300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常原因分析及改進措施

李瑞剛

摘要：隨著對電能需求的不斷上升，大量循環(huán)流化床被應(yīng)用到了鍋爐燃燒發(fā)電中，但是因為在鍋爐工作中會受到外界環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)膨脹異常的情況，即實際膨脹值和設(shè)計膨脹值不相符，不僅會影響鍋爐的正常運行，而且還可能因為收縮不利、偏移較大而產(chǎn)生安全性問題。為此，必須提高對循環(huán)流化床鍋爐膨脹問題的重視程度，分析出現(xiàn)膨脹異常的原因并采取針對性的解決措施。鑒于此，本文將圍繞300MW循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)和特征，對鍋爐發(fā)生膨脹異常現(xiàn)象和危害進行分析，并對可能引起的原因進行說明驗證，并提出需要重點關(guān)注鍋爐的金屬膨脹節(jié)，采取防塵措施以免在金屬膨脹節(jié)內(nèi)大量積灰。

關(guān)鍵詞：300MW循環(huán)流化床鍋爐;膨脹異常;原因和改進

1工程概況

某大型火電廠1*300MW機組循環(huán)流化床鍋爐是單汽包、自然循環(huán)、半露天布置的循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐整體左右對稱，支吊在鍋爐的鋼架上，使用高溫旋風(fēng)分離使其氣固分離，并使用外置換熱器來控制循環(huán)流化床的床溫和再熱器汽溫。本鍋爐的結(jié)構(gòu)是，第一第二兩跨布置主循環(huán)回路、冷渣器和二次風(fēng)系統(tǒng)組成，第三第四跨布置尾部煙道，第五跨是單獨布置的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，爐膛使用全膜式的水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛的底部使用褲衩型將下爐膛一分為二。

2 300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常和危害分析

火電廠燃燒發(fā)電需要用到大量的循環(huán)流化床鍋爐，為保證鍋爐安全運行必須進行科學(xué)合理的設(shè)計，若設(shè)計不符合鍋爐運行實際，則在鍋爐運行中可能會出現(xiàn)受熱面沒有根據(jù)設(shè)計的特定方向發(fā)生膨脹，使鍋爐的受熱面膨脹值和設(shè)計值不相符。發(fā)電機組在鍋爐冷卻以后，就會出現(xiàn)膨脹指示器沒有回到原設(shè)計零位的現(xiàn)象，出現(xiàn)向爐前偏移、異常膨脹的問題。

鍋爐在發(fā)生異常膨脹以后，就會給鍋爐的運行帶來很大的風(fēng)險和危害，在冷卻狀態(tài)下，鍋爐的某個位置水冷壁向前傾斜，使得在該位置冷水壁出現(xiàn)了折角，而在熱態(tài)運行中，鍋爐又恢復(fù)到了正常膨脹狀態(tài)，折角消失。發(fā)電機組在每次開啟和停轉(zhuǎn)以后，鍋爐該位置的水冷壁出現(xiàn)上述折疊，時間一長就會使該位置的水冷壁傾倒拉裂，甚至引起嚴(yán)重的水冷壁倒塌的問題。而水冷壁是循環(huán)流化床鍋爐電廠燃燒發(fā)電生產(chǎn)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，一旦水冷壁出現(xiàn)故障就必定會影響整個循環(huán)流化床的運行穩(wěn)定性，無法保證電廠正常安全地燃燒發(fā)電。

3 300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常原因和膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常的原因

分析300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常發(fā)生的原因，通過鍋爐所有膨脹指示器和設(shè)計值的比較研究，可以發(fā)現(xiàn)在鍋爐的某個位置處出現(xiàn)了異常膨脹，根據(jù)鍋爐布置的初步判斷和分析，可能是因為回料器上的金屬膨脹節(jié)失效引起的，從而使回料腿在冷卻狀態(tài)下不能正常回收。在停止運行之后，對循環(huán)流化床鍋爐進行檢查研究，發(fā)現(xiàn)在不同狀態(tài)下，回料腿的金屬膨脹節(jié)波波紋長度不同，設(shè)定回料腿金屬膨脹節(jié)在冷態(tài)下的設(shè)計長度是1100mm，在熱態(tài)下的長度是1315mm，但是在鍋爐完全冷卻以后，回料腿金屬膨脹節(jié)只出現(xiàn)了細(xì)微的收縮，冷態(tài)下的金屬膨脹節(jié)的實際長度和熱態(tài)下的設(shè)計長度相差較大，可以證明回料腿金屬膨脹節(jié)出現(xiàn)了問題。如果金屬膨脹節(jié)波紋被卡住而成為剛體，膨脹節(jié)也將失效，在鍋爐不運行的情況下切開膨脹節(jié)的波紋，發(fā)現(xiàn)里面存在大量的灰塵等雜質(zhì)，說明灰塵等異物的入侵影響了金屬波紋的收縮。此外，固定回料腿的橫擔(dān)拉彎，說明回料腿在冷態(tài)下也出現(xiàn)了收縮不利的問題。在水冷壁冷卻的過程中，回料腿不能一起回收，但是在熱態(tài)下時可以發(fā)揮水冷壁和回料腿共同作用，使后墻的水冷壁朝著爐前的方向發(fā)生偏移。

3.2失效的回料腿金屬膨脹節(jié)設(shè)計結(jié)構(gòu)

原來在循環(huán)流化床鍋爐的回料腿金屬膨脹節(jié)設(shè)計時，用兩段由澆注料形成的水平凸臺構(gòu)成的波紋組成了金屬膨脹節(jié)，考慮到在循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)運行時會產(chǎn)生大量的循環(huán)灰，使其在水平臺上不斷堆積，因此需要設(shè)置金屬網(wǎng)、填料和密封繩等來阻擋灰塵進入到波紋中。但是這些設(shè)施在鍋爐運行過程中也會受到運行環(huán)境因素和人為因素的影響而可能出現(xiàn)損壞，便無法滿足阻擋灰塵的要求，燃燒發(fā)電時產(chǎn)生的循環(huán)灰進入到波紋中。如果金屬波紋中存在大量的循環(huán)灰，在熱態(tài)下運行后會因為灰塵的阻礙而使鍋爐的膨脹出現(xiàn)了異常，不能達到預(yù)期的生產(chǎn)效果。而在冷卻狀態(tài)下，金屬膨脹節(jié)又不能正常收縮，導(dǎo)致水冷壁朝著爐前方向發(fā)生偏移。上

4 300MW循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常的改進措施

4.1鍋爐膨脹異常改進措施

對鍋爐回料腿金屬膨脹節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，發(fā)揮好金屬膨脹節(jié)主要功能，以此來避免循環(huán)灰進入到金屬波紋中。首先要求將伸縮位置的水平凸臺取消，并沿著介質(zhì)的流向增加一個帶傾斜角的澆注料斜坡，能有效防止循環(huán)灰進入金屬波紋，從而避免波紋中積灰現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，對于和介質(zhì)接觸的部分，為避免膨脹節(jié)在熱態(tài)環(huán)境下發(fā)生損壞，提高鍋爐的耐熱性，采用擋灰板設(shè)置。此外，在波紋的入口位置處設(shè)計一個帶鋼絲網(wǎng)的纖維繩，能有效避免循環(huán)灰進入到金屬波紋中，從而使金屬波紋能正常伸縮，符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計值要求，避免膨脹節(jié)異常膨脹的出現(xiàn)。

4.2鍋爐膨脹異常改進的效果

在對鍋爐回料腿金屬膨脹節(jié)進行更新改造以后，現(xiàn)場對冷態(tài)、熱態(tài)和停爐狀態(tài)下的金屬波紋長度進行測量，發(fā)現(xiàn)在熱態(tài)和鍋爐停止運行或冷卻的狀態(tài)下，金屬膨脹節(jié)都能正常伸縮，在停爐冷卻以后，發(fā)現(xiàn)鍋爐在水冷壁向爐前偏移一段位置后可以回位到正常狀態(tài)，該位置和膨脹節(jié)拆除的位置保持一致，說明在冷熱狀態(tài)下循環(huán)流化床鍋爐都能保持最新的平衡狀態(tài)。

5結(jié)語

綜上所述，本文對循環(huán)流化床鍋爐膨脹異常情況及其原因進行了分析，發(fā)現(xiàn)之所以會出現(xiàn)鍋爐異常膨脹的情況主要和金屬膨脹節(jié)中侵入了灰塵等雜質(zhì)有關(guān)，循環(huán)灰進入金屬波紋長時間無法排出就容易出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，從而影響膨脹節(jié)等收縮功能。另外也和膨脹節(jié)的材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)。因此，必須保證鍋爐金屬膨脹節(jié)設(shè)置得科學(xué)合理，必須采取優(yōu)化措施對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，選擇合理的金屬膨脹節(jié)材料，此外還要采取有效措施避免灰塵等進入到膨脹節(jié)中，從而解決鍋爐發(fā)生異常膨脹的問題，保障發(fā)現(xiàn)機組可安全穩(wěn)定地運行。

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