安徽省科力热能设备工程有限公司

锅炉常见故障分析及解决方案（燃烧器）

　　1.1　各部位磨损机理分析

　　1.1.1　流化床区域

　　在燃烧室中，从床的底部至固体颗粒膨胀起来的床层界面称为流化床。要使流化床上的固体颗粒保持悬浮沸腾状态，使煤粉颗粒得以充分有效地燃烧，从炉底布风装置出来的空气流必须具有足够的速度、强度和刚度，以在支撑固体颗粒料层的同时，产生强烈的扰动，研究发现，当床料密度ρs（1-ε）=8-10kg/m3时（ρs颗粒密度，ε空隙率），床内细颗粒就会聚成大粒子团，团聚后的粒子团由于重量增加体积加大，以较大的相对速度沉降，并具有边壁效应，使流化床中气固流动形成近壁处很浓的粒子团以斜下切向运动，下降到炉壁回旋上升，颗粒彼此之间以及与炉壁之间进行频繁的撞击和摩擦，使炉壁出现了严重的磨损。

　　锅炉运行一年后大修检查，发现水冷壁密相区耐磨料过度部位的水冷壁普遍出现不同程度的磨损，经测厚最薄为4.7mm，磨损量达1.8mm。

　　1.1.2 　炉膛内悬吊受热面

　　布置在炉膛内的过热器等受热面，所处的位置是烟气流必经通道，高浓度、高速度的飞灰颗粒，大大地增加了在单位时间内颗粒对受热面的撞击率，我们知道，管壁表面的磨损量是与撞击率以及流速成正比：

　　T∝ （ηkω3/2g）τ

　　式中：T ??管壁表面的磨损量，单位为g/m3

　　τ时间，单位为s

　　g 重力加速度，g=9.18m/s2

　　ω 飞灰速度，可认为等于烟气流速，单位为m/s

　　κ 烟气中飞灰浓度，单位为g/m3

　　η 飞灰撞击率

　　因此，布置在炉膛内的悬吊受热面，特别是第一、二排的管束，磨损较严重。

　　锅炉运行一年后大修检查，发现两侧水冷屏的第一排管束与侧墙相对的一面磨损较为严重，经测厚最薄壁厚为5.2mm。

　　1.1.3　炉膛出口（分离器进口）

　　炉膛出口处烟气流流通截面骤降，并使粒径d50为40～70μm的固体颗粒加速到最大速度，以满足分离器所需分离临界速度，不同结构的分离器有着各自不同的临界速度，据我们了解，一般这一临界速度达25m/s左右，这样高速度的固体颗粒在炉膛出口转弯处（俗称靶区）将产生较大的离心力，强烈地冲刷炉膛出口管，同时，高密度的灰粒在与管表面碰撞时，使金属显微颗粒克服分子之间的结合力，使本已处在高温处的局部管表面温度升高引起该处金属变软，使金属颗粒更易与母体分离产生磨损。

　　锅炉运行一年后大修检查，发现分离器入口两侧水冷壁磨损较为严重，特别是与耐磨料结合处的一根水冷壁管冲刷出现许多凹坑，深度达2~3mm。

　　1.2　设备改造情况

　　针对炉内受热面磨损严重的问题我们采取了如下措施：

　　（1）将水冷壁两侧的床温测点（约标高26米）拆除，将测点两侧的让管进行取直。

　　（2）我们在过热屏的迎火面加装了部分耐磨鳍片，鳍片的两端与管子的角度磨成150斜角。

　　（3）考虑到流化床锅炉的特殊性和受热面磨损的普遍性，我们利用大修机会对炉内部分受热面进行了喷涂。喷涂位置为炉膛四角水冷壁、密相区往上1.5米、焊缝两端各0.2米，顶棚往下1.5米和分离器入口两侧相对应的部位。

　　1.3　运行采取的措施

　　（1）循环流化床锅炉受热面磨损速率与颗粒速度的三次方和颗粒粒径的平方呈正比，为了减少磨损必须严格控制入炉煤的粒度和热值，细碎机出料粒度总体标准，超过标准范围，视为不合格。

　　（2）对入炉煤的热值进行严格的取样化验，确保入炉煤的低位发热量高于校核煤种即大于19500KJ/Kg,发热量小于该值的煤种一律进行掺烧，防止煤量过大。

　　（3）由于我们公司现在的煤种的热值很难达到校核煤种的热值，为了减少飞灰磨损带来的危害，保证烟速在规定的范围内，决定对入炉煤进行定量燃烧，严格将燃料耗量控制在69t/h以下。

　　（4）炉内受热面的磨损与运行人员的调整有很大的关系，一、二次风的配比和物料浓度对受热面的磨损有直接的影响，在保证炉内床料流化良好的前提下，减小总风量，145MW合理风量在450t/h左右。

　　（5）在保证料层差压合理分布的前提下，降低炉膛差压，145MW合理床压在13.4~14.5KPa左右。

　　（6）根据燃烧工况，合理控制风量配比，减小“多余”风量的送入。

　　（7）煤、风调整应缓慢均匀，精心监视，降低炉内的扰动。

　　（8）高负荷，在保证蒸汽参数前提下，控制外循环物料量。

　　（9）根据排渣粒度每360运行小时置换换床料一次。

　　（10）开展各种活动，不断优化燃烧调整，丰富经验，提高机组安全、经济性。

　　2　炉内耐磨料损坏

　　非金属耐磨材料，由于热震稳定性好，施工维修简单，是循环流化床锅炉中应用最多的耐磨材料，从整台锅炉的经济比较来说也占了相当大的比例。非金属耐磨材料有定形制品与不定形制品，定形制品以预制品和砖为主，而砖在循环流化床锅炉中大面积的耐磨墙体应用较多，如分离筒、回料器，尾部烟道等，目前常用有硅线石砖、锆铬刚玉砖、碳化硅砖等。不定形制品有喷涂料、耐磨耐火可塑料、耐磨耐火捣打料、耐磨耐火浇注料等。

　　耐磨耐火可塑料，是由耐火骨料、结合剂和液体组成的混合料。交货状态为具有可塑性的软坯状或不规则形状的料团，可以直接使用，主要结合剂可以为陶瓷、化学结合剂。以捣打（手工或机械），震动、压制或挤压方法施工，在高于常温的加热作用下硬化，耐磨耐火捣打料的组成基本与耐磨耐火可塑料相同，所不同是耐磨耐火捣打料，一般来说均在现场调配，用多少配多少，最适用于用量不大的修补，而耐磨耐火可塑料，不宜久存，特别是开封后极易硬化，故较适用于用量较大的批量施工。如悬吊在炉膛内的受热管束，使用现存的可塑性软坯在管节距之间捣打挤压，即密实又施工方便。

　　耐磨耐火浇注料是由耐火骨料和结合剂组成的混合料。交货状态为干状，加水或其他液体调配使用。主要结合剂为水硬性结合剂，也可以采用陶瓷和化学结合剂，以浇注、震动的方法施工，无需加热即可凝固硬化。

　　保温耐磨料的损坏主要集中在炉内密相区、过热屏底部、旋风分离器入口及切向位置、旋风分离器的入口伸缩节、回料器的平行位置，其损坏主要有脱落和磨损两种情况，造成上述损坏的原因是多方面的。

　　2.1　耐磨料损坏的原因

　　耐磨料的损坏主要有以下原因造成：

　　（1）有些耐磨料其本身的成分配比不符和要求，使耐磨料的稳定性达不到设计要求，表面硬度减弱以及粘结力降低，耐磨料极易磨损和脱落。

　　耐磨材料的的物理化学性能非常重要。一般来说，耐磨材料的耐压强度、抗折强度、耐磨性、热震稳定性和重烧线变化是主要的考虑指标，同时，高温耐压强度指标也要考虑。有许多种耐磨材料结合剂须1200℃以上温度烧结后才有一定强度，在1200℃以下使用，因耐火材料达不到烧结温度而导致强度很低，因此，在流化床锅炉上选用效果不理想。

　　（2）施工工艺不良也容易造成耐磨料的损坏，在施工中没有严格按照料水（或磷酸结合剂）浓度进行合理配比，耐磨料中水分较大或者没有严格按照烘炉特性曲线进行烘炉、施工时欲留的膨胀缝不符和要求或膨胀缝设计存在问题等，在运行中极易造成耐磨料大片脱落。

　　（3）设计结构不合理也会造成耐磨料脱落，例如：抓钉、拉砖钩数量较少以及设计强度较低都会造成耐磨料大面积脱落。

　　从目前情况来看，我公司两台循环流化床锅炉的分离器总体设计不是很合理；该墙原设计厚度304mm，内层为150mm厚高强度耐磨耐火砖，外层为154mm厚的耐火保温浇注料，用拉砖钩将耐火砖拉住。该结构的墙保温效果差，经常造成墙体塌落，现在设计中常设计成棋盘式结构，效果较好。

　　（4）运行操作不当也会造成耐磨料脱落，耐磨材料随温度的升降，产生膨胀或收缩，如果此膨胀或收缩受到约束，材料内部就会产生应力。耐磨材料属非均质的脆性材料，与金属制品相比，由于它的热导率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力破坏能力差、抗热震性较低，在冷启动锅炉和停炉冷却时如果温升较大，就会造成耐磨料的受热不匀产生裂纹而脱落。

　　2.2　针对耐磨料损坏所采取的措施

　　（1）对耐磨料进行了招标，选择有资质的、信誉和质量较好的耐火材料厂家进行施工，在施工中严格施工工艺，加强质量监督，对耐磨料的成分进行不定期抽样检查，对不合格的产品一律拒绝使用。

　　（2）旋风分离器切向位置的耐磨料，飞灰碰撞积率最大、烟速和烟温最高，磨损最严重、三维热膨胀最大。我们对该处的耐磨料进行了施工改造，将原有的耐火砖拆掉（部分脱落）增加了Y型抓钉，并在抓钉上面焊接了φ6mm的不锈钢网，外层用60mm的高温硅酸铝棉毡，中间用微孔保温砖，内层附以150mm厚的耐磨捣实料，经过8个多月的实际运行，保温效果和强度都非常好。

　　（3）回料器的水平段耐磨料经常脱落，致使该处的铁板烧红，我们利用大修机会对该处进行了改造：在耐磨料最内层加装了成型的碳化硅预制板，该板耐高温，抗磨损冲刷，使用效果比较好。

　　（4）对屏式过热器和水冷屏在下部增加了销钉数量。

　　（5）为了避免出现耐磨料脱落的现象发生，每次停炉和启动，都应严格按照温升曲线进行操作。

　　3　过热器超温

　　#3、4炉自投产以来，屏式过热器冷段和热段出口温度一直偏高，在135MW冷段出口温度最高达475℃，比设计值高出50.8℃在一级减温器减温水量26.1t/h时，热段出口温度最高达534℃，比设计值高出40.6℃，其中＃3、4炉屏式过热器高温段部分管子由于过热出现了球墨化现象。

　　3.1　原因分析

　　（1）在锅炉设计时，由于设计人员比较保守，造成炉内过热器受热面较多。

　　（2）在锅炉设计时，没有考虑分离器出口混合室内悬吊管和隔墙管的辐射吸热量。

　　（3）燃用煤种偏离设计煤种较大。

　　（4）运行中风量配比偏差较大。

　　3.2　设备改造

　　（1）#3炉分别将热屏和冷屏去掉了一屏，并在下部增加了部分耐磨料。

　　（2）#4炉在冷屏和热屏底部增加了部分耐磨料，以减少冷屏和热屏的整体吸热量。

　　（3）为了减少屏过管子的热偏差，分别在每屏出口前后两侧的管子增加了部分耐磨料。

　　（4）为了减少悬吊管和隔墙管处的辐射热，分别将#3、4炉分离器出口混合室内悬吊管和隔墙管加装了隔热护板。

　　3.3　运行采取的措施

　　（1）点火过程中，运行油枪应雾化着火良好，燃烧器风量适当；冲转并列时，调整回油门开度、调节ⅠⅡ级旁路，必要时，开启向空排气门，维持主汽压力稳定，保证屏过壁温不超温，必要时减少油枪投入数量。

　　（2）并列后初期升负荷，保持高压调门全开，使汽压、汽温、负荷按规程规定上升，宁慢勿快，监视屏过壁温变化。

　　（3）初期投煤执行“脉动”给煤的规定，根据床温变化率、氧量变化，确已着火方可连续少量给煤，否则稳定电负荷提高床温后重新投煤。给煤量缓慢均匀增加，使汽压稳定升高，注意一二次风量的调整。避免可燃成分炉内积存燃烧，床温失去控制。

　　（4）根据汽温变化情况，及时投入、调整减温水，特别注意一级减温水的调整，保证屏过热段出口汽温、壁温不超温。

　　（5）给煤稳定后，根据床温变化率，床温升至600℃以上，及时逐一切除油枪运行，注意停止大油枪对床温的影响。

　　（6）升负荷过程中，注意炉膛进出口差压、炉膛上下床压、回料器压力的变化，合理调节一二次风比例，及时排渣置换床料，保证稀相区燃烧份额，控制床温及升负荷速度。

　　（7）低负荷时，一次风比例大，随床温升高，一次风比例降低，合理调节一二次风比例及二次风门开度，减小各层床温与分离器进出口烟温差，减小两侧烟温差。

　　（8）防止过热器、再热器壁温超温，应烟气侧与蒸汽侧调整相结合；升负荷过程中，应以烟气侧为主，调整减温水为辅。

　　（9）高负荷时，严格按规程规定调节床温，均匀给煤，根据煤质，适当提高床压，通过控制床温控制屏过壁温超温；合理调节一二次风比例及二次风门开度，保持氧量，通过控制分离器出口烟温及两侧偏差防止对流过热器、再热器壁温超温。

　　（10）高负荷时，注意协调一、二级减温水比例，保证屏过出口、再热器出口、过热器出口汽温、壁温在规定范围内。

　　（11）高负荷时，加强再热器、过热器吹灰，不允许为汽温而造成壁温超温，当发生保持汽温额定与壁温超温相矛盾时，优先保证过热器、再热器壁温不超温，尽可能提高汽温，并满足主、再热汽温差<27℃，主（再热）汽温A、B两侧之差<14℃的规定。

　　（12）当发现过热器壁温、再热器壁温接近上限、或超温时，加强责任心，及时调整，不等不靠；当调整无效，壁温超温与机组负荷相矛盾时，减小锅炉负荷并汇报值长。

　　（13）稳定运行工况下，主、再热汽温保持正常，不允许超过540℃的现象出现。减温水调整应缓慢均匀，避免汽温不允许大幅度变化。

　　（14）当发生断堵煤恢复时，缓慢增加给煤量，控制床温、汽压缓慢稳定上升，并注意对汽温、壁温的监视。

　　（15）当发生高加解列等异常情况时，可适当减负荷，控制床温上升速度，防止汽温、壁温超温。

　　3.4.1　冷渣器排渣困难

　　本台锅炉共设置两台流化床冷渣器，分布于炉膛下部两侧，布置在零米层，采用以水冷为主、风冷为辅的双冷却形式，锅炉总灰量为14188.4kg/h，一台冷渣器的设计底灰排出量为锅炉总灰量的50%，一台冷渣器即能满足锅炉正常运行的需要。冷渣器的进渣温度为880°C，经过冷渣器的两个冷却室的冷却，落渣口的出渣温度为150℃，而冷却室蛇形管中的水温从35℃加热到70℃左右再引出到汽轮机的回热系统。冷却水的进口温度为35℃，压力为1.2MPa，流量为80000kg/h。设计从冷渣器侧面的正常排渣口排渣。

　　运河发电厂自投产以来，频繁发生冷渣器堵渣现象，炉膛床料无法排出，造成床压升高，被迫减负荷进行处理；后期出现冷渣器结礁现象，造成停炉。

　　3.4.2　原因分析

　　造成冷渣器频繁堵渣的原因主要有以下三点：

　　3.4.2.1　高温结礁

　　（1）床温过高造成结礁

　　（2）细碎机未及时调整，粗细煤粒的分布不合理，造成密相区燃烧份额加大，床温提高结礁。

　　（3）点火过程中投入冷渣器运行，给煤落入冷渣器内，使冷渣器内发生煤粒再燃，造成高温结礁。

　　3.4.2.2　低温结礁

　　（1）停炉时床料中煤粒未完全燃烧尽，产生低温结焦，焦块进入冷渣器内。

　　（2）配风不合理和锅炉长期低负荷运行，炉膛流化不良可能造成炉膛局部结焦。

　　（3）炉膛内流化不良，存在部分死区，易使低温焦块生长。

　　（4）低温焦块进入冷渣器中，在冷渣器停运及吹扫过程中，以其为内核滚雪球似的长大，形成低温焦。

　　3.4.2.3　其它原因结焦

　　（1）锅炉本身缺陷造成的冷渣器堵塞：如炉膛内有渣块、落渣管处的风帽堵塞、落渣管中耐火材料脱落等易造成结焦堵塞。

　　（2）冷渣器设计缺陷：冷渣器中间隔墙过高，较大的渣料由于流化困难，很难被从Ⅰ室吹到Ⅱ室。

　　（3）渣器堵塞后，不能与炉膛隔离，运行中没有清渣手段。

　　（4）运行调整过程中，冷渣器运行关键参数的监视不到位。

　　3.4.3　设备改造情况

　　（1）将冷渣器内的中间隔墙降低，保留5块耐火企口砖，高度约400mm。目的是便于主室内的渣进入副室，从而自正常排渣口排出。

　　（2）降低正常排渣口的高度。即：将标高从4.733米下降至3.84米。做法：a、将4.733米高处的正常排渣口用厚度8mm的不锈钢板（1Cr18Ni9Ti）满焊封住。B、标高3.84米处在冷渣器侧墙用风镐开孔ф273mm，孔的直径可适当稍大，然后用ф273x10的钢管与原正常排渣管道相连。管道规格：ф273x10，材质：Q235-A。管道与冷渣器外箱体之间圆周焊接，焊缝高度8mm。

　　（4）在冷渣器回风管上增加手动隔绝门。增加该手动门有两个作用：一是当炉膛排渣口堵塞时可以将该门关闭，利用冷渣风机的风将排渣口鼓开；二是当冷渣器内结礁或冷却水管道泄漏时可以将该门关闭后进行事故处理。

　　（5）在冷渣器底部加装了压力测点，根据压力合理控制排渣时间。

　　3.4.4　运行采取的措施：

　　（1）严格控制床温，将床温控制在850℃~900℃，严禁床温超过950℃。

　　（2）每天对入炉煤进行检验，严格控制入炉煤粒度的均匀性，并保证粒度不大于10mm，发现有超标情况时应及时更换细碎机锤头。

　　（3）冷渣器投运时，选择床温达到600℃时，应平缓投入，保证床料得到良好的流化和床料中的煤粒燃尽，使冷渣器不致受到过度热应力的损坏。

　　（4）在停炉熄火后，应加强炉内通风以保证床料中的煤粒燃尽和得到充足的冷却，并严密监视床温不得超过400℃，如果发现有生温倾向应加大通风量。

　　（5）合理控制一、二次风配比，保证床料得到充分燃尽和流化。

　　（6）合理控制A、D给煤机的进煤量，使A、D给煤机的给煤量尽量小一些，一方面可以减少排渣的含碳量，另一方面可以减少侧墙水冷壁的磨损。

　　（7）实行间断排渣并保持冷渣器内的床料在一定位置，以减少排渣的可燃物含量和使床料得到充分的冷却。

　　3.5　给煤机堵煤

　　本台锅炉共设四台给煤机两个原煤仓，一个原煤仓分别对应两台给煤机，自标高30米至22米为一体，自22米向下至18.5米分成两个金属煤斗分别与两台给煤机连接。每台给煤机所连接的煤斗设有4台空气炮。原煤仓设计形状为方锥型， 12mm厚的Q235钢板，内衬3mm不锈钢板；煤斗下部收口为方型，安装电动插板门，由“天方地圆”收成圆筒，接入给煤机。自投产以来，频繁发生给煤机堵煤、断煤现象，仓壁挂煤严重，虽经空气炮疏松但无明显效果，只能用人工进行敲打和投通。特别是雨季煤湿，堵煤现象更为严重。

　　3.5.1　原因分析

　　经过认真观察分析，认为堵煤现象的频繁发生主要有以下原因造成：

　　（1）入炉煤含水量较大，增加了煤的粘度。实践证明：当煤的含水量在8%~15%范围内粘性最大，煤在煤仓中极容易结块产生堵煤现象。

　　（2）煤仓和入口电动门结构不合理：煤仓设计为方锥型，入口电动门为方型结构，两台给煤机共用一个原煤仓。中间分叉后变两个煤斗接入给煤机，由于仓壁四角产生“双面摩擦”和挤压，越接近下煤口部位摩擦力和挤压力会越大，所以在四角部位积煤特别严重。电动插板门后为“天方地圆”结构，由于设计时预留高度太短，所以收缩太快，造成坡度减小容易堵煤。

　　3.5.2　设备改造情况

　　（1）对原煤仓进行了改造，从原煤仓的分叉处往下由方型改为圆形结构，分三节形成双曲线型结构，内贴高分子PST板，去掉空气炮，每个煤斗对称加装了由北京派通公司生产的疏松机。

　　（2）将给煤机入口电动插板门更换为双向液压门，该门为圆形桶体结构，采用液压双向插板设计，相对开关。由于门的内壁为圆柱型结构，从而减少了煤和门壁的摩擦，避免了门后堵煤现象的发生。

　　3.5.3　运行采取的措施

　　（1）加强入炉煤的掺配，严格入炉煤的化验制度，将入炉煤的水分控制在8%以内。

　　（2）每周利用低负荷运行时，进行一次煤仓低煤位燃烧，以便于将积在煤仓四周的积煤“清理”干净。避免长期满煤运行造成的四角积煤。

　　（3）加强上煤巡检制度，杜绝杂物进入煤仓造成堵煤。

　　（4）如果长时间停炉，必须进行空仓燃烧处理，防止煤在仓内长时间堆积造成结块积煤。

　　（5）遇到雨天和煤湿时，煤仓上煤应采取低煤位、勤上煤的办法，始终让煤位在较低状态下运行，避免湿煤在仓中结块。

　　3.6　非金属膨胀节的损坏

　　就SG?440/13.7?M562循环流化床锅炉总体而言，炉膛与旋风分离器进口烟道之间、分离器与旋风分离器出口烟道之间、出口烟道与尾部前墙入口之间、分离器与直管之间、回料器入炉斜管与回料弯管之间、冷渣器进渣管与冷渣器箱体之间及回料管与箱体之间皆有非金属柔性膨胀节，以解决从冷态到热态两者之间的三维的相对位移。

　　自投产运行以来，炉膛与旋风分离器进口烟道之间的非金属膨胀节，经过几次停炉检查发现伸缩节导向板部分变形、烧坏，且磨损较为严重，以至于部分缝塞和高温棉被烟气吹跑，虽经多次处理但始终没有达到满意的效果。

　　3.6.1　原因分析

　　（1）现场施工时，没有严格按照施工要求进行施工，伸缩缝内的缝塞质量较差致使缝塞经常被抽走。

　　（2）所用的导流板耐温性能较差，经常发生过热变形。

　　（3）运行操作不当造成该处“负压”过大，致使缝塞被烟气带走。

　　（4）伸缩节前后耐磨料脱落，造成伸缩缝内缝塞失效。

　　3.6.2　其它防范措施

　　（1）加强运行监督，确保分离器入口的压力保持在“微正压”运行。

　　（2）利用停炉机会对伸缩节进行检查，及时清理伸缩缝内的积灰，发现缝塞和导流板损坏时要及时进行更换处理，防止缺陷扩大。

　　（3）伸缩节前后由于运行膨胀不匀会出现纵向裂纹，每次停炉时要对裂纹中的灰及时进行清理，避免炉运行时膨胀受限而损坏伸缩节。

　　3.6.3　设备改造情况

　　（1）伸缩节仍然采用上锅厂原设计的“Z”型结构，伸缩节前两侧墙比伸缩节后增加15mm厚度，并采用平滑过渡。

　　（2）伸缩缝内部缝塞必须固定好，并用φ5mm销钉插入缝塞中，向火侧采用φ2mm的不锈钢网制成的“U”型护网，最后焊上导流板。

　　不锈钢网和导流板材质为1Cr25Ni20Si2耐高温材料。