大型循环流化床锅炉长周期运行磨损分析及防治措施

连云港虹洋热电有限公司 李 建 张杜峰

在当前环保压力及双碳排放大背景下，作为一种高能效、低污染、煤种适应性强的锅炉，各地大型循环流化床锅炉正迅速崛起。但循环流化床锅炉磨损大、运行周期短的缺点也成为当前亟须解决的普遍问题。本文以某公司6×800t/h 循环流化床锅炉在日常运行与历次检修中发现的问题为例，从不同角度总结分析影响长期运行的各项因素及预防措施，旨在分享经验，减少磨损量，延长循环流化床锅炉的运行周期[1]。

1 基建质量把控

循环流化床锅炉基建阶段的施工质量控制直接影响着锅炉后期的长期安全稳定运行，尤其在施工质量验收阶段，要对以下几个关键点进行重点监督。

1.1 旋风分离器中心筒安装垂直度和入口水平烟道角度控制

这两个位置尺寸直接影响旋风分离器的分离效率，甚至会导致锅炉返料中断引起非停。因此在过程监督及最终的验收环节，对这两个关键尺寸的复核必须严格、细致、慎重：中心筒应由分离器中心直接吊入，且垂直度偏差控制在3mm 以内；分离器入口水平烟道角度偏差控制在0.5度以内。

1.2 耐火耐磨材料的选型及施工质量的把控

炉膛密相区、旋风分离器、回料器这三个部位的耐火耐磨材料尤为重要，出现问题将直接导致锅炉受热面磨损或返料中断从而引起锅炉非停。某公司5#、6#锅炉多次出现回料器内部耐火耐磨材料脱落致耐火材料与外护板中间保温层大面积烧损中空，造成回料器外护板烧红、内部串风、返料不畅等问题引起锅炉停炉，如图1所示。5#锅炉出现塑料与浇注料连接缝不合格导致胀裂露管磨损泄漏，8#锅炉连续两次出现旋风分离器内部浇注料磨损露管问题，如图2所示。

图1 内部耐火材料脱落致中间保温层烧损中空

图2 接缝不合格导致胀裂露管磨损泄漏

为避免此问题的重复发生，除了做好耐火耐磨材料选型及到货验收外，在施工质量及烘炉阶段，必须做好严格控制，施工质量方面第一是从配水品质、水分控制、环境温度、材料浇注速度等方面按照行业标准及厂家施工要求，做到严格控制；第二是对施工作业人员进行专项培训考试，技术交底，明确技术要点，进行责任分工，对关键工序如搅拌配水设专人操作，质监人员进行24h 旁站监督，对质量关键点设停工待检点，分步控制质量。

1.3 水冷壁安装、焊缝处理、鳍片焊接

流化床运行时，密相区贴壁灰浓度大，对水冷壁的冲刷严重，如果水冷壁安装倾斜、管壁或者鳍片焊接有凸起，就会造成局部涡流，加剧磨损，造成水冷壁减薄泄漏。因此，炉内水冷壁的验收一定要做到安装垂直、对口无偏差、焊缝打磨平整、鳍片双面满焊。一旦出现对口偏差、焊口凸起等问题，后期检修中修正难度极大，只能采取被动防磨措施。某公司5#锅炉后墙右侧夹角23m 处有1根水冷壁管道，因基建施工焊接造成严重错口，此处焊口上下水冷壁不垂直，导致焊口位置磨损严重，6个月时间磨损减薄至3.5mm（原厚度6mm），为避免继续磨损，最终更换管道后增加浇注料被动防磨[2]，如图3所示。7#锅炉出现前墙与隔墙水冷壁夹角连接鳍片漏焊，造成异常磨损泄漏，针对此问题的处理耗费大量人力物力搭设内外脚手架进行鳍片补焊，如图4所示。

图3 安装严重错口造成水冷壁磨损

图4 前墙与隔墙夹角鳍片漏焊致磨损泄漏

2 检修质量把控

随着锅炉的日常使用和运转，因外部负荷、内部应力、日常磨损、各类腐蚀等的影响，锅炉受热面及各辅机设备不可避免地会出现一些问题，做好计划性检修并严控检修质量关，是避免锅炉非停，保障长周期运行至关重要的措施。

2.1 炉内受热面检修质量的监督

相较于煤粉炉的运行机理，循环流化床锅炉主要磨损位置在炉内受热面，做好炉内受热面的防磨防爆检查工作，对于提高锅炉四管和机炉外管防磨防爆管理水平及锅炉的安全稳定长周期运行具有深远意义。每次计划检修必须对受热面做全面性的测厚及检查，并将测厚数据及检查情况记入专用检查表，同时与上次记录进行对比分析，研究确定处理方案后实施换管或挖补措施；针对发现的缺陷应遵循以下处理原则：第一，出现以下情况需要换管：外表面出现宏观裂纹和明显鼓包；壁厚减薄量超过30%；管外径蠕变大于 2.5%；金相检验晶界氧化裂纹深度超过5个晶粒；发现蠕变裂纹或者疲劳裂纹；异种钢接头熔合线开裂。第二，所有焊接工作应根据DL/T 869编制焊接工艺卡，并严格执行，受热面焊口必须进行100%无损检测，尤其需注意的是焊接前水冷壁原喷涂层必须打磨干净，否则焊口会出现贯穿裂纹，某公司曾出现几次因喷涂层打磨不干净造成焊口开裂返工的情况，造成检修工期延长，如图5所示。第三，各管子之间发生碰撞时，及时调整管卡、定位板，必要时增加防磨护瓦。某公司不同锅炉均出现过低温过热器管子错列及碰磨问题，如图6所示。第四，发生烟气磨损时，应分析磨损原因，采取有效防范措施，消除烟气走廊，必要时进行防磨喷涂或其他主动防磨措施，某公司磨损严重区域主要集中在锅炉密相区、后墙第一道焊缝、炉膛出口下部后墙夹角三个位置，对此区域进行防磨喷涂且每次计划检修时测量喷涂层厚度并及时修补或重做[3]。

图5 喷涂层未打磨干净致焊口现裂纹

图6 低过错列及碰磨管排出

2.2 关键辅助设备检修质量的监督

风机、排渣系统设备、空预器、脱硫脱硝等设备一旦出现问题，将导致锅炉不能正常运转、降负荷运行甚至被迫停炉，因此辅机设备的检修质量把控也不容忽视。做好检修质量管控要从以下几个方面入手：第一，做好辅机的日常点检及润滑，严格执行润滑台账，及时化验油质，定期更换油品，点检发现的缺陷做好及时消缺；第二，对运行中出现温度、振动、声音异常的转动设备，在计划检修时解体检修，消除异常，重点针对轴承游隙、间隙等数据进行跟踪对比，超出标准的及时调整或更换轴承；第三，对运行中无异常的转动设备，计划检修时主要对轮中心复核、叶轮检查、轴承箱清理；第四，针对空预器，重点检查各密封间隙及蓄热元件波纹板的堵塞情况、表面搪瓷脱落情况，避免空气预热器引起的锅炉故障。

2.3 几个关键位置或工序检修质量的监督

第一，尿素喷枪插入深度，必须高于水平烟道墙面5～10mm，过高会加速喷枪磨损，过低则造成此处浇注料骤冷炸裂，引起锅炉爆管；第二，密相区、屏式过热器、回料器、旋风分离器靶区浇注料，这是流化床浇注料磨损相对严重的几个区域，检修时重点检查，检修质量重点监督，爪钉长度的选择、破解后的表面清理、敷设前的搅拌、敷设后的捣打、新旧浇注料的过渡这几个关键工序必须严格按照说明书要求执行；第三，风帽检修质量，目前某公司因风帽磨损，更换量大，6个月运行周期，最多一台锅炉更换173个，占风帽总量（1656个）的10.4%，风帽损坏区域主要集中在前墙两排及中隔墙夹角两侧，如不及时更换，会导致流化风量不均、水冷风室积渣等问题，降低锅炉带负荷能力甚至造成非停。

3 运行调整优化

循环流化床锅炉的长期运行与运行管理是密不可分的。做好运行管理工作，合理优化各项运行防磨措施，降低受热面磨损速率，主动防磨，可从根本上促进循环流化床锅炉的长期运行，关于运行管理对循环流化床锅炉长期运行的影响，本部分从以下几个角度入手谈一下控制重点。

3.1 合理控制一次风量与料层厚度

一次风量过大，风速过高，会造成循环流化床锅炉循环倍率增高，料层厚度增加，加剧水冷壁管、床温测点、风帽等的磨损，爆管风险大大增加。为避免此问题，应及时邀请锅炉厂或经验丰富的热工院，进行炉内风量配比试验，出具相对应的蒸发量、风量、料层厚度关系曲线图或指导卡，并在运行调整过程中严格遵守，避免风量风速过大或过小造成的炉内磨损加剧引起的爆管。

3.2 合理控制入炉煤粒度

由于循环流化床锅炉的燃烧方式属于沸腾流化燃烧，入炉煤粒度会对燃烧效率、运行控制、受热面磨损造成较大影响，粒度过小，会使飞灰含碳量增加，燃烧效率降低；粒度过大，既易造成返料器高温结焦，又会加剧炉内水冷壁磨损，导致水冷壁减薄爆管，造成风帽、温度测点磨损加剧，增加检修成本。因此，合理控制入炉煤粒度，对循环流化床锅炉的长周期运行尤为重要，一般应遵循锅炉规程及锅炉说明书要求，将入炉煤粒度控制在d99=10mm，d50=1.5mm 范围内。将入炉煤粒度作为重要监控指标，每8小时进行筛分化验，根据粒度范围偏差及时调整破碎机锤头间隙和筛板孔径。

3.3 控制受炉内温度均衡，防止受热面超温

严格执行启动中不同阶段的升温升压速率控制要求：升温速率不超过1.5℃/min，尤其注意升压初期的升压速率控制缓慢，避免升温升压速率过快造成局部应力损伤。正常运行调整中，尽可能通过燃烧调整，结合使用减温水和吹灰，减少烟温、汽温两侧偏差和受热面壁温偏差，保证各段受热面吸热正常，防止超温和温度突变。严格控制减温水量，控制好减温器后汽温，防止汽温变化速率超出规程要求，造成局部受热面超温。建立受热面管壁温度和蒸汽超温台账，记录超温幅度、时间，并进行分析；建立超温分析考核制度，对超温、低温、温度波动进行分析并严格考核。

循环流化床锅炉的长周期运行攻坚，不是某个部门或某个工序单独的事情，而是需要从基础建设、检修质量、运行管理等多个不同角度分析、优化、制定相对应措施，多个部门各司其职又协同合作，共同执行长周期运行各项应对措施，才能实现宏伟目标。