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运河发电厂135MW循环流化床锅炉安全运行分析

文档作者：李俊刚文档来源：山东济宁运河发电有限公司		点击数：	更新时间： 2022年11月29日
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2006年2月
第7卷第2期
电力 设 备
Electrical Equipment
Feb．2Oo6
V 01．7 NO．2
运河发电厂135 MW 循环流化床
锅炉安全运行分析
李俊刚
(山东济宁运河发电有限公司，山东省济宁市272057)
摘要：运河发电厂2台SG一440／13．7-M562循环流化床锅炉自投运以来出现了一些问题，如炉内受热面磨损、过热器超
温、冷渣器排渣困难、给煤机堵煤、非金属膨胀节损坏等。文章分析了产生这些故障的原因，并提出了对循环流化床设备进
行整改和运行调整的措施。实践表明，经整改和调整后运河发电厂循环流化床锅炉的安全性和可靠性都得到了一定提高。
关键词：循环流化床；事故分析；发电厂；锅炉
中图分类号：TK229．6 6
1 运河发电厂循环流化床锅炉概况
运河发电厂2台SG一440／13．7。M562锅炉是上海
锅炉厂生产的首批循环流化床锅炉，分别于2OO3年9月
和2004年2月投产运行。该锅炉为超高压中间再热、单
锅筒自然循环流化床锅炉，是上海锅炉厂在引进美国
Alstom技术基础上进行的全套设计。锅炉主要由锅筒、
悬吊式全膜式水冷壁炉膛、绝热式旋风分离器、u型返料
回路以及后烟井对流受热面组成。炉膛上部布置4片水
冷屏和16片屏式过热器，其中，水冷屏对称布置在左右
两侧。炉膛与后烟井之间布置有2台绝热钢板式旋风分
离器。旋风分离器下部各布置1台非机械的u型回料
器，回料器底部布置流化风帽，使物料流化返回炉膛。锅
炉采用两次配风，一次风从炉膛底部布风板、风帽进入炉
膛，二次风从燃烧室锥体部分进入炉膛。锅炉共设有
4个给煤点和4个石灰石给料口，均匀地布置在炉前。炉
膛底部设有钢板式一次风室，悬挂在炉膛水冷壁下集箱
上。本锅炉采用床上启动点火方式，床上共布置4支(左
右侧墙各有2支)大功率点火油枪。同时在炉膛燃烧室左
右两侧各布置1台流化床冷渣器。锅炉锅筒中心标高为
47 000 IBm，G排柱至K排柱的深度为37 200 mm，主跨
宽度为21 000 ITLrn，左右侧副跨宽度均为5 000 ITLITI。
运河发电厂2台循环流化床锅炉的设计、制造、
安装是同步进行的。自机组投运以来相继出现了炉
内受热面磨损、过热器超温、冷渣器排渣困难等一些
故障，影响了机组的安全运行，通过对设备的整改和
运行调整，2台锅炉运行已比较稳定。
2 循环流化床锅炉常见故障分析
2．1 炉内受热面磨损情况
炉内受热面的磨损主要集中在水冷壁四角、密相
区上部过渡区、温度测点周围、炉内悬吊受热面、顶部
与分离器相对位置的水冷壁和过热器，以及焊缝附
近。由于上述位置均处于物料的次密相区和涡流区，
飞灰浓度和速度相对较大，据不完全统计，全国的流
化床锅炉因磨损造成壁厚减薄而爆管的事故占总事
故数的26．41％ 。
(1)流化床区域。锅炉运行1年后大修检查发现，
水冷壁密相区耐磨料过渡部位的水冷壁普遍出现磨损
现象，经测量壁厚最薄处为4．7 InlTl，磨损量达1．8 ITLrn。
(2)炉膛内悬吊受热面。第一、二排的管束磨损较
严重。大修检查发现两侧水冷屏的第— 排管束与侧墙相
对的一面磨损较为严重，经测壁厚最薄处为5．2 thin。
(3)炉膛出口(分离器进口)。大修检查发现分
离器人口处两侧的水冷壁磨损较为严重，特别是与耐
磨材料结合处的1根水冷壁管被冲刷出许多凹坑，深
度为2～3 mm。
2．2 炉内耐磨材料损坏的原因
保温耐磨材料的损坏主要集中在炉内密相区、过
热屏底部、旋风分离器人口及切向位置、旋风分离器的
人口伸缩节、回料器的平行位置等处。损坏主要表现
为脱落和磨损2种情况。造成损坏的原因有多方面：
① 耐磨材料的成分配比不符合要求。配比不合适会使
耐磨材料的稳定性较差，表面硬度减弱，粘结力降低，
导致耐磨材料极易磨损和脱落。此外高温耐压强度指
标也要考虑，有许多种耐磨材料结合剂须在温度
1 200 cc以上烧结后才具有一定强度，否则，强度就很
低，及易被磨损和脱落。② 施工工艺不良。没有严格
按照烘炉特性曲线进行烘炉，施工时预留的膨胀缝不
符合要求或膨胀缝设计存在问题等，因而在运行中极
易出现耐磨材料大片脱落。③ 设计结构不合理。如
抓钉、拉砖钩数量较少，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，运河发电厂2台循
环流化床锅炉的分离器总体设计不是很合理，其墙体
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原设计厚度为304 mm，内层为150 mm厚的高强度耐
磨耐火砖，外层为154 mm厚的耐火保温浇注料，用拉
砖钩将耐火砖拉住。这种结构墙的保温效果较差，经
常会出现墙体坍塌。④ 运行操作不当。在锅炉冷态
启动或停炉冷却时如果温升较大，就会造成耐磨材料
的受热不均匀而产生裂纹甚至脱落。
2．3 过热器超温
2台锅炉自投产以来，屏式过热器冷段和热段出
口温度一直偏高。冷段出口温度最高达475℃ ，比设
计值高50．8℃ ；当一级减温器减温水量为26．1 t／h
时，热段出口温度最高达534℃ ，比设计值高4o．6℃ 。
屏式过热器高温段部分管子南于过热而出现了球墨
化现象。主要原因是：① 炉内设计的过热器受热面较
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⋯ 。
2．4 冷渣器排渣困难
共设置2台流化床冷渣器，布置在炉膛下部两侧
的零米层，从冷渣器侧面的正常排渣口排渣。采用以
水冷为主、风冷为辅的双冷却形式。锅炉总灰量为
14 188．4 kg／h。1台冷渣器的设计底灰排出量为锅炉
总灰量的50％ ，1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℃ ，经过冷渣器的两
个冷却室的冷却，落渣口的出渣温度为150℃ 。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1．2 MPa，流量为80 000 ks／h。
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，因而造成床压升高，被迫减负
荷进行处理；后来出现冷渣器结焦现象，造成停炉。
造成冷渣器频繁堵渣的原因是：
(1)高温结焦。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，因床温过高
而产生结焦。另外，点火过程中投入冷渣器运行，给
煤落人冷渣器内，使冷渣器内发生煤粒再燃，造成高
温结焦。
(2)低温结焦。锅炉长期低负荷运行时，若炉膛流
化不良而造成炉膛局部结焦；或停炉时床料中的煤粒未
完全燃烬，形成低温焦。低温焦块进入冷渣器，在冷渣器
停运及吹扫过程中，以其为内核滚雪球似的长大。
(3)其他原因的结焦：① 锅炉本身的缺陷造成冷渣
器的堵塞。②冷渣器设计缺陷造成的堵塞。③ 冷渣器堵
塞后，不能与炉膛隔离，运行中缺乏清渣手段。④ 运行调
整过程中，对冷渣器运行的关键参数监视不到位。
2．5 给煤机堵煤
锅炉共设4台给煤机、2个原煤仓。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
和疏通。特别是雨季煤湿，堵煤现象更为严重。经过
认真观察分析，认为堵煤现象的频繁发生主要有以下
原因造成的：①人炉煤含水量过大，增加了煤的粘度。
实践证明：当煤的含水量在8％ ～15％ 范围内时粘性
最大，煤在煤仓中极容易结块而产生堵煤现象。② 煤
仓和人口电动门结构不合理。煤仓设计为方锥型，人
口电动门为方型结构，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
坡度减小而容易堵煤。
2．6 非金属膨胀节的损坏
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。造成非金属膨胀节损坏的原因：
① 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 循环流化床设备改造及运行调整
3．1 受热面磨损的解决措施
(1)设备改造。① 拆除水冷壁两侧的床温测点
(约标高26 m)，将测点两侧的让管取直。② 在过热屏
的迎火面加装部分耐磨鳍片，鳍片的两端与管子形成
15。斜角。③ 利用大修机会对炉内部分受热面进行喷
涂。喷涂位置为炉膛四角水冷壁、密相区往上1．5 m
处、焊缝两端各0．2 m处，顶棚往下1．5 m 处和分离
器入口两侧相对应的部位。
(2)运行采取的措施。① 严格控制人炉煤的粒
度和热值。煤粉粒度控制值列于表1。超过表1所示
的范围，视为不合格。细碎机出料粒度总体标准如
图1所示。② 对人炉煤的热值进行严格的取样化验，
确保人炉煤的低位发热量高于校核煤种热值(即大于
19 500 kJ／kg)；发热量小于该值的煤种一律进行掺
烧，防止煤量过大。③ 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，145 Mw 负荷时合理风量
控制在450 t／h左右。④ 在保证料层差压合理分布的
表1 煤粉粒度控制值
筛孔尺寸／mm 通过量占总量的比例／％
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78 电力设备 第7卷第2期
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美国标准筛网编号
图1 中等至高挥发分燃料入炉粒度分布曲线
前提下，降低炉膛差压，使145 Mw 合理床压在
13．4—14．5 kPa。⑤ 煤、风调整应缓慢均匀，不断优化
燃烧调整，降低炉内的扰动。⑥ 在保证蒸汽参数前提
下，控制外循环物料量。⑦ 根据排渣粒度，每运行
360 h置换床料1次 。
3．2 炉内耐磨材料损坏的处理措施
(1)选择有资质的、信誉和质量较好的耐火材料
厂家进行施工，在施工中对施工工艺严格把关，加强
质量监督，对耐磨材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)对旋风分离器切向位置的耐磨材料进行施
工改造，将原有的耐火砖拆掉(部分脱落)，增加Y型
抓钉，并在抓钉上面焊接 mm 的不锈钢网，外层用
60 mm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材料经常脱落，导致该
处的铁板烧红。利用大修机会对该处进行了改造，在
耐磨材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)在屏式过热器和水冷屏下部增加销钉数量。
(5)为了避免发生耐磨材料脱落，每次停炉和启
动时都应严格按照温升曲线进行操作 J。
3．3 过热器超温的处理措施
(1)设备改造。① 将3号炉的热屏和冷屏各去
掉1屏，并在下部增加耐磨材料。② 在4号炉冷屏和
热屏底部增加耐磨料，以减少冷屏和热屏的整体吸热
量。③ 在每屏出口前后两侧的管子处增加耐磨材料，
以减少屏过管子的热偏差。④ 在3、4号炉分离器出
口混合室内悬吊管和隔墙管加装隔热护板，以减少悬
吊管和隔墙管处的辐射热 。
(2)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I、Ⅱ级旁路；必要时开启向空排气
门，以维持主汽压力稳定，保证屏过壁温不超温；② 初
期投煤执行“脉动”给煤的规定，根据床温变化率、氧
量变化情况，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。避免可燃成分在炉内积存
燃烧，使床温失去控制。③ 根据汽温变化情况，及时
投人、调整减温水量 特别注意一级减温水的调整。
以保证屏过热段出口汽温、壁温不超温。④ 给煤稳定
后，根据床温变化率，使床温升至600口I二以上，然后及
时逐一切除油枪运行。要注意停止大油枪对床温的
影响。⑤ 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，合理调节一二次风的
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。⑥ 低负荷时，一次风比例要大；
随床温升高，一次风比例降低。合理调节一、二次风
的比例及二次风门的开度，减小各层床温与分离器进
出口烟温差，减小两侧烟温差。⑦ 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，通过控制床温来控制屏过壁温超温；合理调节一、
二次风的比例及二次风门的开度，以保持氧量；通过
控制分离器出口烟温及两侧偏差的防止对流过热器、
再热器壁温超温。注意协调一、二级减温水的比例，
以保证屏过出口、再热器出口、过热器出口的汽温、壁
温在规定范围内。加强再热器、过热器吹灰。⑧ 当发
现过热器壁温、再热器壁温接近上限或超温时，要加
强责任心，及时进行调整；当调整无效，壁温超温与机
组负荷相矛盾时，应减小锅炉负荷并汇报值长。⑨ 稳
定运行工况下，主、再热汽温保持正常，不允许出现超
过540 cc的现象。减温水调整应缓慢均匀，避免汽温
大幅度变化。⑩ 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。⑧ 当发生高加解列等异常情况时，可适当减负
荷，控制床温上升的速度，防止汽温、壁温超温。
3．4 冷渣器改造及处理措施
(1)设备改造。1)降低冷渣器内的中间隔墙，保
留5块耐火企口砖，高度约400 mm。目的是便于主
室内的渣进入副室，从而白正常排渣口排出。2)降低
正常排渣口的高度。将标高从4．733 m 下降至
3．84 m。具体改造方法是：① 将4．733 m高处的正常
排渣口用厚度8 mm的不锈钢板(1Crl8Ni9Ti)满焊封
住。② 标高3．84 m 处在冷渣器侧墙用风镐开孔
(+273 ram)，孔的直径可稍大些，然后用+273×10的
钢管与原正常排渣管相连。管道规格为+273×10，
材质为Q235-A。管道与冷渣器外箱体之间圆周焊
接，焊缝高度为8 mm。3)在冷渣器回风管上增加手
动隔绝门。增加该手动门有2个作用：一是当炉膛排
渣口被堵塞时可以将该门关闭，利用冷渣风机的风将
排渣口鼓开；二是当冷渣器内结焦或冷却水管道泄漏
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时可以将该门关闭后进行事故处理。4)在冷渣器底
部加装压力测点，根据压力合理控制排渣时间。
(2)运行采取的措施。① 严格将床温控制在850
— 900 oC以内，床温不能超过950 oC。② 每天对人炉
煤进行检验，严格控制人炉煤粒度的均匀性，并保证
粒度不大于10 mm；当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，以保证床料得到良好的流化和床料
中的煤粒燃烬，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
的煤粒燃烬后得到充足的冷却，并严密监视床温不超
过400 oC，如果发现有开温倾向则应加大通风量。⑤ 合
理控制一、二次风配比，保证床料得到充分燃烬和流
化。控制好A、D给煤机的进煤量，使给煤量尽量小一
些，以减少排渣的含碳量和对侧墙水冷壁的磨损。
⑥ 实行间断排渣，保持冷渣器内的床料在一定位置，以
便减少排渣中可燃物含量和床料得到充分的冷却。
3．5 给煤机堵煤的处理措施
(1)设备改造。① 改造原煤仓，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
装由北京派通公司生产的疏松机。② 将给煤机人口
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
发生门后堵煤现象。
(2)运行采取的措施。① 加强人炉煤的掺配，严
格人炉煤的化验制度，将人炉煤的水分控制在8％ 以
内。② 利用低负荷运行期，每周进行1次煤仓低煤位
燃烧，以便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，杜绝杂物进入煤仓而造成堵煤。④如果长时间
停炉，则必须进行空仓燃烧处理，以防止煤在仓内长
时间堆积而造成结块积煤。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 非金属膨胀节损坏时的处理措施
(1)设备改造。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15
iTlln厚度，并采用平滑过渡。② 伸缩缝内部缝塞必须固
定好，并用4,5 mln销钉插入缝塞中，向火侧采用由犯
iTlln不锈钢网制成的“u”型护网，最后焊上导流板。
(2)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”。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，当发现缝塞
和导流板损坏时要及时更换，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
时要及时清理裂缝中的灰，避免锅炉运行时膨胀受限
而损坏伸缩节。
4 结论
循环流化床锅炉因其具有燃料适应性强，低温燃
烧时氮氧化物排放量低，可实现炉内脱硫等优点，因
此近年来循环流化床锅炉得到迅猛发展，循环流化床
锅炉的容量也不断增大，因而需在设计、制造、安装、
运行等方面加大研究。本文讨论的问题均为运河电
厂2台440 t／h循环流化床锅炉运行1年以来出现的
问题。随着对循环流化床锅炉认识的加深和运行经
验的积累，运河发电厂循环流化床锅炉的安全可靠性
和稳定性得到了很大提高。
5 参考文献
[1] 岑可法，倪明江。骆仲泱，等编著．循环流化床锅炉理论设计与
运行．北京：中国电力出版社，1997．
[2] 党黎军编著．循环流化床锅炉启动调试与安全运行．北京：中
国电力出版社。2002．
[3] 李恒，程乐鸣，施正伦，等．循环流化床锅炉中的磨损问题探讨，
全国电力行业CFB机组技术交流论文集(六)，2005：114—124．
[4] 姜述杰，高飞．循环流化床锅炉磨损问题初析，锅炉制造，2002
(3)：15—17．
[5] 王秋兰，赵军，戴希海。等．电力工程专业英语，山东：山东科学
技术出版社，1998．
收稿日期：2005—08—21
作者简介：
李俊刚(1968一)，男，工程师，从事电厂运行、检修管理工作。
(责任编辑张晓燕)
Safe Operation Analysis of 135 MW Circulating Fluidized Bed Boiler in Yunhe Power Plant
U Jun—gang
(Shandong Jhhg Yunhe Electric Power Co．I_／d．，Jhhg 272057，Chha)
Abstract：Several problems ever occnrred on the two SG。440／1 3．7。M562 ckcuhthg finidized bed(CFB)boilers smce they went hato
operation，such as．'wearhg ofheathag surface，overheathag of superheater，difficult to extract slag from slag cooler，clogghag of coalfeeder
and damage of nonmetallic expansion joints etc．This paper analyzes the CSIlSeS of these failures and puts forward the equipment
improvement rneasBl'eS and operation adjustment measures of CFB boilers．Practice shows that，The safety and reliability of CFB boilers
-m Yunhe power plant have been raised f~fly through improvement and adjustment．
Keywords：circuhthag fluidized bed boiler；common faflures；anabrsis；measures

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