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300MW循环流化床锅炉水冷壁防磨防爆研究
发布时间：2013-09-25 08:51 来源：未知
0、前言
云南大唐国际红河发电有限责任公司的1、2号锅炉均为引进法国Alstom技术，由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG-1025/17.5．L．HM37型循环流化床锅炉，两台锅炉分别于2006年6月和8月顺利地通过168 h满负荷试运行，投入了商业运营。两台炉自2009年小修后一直高负荷连续运行，截至到2010年7月31日机组C修2号机组连续运行326天，平均负荷率95%以上。取得以上好成绩得益于机组的安全稳定运行，机组的安全稳定运行关键在于锅炉，锅炉的安全稳定运行关键则在于受热面的防磨防爆治理，可以说受热面的防磨防爆治理对于循环流化床锅炉长周期运行来说是至关重要的。
1、锅炉设备简介及水冷壁防磨防爆治理前运行概况
锅炉设计为单炉膛裤衩型双水冷布风板结构，物料外循环系统布置有4个高温绝热旋风分离器，4个非机械型单回路自平衡式回料阀，对称布置的4个外置床内分别布置有两个低过、高再和两个中过受热面。锅炉给煤系统配置有4条给煤线，采用两级6点给煤方式。排渣系统通过4个滚筒冷渣器来控制锅炉排渣量。锅炉水循环采用单汽包自然循环、膜式水冷壁单段蒸发系统。来自给水加热器的给水进入位于尾部烟道下面的省煤器，然后进入汽包，工质通过下降管进入水冷壁下部集箱，工质从这些集箱进入水冷壁再到达汽包。产生的饱和蒸汽依次经过：包墙过热器、布置在外置床内的低温过热器、布置在外置床内的中温过热器、布置在尾部烟道内的高温过热器，最终供给汽轮机。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂希蔽颐腔褂写罅康难钅灸拘伎帕Ｈ剂虾陀衩捉崭芽帕Ｈ剂铣鍪�。
2009年C修前两台炉水冷壁泄漏共计7次。l号炉水冷壁泄漏3次，2号炉水冷壁泄漏4次，其中包括2号炉C修后启动让管改造焊口泄漏1次，上半年平均每一个月就发生水冷壁泄漏停炉一次，水冷壁的泄漏现象均为局部磨损泄漏。泄漏的水冷壁管顶棚管伴随超温爆管，水冷壁泄漏已经成为影响机组安全稳定运行的一个主要顽疾。
2、水冷壁泄漏规律分析
2009年8月7日2号炉小修后让管改造焊口泄漏，分析主要跟检修质量有关，这1次泄漏在这里不做对比分析。
1号炉2009年2月21日泄漏位置发生在水冷壁密相区与稀相区交界处，水冷壁延伸墙根部鳍片被磨穿，造成水冷壁管与延伸墙之间形成烟气走廊，加剧磨损造成了此次泄漏。l号炉2月21日泄漏位置，如图1所示。
1号炉2009年5月6日泄漏发生在锅炉右侧第三排延伸墙角部（从前向后数）第一根水冷壁管（从前向后数第37根水冷壁管）和延伸墙管，后又发现炉膛顶棚（从前向后数第37根水冷壁管）有一处泄漏。l号炉5月6日泄漏位置，如图2所示。
l号炉2009年6月24日泄漏部位较高，泄漏点位置标高约为36.8 m，在右侧分离器人口前侧。从前数第16根、17根水冷壁管均有漏点，从爆口特征来看，爆口附近有明显的磨损痕迹，爆口部位磨损减薄严重，通过对炉内防磨防爆检查，发现分离器入口处（面向分离器右下方）砌筑料有小部分脱落。l号炉6月24日泄漏位置，如图3所示。
2号炉2009年4月29日泄漏发生在锅炉左侧第一排与第二排延伸墙中部（从前向后数）第二排延伸墙左侧第一根水冷壁管（从前向后数第26根水冷壁管）和延伸墙管，后又发现炉膛顶棚（从前向后数第26根水冷壁管）有一处泄漏。经检查其它夹角部位都有不同程度的磨损，下部缓冲台部位浇筑料也有破损。2号炉4月29日泄漏位置，如图4所示。
2号炉2009年6月5日泄漏发生在锅炉左侧第二排与第三排延伸墙中部（从前向后数）水冷壁管第28根，左侧第二排延伸墙水冷壁管第一、二根后又发现炉膛顶棚（从前向后数第28根水冷壁管）有一处泄漏。2号炉6月5日泄漏位置，如图5所示。
2号炉2009年6月21日泄漏发生在锅炉左侧第一屏延伸墙上弯头水平段，由于该管泄漏后吹损右侧水冷壁第一根管，致使泄漏，该管吹损延伸墙左侧第一根水冷壁管。经检查发现延伸墙上弯头处浇注料部分脱落导致烟气在此处形成涡流，该位置就在分离器进口正下方，此位置烟气流速最快，烟气携带物料冲刷延伸墙第一个弯头导致泄漏。2号炉6月21日泄漏位置，如图6所示。
从泄漏位置来看1号炉的3次泄漏全部集中在右侧水冷壁靠前墙位置，2号炉3次泄漏全部集中在左侧水冷壁靠前墙位置，具有一定的区域性；从泄漏原因来看都是物料冲刷局部磨损减薄所致。
3、运行调整防磨防爆措施
(1)合理进行二次风配比。该公司锅炉二次风分上下两层送人炉膛，下二次风口14个，上二次风口20个，全部布置在炉膛密相区，分段布置主要目的是为了控制炉膛温度梯度与减少NO，的排放。下二次风口每个裤衩腿7个，布置在裤衩内侧5个，前后墙各1个；上二次风口每个裤衩腿10个，每个裤衩腿左右墙各4个，前后墙各1个。所有的二次风由两内两外共4个二次风门控制，每个裤衩腿7个下二次风与裤衩腿内侧的4个上二次风由1个内二次风门控制，前后墙的2个与外侧的4个上二次风由1个外二次风门控制。所以设计的下二次风口与上二次风口比例为14: 20，内外二次风门控制风口比例为22: 12。
2009年6月以前，内外二次风基本按设计值22: 12进行配风。由于2009年上半年两台炉多次发生泄漏，6月23日该公司邀请大唐国际专家、华北电科院专家、锅炉厂专家与设备部和发电部锅炉专业一起开会进行分析，由于泄漏都发生在水冷壁两侧墙，会议决定调整内外二次风配比为4:6，增大外二次风量，将物料尽量向炉膛中心吹，降低两侧墙的贴壁物料浓度，并下发了《风量配比管理规定》指导运行人员调整，目前各参数运行良好。
(2)均匀分配各点给煤与回料。该公司给煤先给到回料腿，然后与回料混合后一起进入炉膛，从整个炉膛来看4个分离器回料口与4个外置床回料口对称布置于炉膛四个角，这样布置就决定了炉膛水冷壁4个角是重点磨损区域。从两台炉泄漏点分布规律来看，全部在靠前墙的位置，所以影响磨损的一个潜在因素就是前后墙落煤量的不均，如果刮板给煤机l号落煤口落煤量大，肯定会造成炉膛内靠前墙物料浓度大，烟气流速快。为了解决这一问题，通过试验确定了不同负荷下刮板给煤机1号落煤口的开度，运行人员根据负荷变化调整刮板给煤机1号落煤口的开度，保证前后墙分离器出口温差不超过20℃，进而保证锅炉四个角给煤与回料均匀。
(3)针对褐煤的燃烧特性，严格执行锅炉低氧燃烧，下发了《氧量控制管理规定》，在保证锅炉正常燃烧、燃烬的前提下将锅炉的烟气量降到最小，降低炉内烟气流速，减小锅炉水冷壁磨损速率。
(4)严格控制入炉石灰石粒度与品质。设专人对买入石灰石进行监督化验，对粒度不合格的进行退货，品质不合格的对供货商进行考核，在二氧化硫排放合格的前提下将石灰石添加量降到最小，从而减小入炉石灰石对水冷壁的磨损。
(5)在机组正常启停与受热面发生泄漏时尽量控制锅炉床温的升降速度在规程规定范围内，防止由于温度变化太快造成炉内耐磨耐火材料膨胀不均发生脱落。
4、设备管理防磨防爆措施
4.1新机验收严把质量关
新建机组水冷壁安装完毕后，会有大量吊耳、角铁、焊口未打磨平整，鳍片漏焊、耐磨耐火材料不平整等问题，这种情况下，一旦机组投入运行，就会在不规整的地方产生涡流、冲刷磨损，此类问题如果不能及时消除，很快就会造成受热面磨损泄漏。针对此问题，2009年两台机组分别安排了为期28天的计划小修，小修最重要的项目就是对水冷壁进行全面的检查与进行防磨改造。检查中发现两台炉水冷壁都存在部分延伸墙水冷壁鳍片未焊，安装期间遗留的吊耳、角钢未彻底清除与打磨、水冷壁上的焊缝与焊伤未打磨。本次小修1号炉水冷壁受热面管及鳍片补焊打磨共计2 277点，2号炉水冷壁受热面管及鳍片补焊打磨共计2 760点，基本上消除了水冷壁基建遗留缺陷。
4.2坚持封停必检的原则
水冷壁泄漏是造成循环流化床锅炉机组非停的主要原因，所以遇有�；囟运浔谀ニ鹎榭鼋屑觳�。重点磨损部位有防磨平台上方两米范围内、炉膛四角、翼墙受热面与水冷壁的交界处、翼墙受热面的上下弯头与穿墙处、分离器入口、回料口与落煤口，时间不足可以只对重点磨损部位进行检查，时间允许应对水冷壁进行全面检查，建立水冷壁磨损检查台帐，每次的壁厚数据进行对比，画出磨损曲线，分析对比减薄速率，找出磨损原因进行有针对性的预防处理。
4.3锅炉水冷壁磨损
循环流化床锅炉水冷壁磨损问题一直困扰着各电厂的生产管理人员，进行有效的防磨技改，尤其是炉膛密相区缓冲台处水冷壁磨损，虽然采取“逢停必查，查必查全”的原则，但始终不能从根本上解决该区域磨损的问题，改造势在必行。目前水冷壁比较有效的防磨措施有加装防磨梁与进行让管改造。
(1)对于密相区上方水冷壁磨损问题，将防磨结构由“软着陆”改为“让管防磨”，进行区域让管防磨，如图7所示。
其难点主要在于水冷壁延伸墙与水冷壁相交处的结构处理，该改造分为两部分，一部分是常规平面区域的让管防磨改造，另一部分就是翼墙与水冷壁的交界处的防磨结构处理。
常规平面区域的让管防磨改造，采用图7改造方式进行。其特点是：通过耐磨浇注料来防止物料直接磨损水冷壁管排，能有效�；に浔谀ニ�。翼墙与水冷壁的交界处的防磨结构改造采用其它方式进行。其特点是：通过翼墙和水冷壁交界处预留一定的间隙，物料沿翼墙下落时，间隙处周围管子均被耐磨浇注料包围，同样防止水冷壁管直接被磨损。
(2)对于密相区以外的水冷壁，磨损呈现整体减薄的趋势，如不采取有效的防护手段，将严重缩短整个炉膛水冷壁管排的使用寿命。针对磨损的特点，采用防磨梁结构来解决水冷壁整体磨损问题。
具体方案是：防磨装置加装在炉膛锥段上方水冷壁上，由销钉和耐火耐磨可塑料形成凸台，即是通过在水冷壁鳍片上焊接销钉，通过销钉将凸台固定在水冷壁上。凸台沿水冷壁高度方向以一定间距水平布置，每层凸台沿炉膛四周布置，一共设置沿炉膛高度方向布置8层凸台。
5、其它防磨防爆措施
(1)防磨防爆检查不能形式化，一定要落实检查范围、检查方法、检查质量，应采防磨防爆小组逐级负责的方式，上一级查到的问题，下一级要受到考核。炉内受监承压部件进行焊接时要加强高压焊工的资质管理，严格执行焊接工艺，所有新焊口必须进行100%无损检测，不合格的焊口必须返工。
(2)加强运行管理及化学监督。为防止因膨胀不匀造成受热面拉伤，机组启、停炉要严格按照规程控制升温、升压速度，运行过程中严格控制参数，防止受热面超温超压。严格执行有关化学监督规程，保证锅炉给水水质及锅炉运行中汽、水品质合格，当汽水品质恶化危及设备安全运行时，要立即报告上级主管部门并采取紧急措施，甚至停炉。
(3)加强吹灰器管理。做好吹灰器冷、热态调试工作，定期调整吹灰器的起吹角，防止因吹灰器卡涩和喷嘴位置不当造成管子吹损。优化吹灰压力与疏水时间。加强吹灰器的巡检和点检工作，发现吹灰器泄漏、卡涩或程控失灵应及时停止吹灰手动推出，避免吹坏受热面及烧坏吹灰器。
(4)爆管原因分析不清不放过。发生爆管后要分析出造成爆管的本质原因，扩大检查范围，彻底处理隐患，不要以抢工期等理由为借口盲目开机，造成相同原因重复爆管。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
(5)建立健全各项规章制度，建立长效管理机制。针对机组投产以来的规律，不断补充完善防磨防爆管理办法和防磨防爆检查范围。加大执行力度，规范检修、维护、运行的行为，制定有效的激励制度，提高检修人员的责任心和积极性，将防磨防爆管理与技术监督、点检定修、绩效考核相结合，形成一套行之有效的管理机制。
(6)落实“四管泄漏”结案制。严格按照“四不放过”原则进行内部结案。生产部门根据爆管频率，定期或不定期召开由公司领导参加的结案分析会，吸取教训，总结经验。
6、取得的效果
通过采取以上的一系列防磨防爆措施，即消除水冷壁基建遗留、运行优化防磨调整与防磨防爆技术改造等，从2009年下半年开始至今，两台机组运行近两年未再发生水冷壁泄漏事故。极大地提高了机组运行可靠性，减少了机组非停次数，为机组的安全稳定运行打下了坚实的基础，2号锅炉2010年更创造了连续运行326天，平均负荷率95%以上的佳绩，两台机组全年完成发电任务36.75亿kWh。
7、结论
受热面泄漏是造成循环流化床锅炉机组停运的主要原因，进行水冷壁防磨防爆治理是提高循环流化床锅炉机组可靠性的主要手段。该公司通过采取消除水冷壁基建遗留缺陷、进行配风与给料运行优化调整与水冷壁防磨技术改造等有效防磨防爆措施，基本解决了循环流化床锅炉受热面容易磨损的问题。通过该公司锅炉水冷壁防磨防爆治理取得的效果与经验，说明大型循环流化床锅炉水冷壁频繁磨损泄漏的问题，通过采取有针对性的防磨防爆治理是能够得到改善的。
