0、前言
    循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是20世紀80年代發(fā)展起來的高效率、低污染、高操作靈活性和良好綜合效益的燃煤技術(shù)，由于它在煤種適應性和變負荷能力以及污染物排放上具有的獨特優(yōu)勢，使其在最近的20年內(nèi)得到了迅速發(fā)展。
    循環(huán)流化床鍋爐燃燒方式是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式，即通常所講的半懸浮燃燒方式。所謂的流態(tài)化是指固體顆粒在空氣的作用下處于流動狀態(tài)，從而具有許多流體性質(zhì)的狀態(tài)。在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)存在著大量的床料（物料），這些床料在鍋爐一次風、二次風的作用下處于流化狀態(tài)，并實現(xiàn)爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和爐外的外循環(huán)，從而實現(xiàn)鍋爐不斷的往復循環(huán)燃燒。由于循環(huán)流化床鍋爐獨特的燃燒方式造成其發(fā)生四管泄漏的機率多于煤粉爐。
1、300 MW CFB機組簡介
    國產(chǎn)300 MW循環(huán)流化床鍋爐是最初采用ALSTOM公司的引進技術(shù)設計和制造的。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)、單鍋筒、平衡通風的循環(huán)流化床鍋爐，可燃用無煙煤、矸石等劣質(zhì)燃料。鍋爐以最大連續(xù)負荷（即BMCR工況）為設計參數(shù)，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1025t/h；機組電負荷為300 MW(即額定工況)時，鍋爐的額定蒸發(fā)量為943.8 t/h。
    爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的物料熱循環(huán)回路，煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應，產(chǎn)生的煙氣分別進入4個分離器，進行氣固兩相分離，經(jīng)過分離器凈化過的煙氣進入尾部煙道。分離器分離下來的高溫物料一部分直接返送回爐膛，另一部分進入外置式換熱器，外置換熱器入口設有錐型閥，通過調(diào)整錐型閥的開度來控制外置換熱器和回料閥的循環(huán)物料分配，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、300 MW CFB鍋爐四管泄漏原因分析
    300 MW循環(huán)流化床鍋爐運行以來，過熱器、再熱器的超溫爆管，水冷壁、省煤器的磨損爆管，耐磨耐火材料的大面積脫落，回料系統(tǒng)的堵塞、錐閥卡澀、膨脹節(jié)泄漏等是目前300 MW循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)主要問題。但最為突出的問題還是四管泄漏，一旦發(fā)生四管泄漏后將造成長時間停爐檢修，極大影響了鍋爐的經(jīng)濟運行。
    造成300 MW循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生四管泄漏的原因很多，涉及設計、制造、安裝、檢修、運行、煤種和管理等諸多方面，而且這些因素又相互作用，因此發(fā)生四管泄漏往往不是單一因素造成的，而是由幾個因素同時存在并相互作用的結(jié)果。循環(huán)流化床鍋爐普遍燃用劣質(zhì)煤，含灰量和含硫量均較高，鍋爐“四管”（水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管）工作在高溫高壓及受煙氣腐蝕和沖蝕的惡劣環(huán)境中，極易產(chǎn)生高溫腐蝕及磨損，致使管壁減薄。鍋爐管壁因高溫腐蝕和物料循環(huán)對受熱面管壁磨損，每年減薄量約1.5 mm左右。鍋爐“四管”減薄后的直接危害是導致鍋爐“四管”泄漏爆管事故。另外，由于300 MW循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特點，增加了外置床、高溫物料直接與外置式受熱面接觸換熱發(fā)生磨損，增大了鍋爐發(fā)生“四管”泄漏的機率。
2.1鍋爐各受熱面的磨損
2.1.1  爐膛水冷壁管及水冷壁延伸墻管磨損
    爐內(nèi)水冷壁管的磨損主要集中在以下3個區(qū)域：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損；爐膛4個角落區(qū)域的管壁磨損；不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因：一是在過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體物料運動方向相反，在局部產(chǎn)生渦旋流；另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷。爐膛4個角落區(qū)域的管壁磨損原因是角落區(qū)域內(nèi)壁面向下流動的固體物料密度比較高，同時流動狀態(tài)也受到破壞。不規(guī)則區(qū)域管壁（如穿墻管、爐墻開孔處的彎管等）的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對局部的流動特性造成較大的擾動。特別是水冷壁延伸墻管突出，更易受到?jīng)_刷磨損。
2.1.2爐外置床內(nèi)受熱面的磨損
    外置床內(nèi)鼓泡流化。在保證床溫及過再熱汽溫的前提下，控制減溫水量，減少外置床的進料量，降低流化風量，減少物料滑移速度，減小磨損。流化風量的大小和進料量對外置床內(nèi)受熱面的磨損影響最大。
2.1.3對流煙道受熱面的磨損
    對流煙道受熱面的磨損主要發(fā)生在高過、低再、省煤器兩端和空氣預熱器進口處，產(chǎn)生磨損的主要原因是設計上考慮不周，安裝時出現(xiàn)誤差，煙氣灰粉大。
2.2鍋爐內(nèi)非金屬耐火材料磨損脫落導致受熱面外露磨損造成四管泄漏
    循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)主要非金屬耐火材料的磨損位置有水冷壁布風板、燃燒室下部四周水冷壁表面、燃燒室內(nèi)布置的水冷屏、過熱器屏等下端表面及其穿墻處周圍的水冷壁表面、燃燒室出口周圍及出煙口流道內(nèi)表面、分離器整個內(nèi)表面、料腿及回料裝置內(nèi)表面、分離器出口煙道內(nèi)表面、尾部對流煙道入口內(nèi)表面。循環(huán)流化床鍋爐耐火材料破壞的主要原因：一方面是由于溫度循環(huán)波動和熱沖擊以及機械應力造成耐火材料產(chǎn)生裂縫和剝落；另一方面是由于固體物料對耐火材料的沖刷而造成耐火材料的破壞。
    綜上所述，控制受熱面磨損、控制受熱面超溫超壓以及防止耐火材料脫落是避免循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生四管泄漏主要手段。
3、通過運行調(diào)整降低300 MW CFB鍋爐發(fā)生四管泄漏的方法
    (1)控制物料總體循環(huán)量：300 MW循環(huán)流化床中受熱面的磨損與流經(jīng)其表面的固體物料運行方式密切相關(guān)，爐內(nèi)物料總體循環(huán)形式是由鍋爐的幾何形狀和各種射流方式所決定，射流主要包括：布風板送入的一次風、爐膛中部送入的二次風，燃料的給入方式，循環(huán)物料多少即床壓等，各種不同形式的循環(huán)流化床爐內(nèi)的總體氣固流動形式是完全不同的，因此，受熱面的磨損不同。鍋爐啟動時，當床料發(fā)生流化后，確認床壓小于18kPa，風燃器入口風壓低于25 kPa以下，一次風量控制在150～250 kNm3/h，當床壓高時應開啟兩側(cè)排渣系統(tǒng)進行連續(xù)排渣，直至床壓正常；機組正常運行時，床壓應控制在8—11 kPa的正常范圍內(nèi)，風燃器入口風壓控制在20～25 kPa，一次風量控制在200～300 kNm3／h之間；鍋爐正常運行時，當床壓大于11 kPa時，投入排渣設備進行排渣；在機組升降負荷時，及時調(diào)整一次風機風壓、風量偏置，確保床壓穩(wěn)定并控制在規(guī)定范圍內(nèi)；鍋爐運行中，安排專人對床壓監(jiān)視的同時，還應加強監(jiān)視水冷風室壓力并作為床壓參考，避免因床壓測點不準或因流化風量不同造成床壓顯示發(fā)生偏差造成物料多引起磨損增大。
    (2)過、再熱汽溫的調(diào)整主要靠外置床進料量的多少和減溫水量調(diào)整，另外調(diào)整總風量，一、二次風的配比及二次風上下層風量也可輔助調(diào)節(jié)。在保證床溫及過再熱汽溫的前提下，控制減溫水量，減少外置床的進料量，降低流化風量，減少物料滑移速度，減小外置床磨損。
    (3)控制燃料特性：受熱面的磨損量與燃料、床料的直徑大小有關(guān)，直徑小，受熱面所受到的沖腐磨損小。隨著直徑的增加，磨損量增加。機組運行中，粗顆粒較多時，燃煤粒徑的分布達不到循環(huán)流化床爐的要求，物料的循環(huán)量小，粗顆粒將沉浮于燃燒室下部燃燒，造成密相床燃燒的份額過大，爐床將超溫結(jié)焦。運行中，為了避免結(jié)焦，減少給煤量，造成鍋爐的出力達不到要求，為防止粗顆粒沉積而引發(fā)事故，通常采用大風量運行，不僅在額定負荷下風門大開，而且在低負荷時，也保持風門較大的開度，這種大風量的運行方式，不僅引起煙氣量增加，而且會造成揚析量增加，密相床的燃燒份額下降，飛灰的濃度增加。同時，通過對流受熱面的煙速上升，煙氣中粒子的尺寸增大，磨損大，惡性循環(huán)。如果顆粒組中的細顆粒較多，則床層不易建立，密相區(qū)的床溫難以維持，即使能維持密相區(qū)的燃燒溫度，較細的顆粒也將被揚析，加大尾部受熱面的磨損，同時，難以保證煙氣出口的粉塵排放要求。因此，運行中應注意控制好風量，降低煙氣的流速，控制好床料及燃燒的篩分比，減少灰粒子濃度和粒子的直徑，以減少磨損。
    (4)通過控制床溫，防止受熱面發(fā)生超溫超壓：床溫的高低直接影響煙氣的溫度和受熱面的溫度，床溫升高，煙氣的溫度和受熱面的溫度升高，反之亦然，從外觀看，床溫的變化對飛灰的磨損性影響不大，但溫度的變化勢必會影響受熱面管壁的溫度，管壁溫度的變化將在很大程度上影響到金屬材料的機械強度，金屬的壁溫升高后，金屬的熱應力增加。同時，金屬壁面形成的氧化膜和金屬的熱膨脹系數(shù)不同，以及高溫腐蝕的影響，磨損加劇，長時期高溫運行，磨損的加劇程度更大，所以，運行中一定要限制床溫，不宜過高，更不允許長期的高溫運行，床溫的控制范圍為820—870℃。通過控制床壓可有效控制床溫。機組正常運行時，床壓應控制在8—11 kPa的正常范圍內(nèi)，當床壓小于8 kPa時，通過調(diào)整一次風量及一次風壓進行控制，確保床壓在8 kPa以上，避免床溫高引起過、再熱汽超溫，發(fā)生四管泄漏。
    (5)另外，鍋爐啟動初期投煤時注意給煤著火可能引起汽溫、汽壓快速升高。正常運行過程中，升降負荷，也應控制速度，防止超溫超壓。循環(huán)流化床蓄熱量大，停爐或壓火時，注意過、再熱汽超溫超壓，也是四管泄漏的原因之一。
4、四管泄漏的預防對策
    (1)充分利用大、小修對四管進行宏觀檢查，檢查內(nèi)容包括：高溫腐蝕、磨損、脹粗、鼓包、焊接狀態(tài)等情況，其中對熱負荷較集中部分采取割管檢查和化學分析，對易結(jié)焦、易磨損、吹灰器易吹薄的部位進行測厚檢查，對過熱器、再熱器等易超溫的部位進行金相分析。
    (2)提高焊接水平，強化焊接檢查，減小焊接缺陷。清除水冷壁管影響物料流動的障礙物，打磨安裝中的焊餾、吊點、鰭片搭接凸臺。
    (3)高度重視鍋爐運行中本體漏灰的處理，發(fā)現(xiàn)爐膛有漏灰缺陷，及時處理，防止漏灰沖刷。加強四管附件的檢查，如防磨瓦、管箍，嚴防形成煙氣走廊。加裝四管爆漏報警裝置，密切監(jiān)視四管報警情況，一旦發(fā)生異常，應立即判斷分析，及時停爐處理。
    (4)提高吹灰器的投入率進行合理吹灰。由于吹灰器投入率低，吹灰器效果差，爐膛、過熱器易積灰，煙溫升高，再熱器、過熱器受熱不均勻。嚴防吹灰器故障卡澀，一旦故障，立即關(guān)閉吹灰進汽閥門，及時手動退出，以免吹薄受熱面。保證吹灰器疏水暢通，嚴防蒸汽帶水，定期檢查校驗吹灰器槍桿的垂直度，嚴防彎曲造成吹掃半徑改變吹損受熱面，將部分蒸汽吹灰器改為磁聲波吹灰器降低蒸汽吹損管材的機率，改善吹灰效果。
    (5)合理調(diào)節(jié)再熱汽溫，在鍋爐啟停時，充分利用旁路系統(tǒng)對再熱器進行冷卻，嚴防再熱器溫度大幅波動及干燒。加強燃燒調(diào)整，嚴格按規(guī)程控制各部件的參數(shù)，嚴禁超限運行。減個鍋爐用風量，加強排渣，適當降低爐內(nèi)床壓，減小磨損速度。運行中嚴防受熱面超溫。啟停機及負荷變化時，嚴防受熱面溫度大幅波動，引起金屬機械強度變化。根據(jù)煤質(zhì)情況調(diào)整給煤粒度，減少大顆粒床料對受熱面的磨損。
    (6)鍋爐正常運行情況下嚴禁開啟4臺冷渣器錐形閥壓縮空氣吹堵風、4臺外置床錐形閥壓縮空氣吹堵風、4臺外置床空室、進灰斜管壓縮空氣吹堵風。冷渣器、外置床不進料時方可使用錐形閥壓縮空氣吹堵風進行短時間多次吹堵，連續(xù)打開時間不允許超過10 min。以上各路吹堵風不用時嚴密關(guān)嚴，防止壓縮空氣長時間開啟將耐火材料吹掉后直吹水冷壁及各受熱面。
5、結(jié)論
    防止“四管”泄漏是一項綜合工程，應從運行、檢修、技術(shù)改進等各方面加強監(jiān)督管理。特別對于循環(huán)流化床鍋爐，四管泄漏是煤粉爐的3～5倍，更應引起重視。目前300 MW大容量循環(huán)流化床鍋爐不斷增多，通過不斷地總結(jié)和交流，同時還要進一步探索新方法來防止300 MW循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生四管泄漏。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)蒸鍋
2、秸稈壓塊機
3、木屑顆粒機