大型循環流化床鍋爐長周期運行磨損分析及防治措施

連云港虹洋熱電有限公司 李 建 張杜峰

在當前環保壓力及雙碳排放大背景下，作為一種高能效、低污染、煤種適應性強的鍋爐，各地大型循環流化床鍋爐正迅速崛起。但循環流化床鍋爐磨損大、運行周期短的缺點也成為當前亟須解決的普遍問題。本文以某公司6×800t/h 循環流化床鍋爐在日常運行與歷次檢修中發現的問題為例，從不同角度總結分析影響長期運行的各項因素及預防措施，旨在分享經驗，減少磨損量，延長循環流化床鍋爐的運行周期[1]。

1 基建質量把控

循環流化床鍋爐基建階段的施工質量控制直接影響著鍋爐后期的長期安全穩定運行，尤其在施工質量驗收階段，要對以下幾個關鍵點進行重點監督。

1.1 旋風分離器中心筒安裝垂直度和入口水平煙道角度控制

這兩個位置尺寸直接影響旋風分離器的分離效率，甚至會導致鍋爐返料中斷引起非停。因此在過程監督及最終的驗收環節，對這兩個關鍵尺寸的復核必須嚴格、細致、慎重：中心筒應由分離器中心直接吊入，且垂直度偏差控制在3mm 以內；分離器入口水平煙道角度偏差控制在0.5度以內。

1.2 耐火耐磨材料的選型及施工質量的把控

爐膛密相區、旋風分離器、回料器這三個部位的耐火耐磨材料尤為重要，出現問題將直接導致鍋爐受熱面磨損或返料中斷從而引起鍋爐非停。某公司5#、6#鍋爐多次出現回料器內部耐火耐磨材料脫落致耐火材料與外護板中間保溫層大面積燒損中空，造成回料器外護板燒紅、內部串風、返料不暢等問題引起鍋爐停爐，如圖1所示。5#鍋爐出現塑料與澆注料連接縫不合格導致脹裂露管磨損泄漏，8#鍋爐連續兩次出現旋風分離器內部澆注料磨損露管問題，如圖2所示。

圖1 內部耐火材料脫落致中間保溫層燒損中空

圖2 接縫不合格導致脹裂露管磨損泄漏

為避免此問題的重復發生，除了做好耐火耐磨材料選型及到貨驗收外，在施工質量及烘爐階段，必須做好嚴格控制，施工質量方面第一是從配水品質、水分控制、環境溫度、材料澆注速度等方面按照行業標準及廠家施工要求，做到嚴格控制；第二是對施工作業人員進行專項培訓考試，技術交底，明確技術要點，進行責任分工，對關鍵工序如攪拌配水設專人操作，質監人員進行24h 旁站監督，對質量關鍵點設停工待檢點，分步控制質量。

1.3 水冷壁安裝、焊縫處理、鰭片焊接

流化床運行時，密相區貼壁灰濃度大，對水冷壁的沖刷嚴重，如果水冷壁安裝傾斜、管壁或者鰭片焊接有凸起，就會造成局部渦流，加劇磨損，造成水冷壁減薄泄漏。因此，爐內水冷壁的驗收一定要做到安裝垂直、對口無偏差、焊縫打磨平整、鰭片雙面滿焊。一旦出現對口偏差、焊口凸起等問題，后期檢修中修正難度極大，只能采取被動防磨措施。某公司5#鍋爐后墻右側夾角23m 處有1根水冷壁管道，因基建施工焊接造成嚴重錯口，此處焊口上下水冷壁不垂直，導致焊口位置磨損嚴重，6個月時間磨損減薄至3.5mm（原厚度6mm），為避免繼續磨損，最終更換管道后增加澆注料被動防磨[2]，如圖3所示。7#鍋爐出現前墻與隔墻水冷壁夾角連接鰭片漏焊，造成異常磨損泄漏，針對此問題的處理耗費大量人力物力搭設內外腳手架進行鰭片補焊，如圖4所示。

圖3 安裝嚴重錯口造成水冷壁磨損

圖4 前墻與隔墻夾角鰭片漏焊致磨損泄漏

2 檢修質量把控

隨著鍋爐的日常使用和運轉，因外部負荷、內部應力、日常磨損、各類腐蝕等的影響，鍋爐受熱面及各輔機設備不可避免地會出現一些問題，做好計劃性檢修并嚴控檢修質量關，是避免鍋爐非停，保障長周期運行至關重要的措施。

2.1 爐內受熱面檢修質量的監督

相較于煤粉爐的運行機理，循環流化床鍋爐主要磨損位置在爐內受熱面，做好爐內受熱面的防磨防爆檢查工作，對于提高鍋爐四管和機爐外管防磨防爆管理水平及鍋爐的安全穩定長周期運行具有深遠意義。每次計劃檢修必須對受熱面做全面性的測厚及檢查，并將測厚數據及檢查情況記入專用檢查表，同時與上次記錄進行對比分析，研究確定處理方案后實施換管或挖補措施；針對發現的缺陷應遵循以下處理原則：第一，出現以下情況需要換管：外表面出現宏觀裂紋和明顯鼓包；壁厚減薄量超過30%；管外徑蠕變大于 2.5%；金相檢驗晶界氧化裂紋深度超過5個晶粒；發現蠕變裂紋或者疲勞裂紋；異種鋼接頭熔合線開裂。第二，所有焊接工作應根據DL/T 869編制焊接工藝卡，并嚴格執行，受熱面焊口必須進行100%無損檢測，尤其需注意的是焊接前水冷壁原噴涂層必須打磨干凈，否則焊口會出現貫穿裂紋，某公司曾出現幾次因噴涂層打磨不干凈造成焊口開裂返工的情況，造成檢修工期延長，如圖5所示。第三，各管子之間發生碰撞時，及時調整管卡、定位板，必要時增加防磨護瓦。某公司不同鍋爐均出現過低溫過熱器管子錯列及碰磨問題，如圖6所示。第四，發生煙氣磨損時，應分析磨損原因，采取有效防范措施，消除煙氣走廊，必要時進行防磨噴涂或其他主動防磨措施，某公司磨損嚴重區域主要集中在鍋爐密相區、后墻第一道焊縫、爐膛出口下部后墻夾角三個位置，對此區域進行防磨噴涂且每次計劃檢修時測量噴涂層厚度并及時修補或重做[3]。

圖5 噴涂層未打磨干凈致焊口現裂紋

圖6 低過錯列及碰磨管排出

2.2 關鍵輔助設備檢修質量的監督

風機、排渣系統設備、空預器、脫硫脫硝等設備一旦出現問題，將導致鍋爐不能正常運轉、降負荷運行甚至被迫停爐，因此輔機設備的檢修質量把控也不容忽視。做好檢修質量管控要從以下幾個方面入手：第一，做好輔機的日常點檢及潤滑，嚴格執行潤滑臺賬，及時化驗油質，定期更換油品，點檢發現的缺陷做好及時消缺；第二，對運行中出現溫度、振動、聲音異常的轉動設備，在計劃檢修時解體檢修，消除異常，重點針對軸承游隙、間隙等數據進行跟蹤對比，超出標準的及時調整或更換軸承；第三，對運行中無異常的轉動設備，計劃檢修時主要對輪中心復核、葉輪檢查、軸承箱清理；第四，針對空預器，重點檢查各密封間隙及蓄熱元件波紋板的堵塞情況、表面搪瓷脫落情況，避免空氣預熱器引起的鍋爐故障。

2.3 幾個關鍵位置或工序檢修質量的監督

第一，尿素噴槍插入深度，必須高于水平煙道墻面5～10mm，過高會加速噴槍磨損，過低則造成此處澆注料驟冷炸裂，引起鍋爐爆管；第二，密相區、屏式過熱器、回料器、旋風分離器靶區澆注料，這是流化床澆注料磨損相對嚴重的幾個區域，檢修時重點檢查，檢修質量重點監督，爪釘長度的選擇、破解后的表面清理、敷設前的攪拌、敷設后的搗打、新舊澆注料的過渡這幾個關鍵工序必須嚴格按照說明書要求執行；第三，風帽檢修質量，目前某公司因風帽磨損，更換量大，6個月運行周期，最多一臺鍋爐更換173個，占風帽總量（1656個）的10.4%，風帽損壞區域主要集中在前墻兩排及中隔墻夾角兩側，如不及時更換，會導致流化風量不均、水冷風室積渣等問題，降低鍋爐帶負荷能力甚至造成非停。

3 運行調整優化

循環流化床鍋爐的長期運行與運行管理是密不可分的。做好運行管理工作，合理優化各項運行防磨措施，降低受熱面磨損速率，主動防磨，可從根本上促進循環流化床鍋爐的長期運行，關于運行管理對循環流化床鍋爐長期運行的影響，本部分從以下幾個角度入手談一下控制重點。

3.1 合理控制一次風量與料層厚度

一次風量過大，風速過高，會造成循環流化床鍋爐循環倍率增高，料層厚度增加，加劇水冷壁管、床溫測點、風帽等的磨損，爆管風險大大增加。為避免此問題，應及時邀請鍋爐廠或經驗豐富的熱工院，進行爐內風量配比試驗，出具相對應的蒸發量、風量、料層厚度關系曲線圖或指導卡，并在運行調整過程中嚴格遵守，避免風量風速過大或過小造成的爐內磨損加劇引起的爆管。

3.2 合理控制入爐煤粒度

由于循環流化床鍋爐的燃燒方式屬于沸騰流化燃燒，入爐煤粒度會對燃燒效率、運行控制、受熱面磨損造成較大影響，粒度過小，會使飛灰含碳量增加，燃燒效率降低；粒度過大，既易造成返料器高溫結焦，又會加劇爐內水冷壁磨損，導致水冷壁減薄爆管，造成風帽、溫度測點磨損加劇，增加檢修成本。因此，合理控制入爐煤粒度，對循環流化床鍋爐的長周期運行尤為重要，一般應遵循鍋爐規程及鍋爐說明書要求，將入爐煤粒度控制在d99=10mm，d50=1.5mm 范圍內。將入爐煤粒度作為重要監控指標，每8小時進行篩分化驗，根據粒度范圍偏差及時調整破碎機錘頭間隙和篩板孔徑。

3.3 控制受爐內溫度均衡，防止受熱面超溫

嚴格執行啟動中不同階段的升溫升壓速率控制要求：升溫速率不超過1.5℃/min，尤其注意升壓初期的升壓速率控制緩慢，避免升溫升壓速率過快造成局部應力損傷。正常運行調整中，盡可能通過燃燒調整，結合使用減溫水和吹灰，減少煙溫、汽溫兩側偏差和受熱面壁溫偏差，保證各段受熱面吸熱正常，防止超溫和溫度突變。嚴格控制減溫水量，控制好減溫器后汽溫，防止汽溫變化速率超出規程要求，造成局部受熱面超溫。建立受熱面管壁溫度和蒸汽超溫臺賬，記錄超溫幅度、時間，并進行分析；建立超溫分析考核制度，對超溫、低溫、溫度波動進行分析并嚴格考核。

循環流化床鍋爐的長周期運行攻堅，不是某個部門或某個工序單獨的事情，而是需要從基礎建設、檢修質量、運行管理等多個不同角度分析、優化、制定相對應措施，多個部門各司其職又協同合作，共同執行長周期運行各項應對措施，才能實現宏偉目標。