路、冷渣器和二次风系统组成，第三第四跨布置尾部烟道，第五跨是单独布置的回转式空气预热器，炉膛使用全膜式的水冷壁结构，炉膛的底部使用裤衩型将下炉膛一分为二。

2 300MW循环流化床锅炉膨胀异常和危害分析

火电厂燃烧发电需要用到大量的循环流化床锅炉，为保证锅炉安全运行必须进行科学合理的设计，若设计不符合锅炉运行实际，则在锅炉运行中可能会出现受热面没有根据设计的特定方向发生膨胀，使锅炉的受热面膨胀值和设计值不相符。发电机组在锅炉冷却以后，就会出现膨胀指示器没有回到原设计零位的现象，出现向炉前偏移、异常膨胀的问题。

锅炉在发生异常膨胀以后，就会给锅炉的运行带来很大的风险和危害，在冷却状态下，锅炉的某个位置水冷壁向前倾斜，使得在该位置冷水壁出现了折角，而在热态运行中，锅炉又恢复到了正常膨胀状态，折角消失。发电机组在每次开启和停转以后，锅炉该位置的水冷壁出现上述折叠，时间一长就会使该位置的水冷壁倾倒拉裂，甚至引起嚴重的水冷壁倒塌的问题。而水冷壁是循环流化床锅炉电厂燃烧发电生产中的关键结构，一旦水冷壁出现故障就必定会影响整个循环流化床的运行稳定性，无法保证电厂正常安全地燃烧发电。

3 300MW循环流化床锅炉膨胀异常原因和膨胀节结构设计

3.1 300MW循环流化床锅炉膨胀异常的原因

分析300MW循环流化床锅炉膨胀异常发生的原因，通过锅炉所有膨胀指示器和设计值的比较研究，可以发现在锅炉的某个位置处出现了异常膨胀，根据锅炉布置的初步判断和分析，可能是因为回料器上的金属膨胀节失效引起的，从而使回料腿在冷却状态下不能正常回收。在停止运行之后，对循环流化床锅炉进行检查研究，发现在不同状态下，回料腿的金属膨胀节波波纹长度不同，设定回料腿金属膨胀节在冷态下的设计长度是1100mm，在热态下的长度是1315mm，但是在锅炉完全冷却以后，回料腿金属膨胀节只出现了细微的收缩，冷态下的金属膨胀节的实际长度和热态下的设计长度相差较大，可以证明回料腿金属膨胀节出现了问题。如果金属膨胀节波纹被卡住而成为刚体，膨胀节也将失效，在锅炉不运行的情况下切开膨胀节的波纹，发现里面存在大量的灰尘等杂质，说明灰尘等异物的入侵影响了金属波纹的收缩。此外，固定回料腿的横担拉弯，说明回料腿在冷态下也出现了收缩不利的问题。在水冷壁冷却的过程中，回料腿不能一起回收，但是在热态下时可以发挥水冷壁和回料腿共同作用，使后墙的水冷壁朝着炉前的方向发生偏移。

3.2失效的回料腿金属膨胀节设计结构

原来在循环流化床锅炉的回料腿金属膨胀节设计时，用两段由浇注料形成的水平凸台构成的波纹组成了金属膨胀节，考虑到在循环流化床锅炉生产运行时会产生大量的循环灰，使其在水平台上不断堆积，因此需要设置金属网、填料和密封绳等来阻挡灰尘进入到波纹中。但是这些设施在锅炉运行过程中也会受到运行环境因素和人为因素的影响而可能出现损坏，便无法满足阻挡灰尘的要求，燃烧发电时产生的循环灰进入到波纹中。如果金属波纹中存在大量的循环灰，在热态下运行后会因为灰尘的阻碍而使锅炉的膨胀出现了异常，不能达到预期的生产效果。而在冷却状态下，金属膨胀节又不能正常收缩，导致水冷壁朝着炉前方向发生偏移。上

4 300MW循环流化床锅炉膨胀异常的改进措施

4.1锅炉膨胀异常改进措施

对锅炉回料腿金属膨胀节的内部结构进行适当的调整，发挥好金属膨胀节主要功能，以此来避免循环灰进入到金属波纹中。首先要求将伸缩位置的水平凸台取消，并沿着介质的流向增加一个带倾斜角的浇注料斜坡，能有效防止循环灰进入金属波纹，从而避免波纹中积灰现象的出现。其次，对于和介质接触的部分，为避免膨胀节在热态环境下发生损坏，提高锅炉的耐热性，采用挡灰板设置。此外，在波纹的入口位置处设计一个带钢丝网的纤维绳，能有效避免循环灰进入到金属波纹中，从而使金属波纹能正常伸缩，符合标准设计值要求，避免膨胀节异常膨胀的出现。

4.2锅炉膨胀异常改进的效果

在对锅炉回料腿金属膨胀节进行更新改造以后，现场对冷态、热态和停炉状态下的金属波纹长度进行测量，发现在热态和锅炉停止运行或冷却的状态下，金属膨胀节都能正常伸缩，在停炉冷却以后，发现锅炉在水冷壁向炉前偏移一段位置后可以回位到正常状态，该位置和膨胀节拆除的位置保持一致，说明在冷热状态下循环流化床锅炉都能保持最新的平衡状态。

5结语

综上所述，本文对循环流化床锅炉膨胀异常情况及其原因进行了分析，发现之所以会出现锅炉异常膨胀的情况主要和金属膨胀节中侵入了灰尘等杂质有关，循环灰进入金属波纹长时间无法排出就容易出现积灰现象，从而影响膨胀节等收缩功能。另外也和膨胀节的材料、内部结构设计有关。因此，必须保证锅炉金属膨胀节设置得科学合理，必须采取优化措施对内部结构进行优化，选择合理的金属膨胀节材料，此外还要采取有效措施避免灰尘等进入到膨胀节中，从而解决锅炉发生异常膨胀的问题，保障发现机组可安全稳定地运行。

参考文献：

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