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300MW CFB锅炉非金属膨胀节破裂的原因分析
发布时间：2013-09-15 08:28 来源：未知
1、300 MW CFB锅炉非金属膨胀节破裂
大唐红河发电有限责任公司2×300 MW CFB锅炉主要由单炉膛、4个高温绝热旋风分离器、4个回料器、4个外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器和1个回转式空气预热器等组成。
在锅炉本体外置床斜腿、回料阀斜腿、水冷风室入口风道、旋风分离器入、出口烟道等不同部位之间的尺寸较大、温度较高、三向膨胀差较大的地方，均采用非金属膨胀节。非金属膨胀节的两侧端板分别焊接在相接的两个烟道上，内衬壁与耐高温纤维之间填充耐磨耐火材料。耐火材料常采用硅酸铝纤维棉，既可以将非金属膨胀节的工作温度降低，又可以防止烟气进入。在连接烟道之间的膨胀间隙填塞包裹着耐火纤维的耐火钢丝网密封圈，以防止飞灰沉积在膨胀间隙中，影响正常膨胀，同时也防止烟气反窜。锅炉投运两年来，由于非金属膨胀节破裂，两台炉共计压火13次，其中2007年非金属膨胀节破裂烧穿5次。
2、非金属膨胀节破裂原因分析
(1)膨胀缝中浇注材料脱落。在300 MW CFB锅炉运行中，非金属膨胀节膨胀缝中耐磨耐火浇注材料受到高温燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的冲刷磨损，易发生裂缝、变形、损坏、脱落，使高温烟气和循环物料外窜直接冲刷非金属膨胀节外面的蒙皮，并使其烧穿。在一些临修更换蒙皮过程中发现，损坏膨胀节的膨胀缝两侧浇筑料脱落严重，其内部填充的硅酸铝毡也已经全部脱落，特别是1号炉3号回料腿膨胀节，在相隔一个月的时间内更换了两次，膨胀缝两侧浇注料脱落造成膨胀缝最宽达到300 mm，为了防止再次烷穿，用硅酸铝毡沾热堵胶堵塞膨胀缝，取得较好效果，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
(2)设计、施工不合理。锅炉运行一年后，在事故处理过程中发现非金属膨胀节膨胀缝热态间隙在11(mm左右(设计间隙为10 mm)，这是在膨胀节安装时膨胀缝间隙过大(80 mm)，使膨胀缝中填充材料（陶瓷纤维粘）被高温烟气冲刷所致。另外，膨胀缝周围的浇注料施工质量不良，热量很容易从开裂的浇注料扩散到压条和蒙皮部位，造成膨胀缝内保温棉脱落使蒙皮超温破裂。
(3)严重翻床。锅炉发生严重翻床后，床料将由炉膛的一侧吹翻到另一侧，使一侧床压和水冷风室压力迅速偏高，两床压力相差很大，堆积大量床料的一侧，堵死了回料腿入炉膛的回料口。此时，通过风帽进入回料器的流化风被封堵在回料腿下部自密封和炉膛被堵死的床料之间，而流化风的压力是50～55 kPa，非金属膨胀节蒙皮设计的最大承受风压是30 kPa，流化风顶破非金属膨胀节蒙皮导致烟气窜出，烧毁膨胀节蒙皮。
3、预防及处理措施
(1) CFB锅炉的不同部位膨胀位移特性是不同的，有单向膨胀位移，也有三相膨胀位移，在设计选材上应根据不同部位选择不同结构的非金属膨胀节，使膨胀节在轴向具有最大的膨胀补偿量；膨胀缝间隙大小设计应合理，并且严格按照设计要求施工；在高温正压运行环境下的非金属膨胀节，密封尤为重要，必须予以重视；连接有钢板的非金属膨胀节，必须与非金属膨胀节安装调整好之后，才能与烟道本体焊接；在安装斜向膨胀节时（有些位置是三维膨胀，甚至外加三维旋转），冷态预留膨胀节的偏移量和偏析量。另外，在安装过程中不得划伤或烫伤蒙皮，并且充分考虑到冷拉或冷压应力。
(2)新砌筑的浇注料必须通过烘炉使其烘干和固化，缓慢干燥和硬化以提高炉墙和耐磨耐火材料的强度，使其性能稳定。如果浇注材料不经烘炉直接投入运行，其水分将受热蒸发使体积膨胀而产生一定的压力，致使耐磨材料发生裂缝、变形、损坏甚至脱落。烘炉要严格按照烘炉温升曲线进行。
(3)在运行中加强非金属膨胀节的巡检力度，特别是4个回料腿和2个水冷风室处非金属膨胀节，发现蒙皮温度在100℃以上，就浇少量的水进行冷却，以延缓使用寿命。
(4)如果发现两床失稳应及时降低流化风压．以避免翻床。同时，要制定完备的应对翻床的处理措施。
(5)在每次起炉时，用消防水对风道燃烧器膨胀节进行降温，防止其内部温度过高，影响到膨胀节；在锅炉起停过程中，应限制升温或降温的速度，防止产生过大的热应力。
(6)每次临修对回料腿、外置式换热器、风道燃烧器、分离器处非金属膨胀节内膨胀缝进行检查，发现缝隙必须进行填塞，防止热风外窜。
(7)如果在运行中发现膨胀节烧穿，应及时处理，在膨胀缝宽、浇注料开裂严重、时间紧促的情况下，可在膨胀缝填充陶瓷纤维，并分层给陶瓷纤维涂以高温热堵胶，这样一方面加固了陶瓷纤维与膨胀缝的粘结，另一方面可对开裂的浇注料进行暂时的密封。
(8)风道燃烧器处的非金属膨胀节应改为金属膨胀节，以防撕裂引起停炉。
通过采取上述措施，有效地避免了非金属膨胀节烧穿，减少了压火次数，在一定程度上保障了CFB锅炉的安全稳定运行。
