循環流化床鍋爐主再熱汽溫低的原因及改造措施

劉亞清

（四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川內江 641000）

0 引言

循環流化床鍋爐具有燃料適應范圍廣、燃燒效率高、負荷調節性好、投資及日常運行費用低等優點，是一種高效的清潔燃燒技術，為油頁巖、城市垃圾等難燃固體燃料資源利用的先進技術。循環流化床鍋爐的燃燒過程主要涉及燃燒室和循環回爐兩部分，采用床下點火、分級燃燒，中溫層分離灰渣的排放方式為干式，經由水冷螺旋出渣機、灰冷器和除塵器灰斗等依次排出，飛灰率較低。鍋爐高溫分離器的入口內襯一層氮化硅磚，使用壽命較長。灰渣排出后進行循環，循環灰輸送系統一般包括回料管、回送裝置、溢流管和灰渣冷卻器等部分。鍋爐的床溫控制采用自動系統，當自動系統不能正常工作時，依靠手動控溫的形式也可以維持恒定的床溫。

1 循環流化床鍋爐的防磨措施

循環流化床鍋爐的燃料過程采用流態化技術，以充分燃燒比較劣質的燃料，為了不造成環境污染，對燃燒參數有一定要求。鍋爐工作過程中，要在爐內投入石灰石等脫硫劑，物料在爐內停留的時間長、濃度高，對爐管等耐磨耐高溫材料的磨損相當嚴重。例如，燕山石化的循環鍋爐自2014年投產以來，全面燒煤運行過程中的磨損問題尤為嚴重（表1）。該鍋爐參數控制范圍總體較窄，實際燃料熱值比理論燃料熱值高出15%，造成鍋爐經常超負荷工作，床溫控制困難。經常性地超負荷工作會加重磨損問題，縮短運行壽命，需有具體的解決策略。

表1 CFB鍋爐運行工藝控制參數

（1）優化運行參數。對燃料品質、煙氣流速、物料濃度、粒徑分布、管材質量等方面進行參數優化，提高鍋爐的使用壽命。

（2）防磨梁技術。防磨梁的基本工作原理是逐級降低邊壁層灰流速度和濃度，進而降低水冷壁磨損。渦流經過層層阻擋減速后，從根本上降低水冷壁的磨損速率，延長鍋爐的實際使用壽命。經過實際運行效果顯示，前兩年的效果較為明顯，但隨著時間的推移，磨損問題并未徹底解決，所以從根本上解決問題的方式在于表面焊接、加固水冷壁管的厚度。

（3）金屬噴涂與合金熔覆技術。使用該項技術加固水冷壁管的時候，應該注意避免堆覆噴涂，充分考慮焊接的應力、夾渣、氣孔等影響，并且充分打磨，避免堆覆噴涂的部位因長時間使用造成補焊部位發生泄漏。

2 循環流化床鍋爐水冷壁管泄漏原因

鍋爐再熱汽溫低的另外一個原因可能是水冷壁管泄漏：①一般的水冷壁管的化學成分和母材硬度都符合要求，但是水冷壁管的焊接脆性和多次使用的循環載荷都會加劇裂紋擴展，最終導致水冷壁管的泄漏；②因為床溫不穩定，當鍋爐突然因為床溫過高發生跳閘時，燃料無法維持流動狀態，全部聚集于氣化板上，在未經一次風冷卻后，大量的熱量會傳導到水冷壁管上，導致鍋爐水壁管受熱變化較大，管壁受熱膨脹、收縮過程會產生較大的應力，如果附加上水冷壁管的結晶熱裂紋等缺陷，則會加速鍋爐水冷壁管的損壞。

面對鍋爐水冷壁管的泄漏的問題，需采取措施延長鍋爐的使用壽命：①認真排查其他同類焊縫是否存在熱裂紋，及時發現、解決問題，避免造成更大的損失；②水冷管壁焊接的熱裂紋尺寸微小，有時候難以檢測，需嚴格控制各級受熱面的焊接工藝和焊接方式方法；③優化每次鍋爐的使用方式，避免使用過程中頻繁發生故障、頻繁啟停和負荷變化等情況，避免發生泄漏。

3 鍋爐熱偏差

再熱器的基本結構：總體管件布置形式為3管蛇形管束，沿著蒸汽流程方向又分為5個管組。再熱汽溫調節以煙氣擋板調節為主，噴水減溫調節作為輔助。進煙道口的尾部一般分為左右兩個煙道，并且兩個煙道向中間傾斜，造成兩側煙氣流量小于中間部位的煙氣流量，因此中間的煙氣管道壁溫較高，兩側的煙氣管道壁溫低。對5個區域的管道進行平均溫度計算和流量偏差計算顯示，再熱器沿橫軸方向的吸熱量偏差在3%～5%，各管排間吸熱量比較均勻（表2）。

表2 5個區域的管道偏差

中間的煙氣管道壁溫較高、兩側的煙氣管道壁溫低的情況限制了再熱蒸汽溫度，可以采取不同位置的管道采用不同直徑的排布方式：中間管道的煙氣流量大，造成中間管道的溫度較高，所以對于中間管道可以使用較大的直徑管，以保證中間流速大；左右兩邊的流速小，使用較細直徑的管道。通過這樣的方法，可以解決中間的煙氣管道壁溫較高、兩側的煙氣管道壁溫低的問題。

4 流量偏差

再熱器進、出口集箱是雙進雙出的方式，進口箱的規格一般小于出口箱的規格，由于受到進出口溫度和比熱容的影響，進出口的壓力與管子排數（集箱布置方式）的壓力大不相同（圖1）。假設進口集箱的壓力為P1，出口集箱的壓力為P2，由于受到集箱排布方式（管子排數）的影響，導致管組流量兩側逐漸變小、中間的流量最低的現象。其解決措施與熱偏差的解決措施相同。

圖1 管子排布方式的壓力

5 注意事項

（1）在運行過程中如果爐溫過高，應打開減溫水流量。

（2）可減少一些循環灰，目的是提高爐膛的出口煙氣溫度。

（3）可適當增加二次風量。

（4）增加鍋爐的循環灰量，減少給煤的顆粒度。

（5）pH值控制在標準要求的范圍內（10～12）。

（6）嚴格控制燃燒高硫煤，防止過熱器出現高溫腐蝕現象。

（7）鍋爐在運行過程中要加強排污操作，連續排污不能中斷，定期排污每班不能少于一次。

（8）鍋爐的受熱面不清潔會影響換熱效率，導致再熱器的溫度偏低，可以通過加強吹灰的次數提高受熱面的清潔力度，確保少堆積灰塵。

（9）嚴格執行燃燒優化方案。

（10）控制再熱器不噴水，避免正常運行期間再熱器噴水損害工作電路，使電動門和調門全關，防止水進入再熱器。

6 結語

致力于打造環境、經濟一體的現代型發展社會，需要對于循環流化床鍋爐技術多加經營和維護，善于解決可能出現的各種問題。對于循環流化床鍋爐主再熱汽溫低這一問題還有需要繼續攻克的難題，希望通過以上所述的改造措施提供幫助。