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300MW循环流化床锅炉受热面泄露的处理方法及防磨措施

文档作者：欧志中刘少义文档来源：云南大唐国际红河发电有限责任公司		点击数：	更新时间： 2021年11月18日
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第6期
2010年11月
锅炉制造
B0ILER MANUFACTURING
No．6
NOV．20l0
文章编号：CN23—1249(2010)06—0015—04
300MW循环流化床锅炉受热面泄露的
处理方法及防磨措施
欧志中，刘少义
(云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南开远661600)
摘要：介绍了300MW循环流化床锅炉磨损的机理，由于受炉内循环物料的长期磨损造成水冷壁以及外置
床受热面的泄露，重点分析了其受热面泄露的处理原则，方法及注意事项，提出了300MW 循环流化床锅炉受
热面磨损的预防措施。
关键词：循环流化床锅炉；床料磨损；受热面泄漏；预防措施
中图分类号：TK229 文献标识码：A
Handing and Antiwear M ethod of Heating Surface in 300M W CFB
Ou Zhizhong，Liu Shaoyi
(Yunnan Datang International Honghe Power Generation Co．，LTD，Yunnan Kaiyuan 661600，China)
Abstract：It introduces the mechanism of abrasion of 300MW CFB boiler，because of long period of
abrasing by circlating fuel，leakage occurred in the water—cooled wall and heating surface of exterior
heat exchanger，mainly analyses the solving prineipes，meathods and attentions of heating surface
leakage and put foewards the countermeasures of it．
Key words：CFB boiler；abrasion；leakage of heating surface；counterm easures
0 引 言
循环流化床(以下简称CFB)锅炉做为一种
高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术，由于
它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上
具有的独特优势，在近年来得到了快速的发展。
红河电厂作为做为我国国产化第一台和第二台
300MW CFB项目，两台机组分别于2006年6月
和2006年8月通过168小时试运，投入商业运
行，运行两年多以来，1号机组连续运行最长293
天，2号机组连续运行最长142天。
循环流化床锅炉做为一种新的燃烧技术，与
传统煤粉炉相比，由于燃烧原理的不同在运行和
事故处理方面也有很多的不同，下面和大家一同
探讨。
1 设备简介
CFB锅炉可分为两部分。第一部分由炉膛
(流化床燃烧室)、气固分离设备(旋风分离器)、
固体物料再循环设备(回料阀)和外置式换热器
(以下简称外置床)(内部布置有低温、中温过热
器、高温再热器受热面)等组成，上述部件形成了
一个物料外循环回路。 第二部分为尾部对流烟
道，布置有高温过热器、低温再热器、省煤器和空
收稿13期：2010—09—27
作者简介：欧志中，工程师，高级工，从事300MW 循环流化床锅炉集控运行。
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· l6· 锅炉制造 总第224期
气预热器等，与常规煤粉炉相近。
红河电厂锅炉主要由单炉膛，4台高温绝热
旋风分离器、4台回料阀、4台外置床、尾部对流烟
道、4台冷渣器和1台回转式空预器等部分组成。
单炉膛采用裤衩腿、双布风板结构，炉膛内蒸
发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构。
在炉膛上部左右两侧各布置有2个高温绝热旋风
分离器，每个高温绝热旋风分离器回料腿下布置
一个回料阀和一个外置床，分离器分离下来的循
环物料，分别进入回料阀和外置式换热器，再分别
以高温物料和“低温”物料的状态返回炉膛，从而
实现了床温调节和再热汽温调节的目的。
做为大型的循环流化床锅炉，为了解决受热
面布置困难的矛盾，除在锅炉尾部对流烟道中布
置有高温过热器、低温再热器、省煤器、空气预热
器外，将其余的受热面布置在外置式换热器内。
红河电厂4台外置床其中靠近炉前的两个布置有
高温再热器和低温过热器，其主要作用是用来调
节再热汽温；靠近炉后的两个布置有中温过热器
I和中温过热器Ⅱ，其主要作用是用来调节床温。
2 循环流化床的磨损
受热面的磨损是由冲刷、冲击和微震磨损造
成的。水冷壁的磨损主要是由物料、烟气与管束
冲刷引起的，外置床受热面的主要问题是由于微
振造成的传热管壁的磨损。CFB锅炉相对常规煤
粉炉来说，最大的特点是循环物料量大，循环物料
的颗粒大，炉内的扰动强烈，所以受热面磨损程度
大。尤其是炉膛内的水冷壁及水冷壁延伸墙和外
置床内的受热面，在运行的过程中当受热面表面
的耐磨材料磨穿而继续磨损受热面时，就会造成
管壁破裂，形成受热面泄漏事故。
CFB锅炉与常规的煤粉炉相比最大的不同就
是受热面的磨损比较严重，机组绝大多数非计划
停运都是由于受热面泄露所致，主要是炉膛内水
冷壁以及布置在外置床内经常受物料循环磨损的
受热面泄露引起的。由于结构上的不同CFB锅
炉受热面泄露的处理方法与常规煤粉炉也不太相
同，因此值得我们进一步地探讨。而布置在尾部
对流烟道内受热面，由于受到的磨损轻得多，实际
上不经常发生泄漏，即使发生了泄漏，由于对锅炉
内部的燃烧循环并不造成影响，实际的处理过程
与常规煤粉炉相似，在此不进行特别的讨论。
3 循环流化床受热面泄漏的处理
3．1 水冷壁泄漏的处理
首先根据运行参数判断水冷壁是否发生了泄
漏，由于CFB锅炉在实际的运行过程中，即使发
生了水冷壁受热面的泄漏，由于CFB锅炉在运行
时炉膛内部是正压，所以在锅炉本体上并没有像
常规煤粉炉一样开设有观察孔，整个锅炉封闭很
严，同时由于CFB锅炉内部有很多的物料，在运
行时要维持内部物料的流化，建立正常的物料循
环，一、二风机出口的风压维持较高，因此锅炉就
地的噪音比常规煤粉炉要大得多，要通过就地检
查发现水冷壁受热面泄漏实际上比较困难，在实
际运行中曾经发生监盘中已经确认水冷壁受热面
发生了较大的泄漏，但是在就地检查并没有发现
异常，因此，对于CFB锅炉，主要通过分析DCS各
运行参数的变化，以判断水冷壁受热面是否发生
了泄漏。
根据水冷壁泄露程度的大小对炉膛内床料流
化程度、炉膛温度的影响，应采取不同的处理方
法，以减小处理过程中对锅炉汽包造成的影响，在
整个处理的过程中应该加强对汽包上下壁温差的
监视。
3．1．1 现象
1)泄漏的瞬间会引起炉膛负压的突然增大，
引风机出力增加。
2)给水量与蒸汽量相矛盾，泄漏量大时，必
须启动补水泵来维持汽包水位。
3)烟气的含氧量降低。
4)泄漏侧的床温会下降，泄漏量大时会引起
两侧床压的波动。
3．1．2 处理方法
3．1．2．1 如果泄漏量小，汽包水位能够维持，采
取逐步停炉方式
1)锅炉降低至最低负荷，汽压给定值降至9
MPa以下。
2)锅炉降低负荷后，通过冷渣器排出炉膛内
的床料。
3)停止给煤机，一次风量维持在最小流量以
冷却床料，且继续排渣。
4)当床料温度小于300~C，锅炉受压部件没
有过热危险时停炉。
5)将炉膛内的床料完全排空，以防止床料结块。
在实际事故处理过程中，为了缩短检修工期，
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第6期 刘少义，等：300MW循环流化床锅炉受热面泄露的处理方法及防磨措施 ·l7·
考虑到机组的下次启动，实际中并不将全部的床
料排出，而是在事故处理时，通过炉内各参数的变
化，判断出哪侧水冷壁发生了泄漏。一般事故处
理时，降低煤量后，左右维持侧相同的煤量，随着
煤量的降低，床温下降，泄漏侧床温会下降的较
快，同时泄漏侧的床压会显示的比较高，为了维持
正常的流化，两侧床压的平衡，泄漏侧需要维持较
大的一次风量，同侧的一次风门挡板开度会比较
大。在处理的过程中通过调整一次风量，二次风
量将泄漏侧的床料尽量吹至未泄露侧，判断将大
部分的床料吹至未泄露侧后，再将泄漏侧的床料
排出。为了防止水汽进入冷渣器，导致冷渣器内
物料板结，一般将冷渣器的进口管割开，直接将床
料排在地面上。在锅炉未放水之前，尽量以小一
次风量维持炉内床料的流化。锅炉放水以后，待
锅炉冷却后，可停止炉侧风机运行，联系检修进入
炉内进行检查。除了检查泄漏的水冷壁外，同时
确认未泄漏侧的床料是否有板结现象，安排检修
计划。
3．1．2．2 如果泄漏量大，汽包水位低，锅炉M兀'
将动作
1)维持给水量为额定值的15％，向锅炉上
水。
2)观察炉内床料的流化情况，减小一次风量
尽量维持床料的流化，观察炉膛温度的下降情况。
3)若水冷壁泄漏量大，导致泄露测的床料无
法流化，将引起炉膛内温度的急剧下降，此时应密
切监视汽包上下壁温度的变化。
4)水冷壁泄漏量大，床料无法流化，炉膛温
度急剧下降时，严禁用冷渣器排渣，以防止水汽进
人冷渣器，导致冷渣器内物料板结。
5)若由于炉膛内床料不流化，炉膛内温度
低，引起汽包上下壁温差增大时，应停止炉侧风
机，维持一台引风机运行，关闭炉侧风门，这种处
理方法与常规煤粉炉停炉后的处理相类似。
6)风机停运后，锅炉压力接近0时，停止锅
炉给水。
7)待汽包上下壁温差减小后，可启动炉侧风
机对炉膛进行冷却，时间可按常规煤粉炉停炉后
自然通风，强制通风的时间来控制。
8)待炉膛温度下降后，停运炉侧风机，开启
炉膛人孔门，可安排人员对炉膛内板结的床料进
行清理。
9)炉膛内床料清理结束，再次启动前，应启
动一次风机，对炉膛内风帽的流化情况进行检查。
3．2 外置床内受热面泄漏的处理
3．2．1 现象
1)给水量与蒸汽量不符。
2)引风机出力增guo
3)外置床内床料温度降低。
4)泄漏点之后过热器内蒸汽温度上升。
5)由于外置床布置在炉膛的四周，同时在外
置床的两侧均开有人孔门，里面的受热面泄漏时，
就地检查现象一般比较明显，外置床内会听到明
显的泄露声，从人孔门处会有蒸汽泄露出来。
3．2．2 处理方法
1)降低锅炉出力之最低值，降低锅炉的压
力。
2)关闭泄露外置床进口的锥形阀。
3)当床料温度小于3o0℃ ，锅炉受压部件没
有过热危险时停运一次风机，二次风机，维持流化
风机，引风机运行，将泄露外置床内的床料尽快排
出，排完后，停运所有风机。
4)在停运风机前，锅炉受热面内必须维持一
定的压力，以防止外置床内的床料通过泄露的受
热面进人受热面的内部，影响机组的下次启动。
5)炉侧风机停运，外置床内床料排完后，再
安排锅炉的放水。
6)安排人员对泄露外置床进行检查，若泄露
较大，还应安排对炉膛内的床料进行检查，确认是
否板结。
外置床内受热面的处理除防止床料板结外，
应注意防止床料进入受热面内部，造成下次启动
过程中汽水品质的严重不合格，从而延长启动时
间，甚至给锅炉，汽机的运行带来安全隐患。
若发现外置床内受热面是再热器泄漏时，在
处理的过程中，应注意汽机高旁的开度，在炉侧风
机未停，外置床内床料未排完前，应维持一定的开
度，保持一定的再热器压力，防止外置床内的床料
通过泄露的受热面进入再热器的内部，造成下次
启动时汽水品质的严重不合格，这是容易忽视的
地方。
4 预防措施
CFB锅炉中，由于大量高温循环粒子不断流
经燃烧室、分离器和回料阀、外置式换热器，存在
着严重的磨损问题，为使锅炉长期安全可靠运行，
在以下受热面表面采取了防磨措施：
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1)高温绝热分离器及料腿内表面； ．
2)回料阀内表面；
3)高温绝热分离器和对流烟道之问的连接
烟道内表面；
4)下部燃烧室内表面和布风板上表面；
5)水冷壁延伸墙下部外表面；
6)燃烧室出烟口及出口烟道内表面；
7)外置式换热器及冷渣器内表面；
8)尾部对流烟道人口内表面。
虽然CFB锅炉采取了很多防磨措施，但实际
上，锅炉长期运行以后，循环物料磨损耐磨材料对
整个锅炉造成的影响还是比较大的。耐磨材料被
磨穿以后，在没有布置受热面的地方，会造成耐磨
材料外部的钢板超温，再运行可能磨穿锅炉外面
的钢板，磨穿后会有火从磨穿的地方喷出，影响锅
炉的安全运行，严重时锅炉必须进行压火、甚至机
组被迫停运。而在布置有受热面的地方，耐磨材
料磨穿以后，再磨损受热面时，就可能造成受热面
的泄露。针对CFB锅炉的结构特点，很容易判断
出水冷壁及水冷壁延伸墙和布置在外置式换热器
内的高温再热器、低温过热器、中温过热器是经常
受到磨损的的地方，容易发生受热面的泄漏，在实
际的运行过程中证明了这一点。红河电厂从投产
到现在，机组的非计划停运基本都是上述受热面
泄漏引起的。
针对CFB锅炉，在投产运行1～2年后，由于
炉内磨损的日积月累，磨损严重的地方，炉内布置
的浇注料会明显的变薄，而在炉膛的上部及稀相
区，没有浇注料的地方，会直接对炉膛内的水冷壁
磨损，造成水冷壁管壁的变薄。通过大量的针对
炉膛内部磨损的试验研究，分析炉膛内部重要磨
损部位的分布，近年来，通过对炉膛内部的改造，
炉膛内部的磨损有一定的减损，主要采取的方法
主要有两种。
1)在炉内安装水冷壁防磨梁。主要是在炉
膛的稀相区，没有布置浇注料的地方，沿着炉膛的
高度，每隔一段距离布置一层防磨梁，利用多层阻
流板作用，缓解贴壁流物料的下降速度，延长物料
的热交换时间。通过长时间运行的观察，水冷壁
管束上安装了防磨导流梁后，水冷壁管束的磨损
程度明显减弱，延长了水冷壁管的使用寿命，但炉
内安装了水冷壁防磨梁后，由于炉内水冷壁换热
面积相对减少，炉内换热减弱，造成炉膛出口的温
度有所提高，在调节汽温时，减温水量增加，带来
一定的安全隐患。针对水冷壁防磨梁改造后带来
的影响，还在分析研究，目前认为，造成炉内换热
减弱的主要原因，影响最大的是安装在最下层的
一道防磨梁，采取的措施是，相对降低最下层的一
道防磨梁的高度，具体对炉内防磨的影响，还在观
察中。
2)炉内的让管改造。通过长期对CFB锅炉
炉膛内部磨损的观察，发现磨损最严重的地方，是
与炉膛裤衩腿顶部平齐的一圈水冷壁周围的浇注
料，分析原因是：炉膛内循环物料从炉膛裤衩腿向
炉膛上部后，在空间上有一个增大的过程，由于物
料在炉内的内循环，在物料返回的过程中，与炉膛
裤衩腿顶部平齐的一圈水冷壁周围的浇注料是冲
刷磨损最为严重的地方。针对这一现象，有针对
性的增加这一部分区域水冷壁上浇注料的厚度。
具体的方法是：将这一段大约80 cm高的水冷壁
向外拐出一部分的距离，然后在炉内再打浇注料，
与其它的地方保持平齐，这样这一段浇注料的厚
度就增加了，达到了保护这一段水冷壁的目的。
5 结束语
通过以上的分析，当发现CFB锅炉受热面存
在泄露时，处理过程应该尽量的迅速果断，以避免
大量的汽水泄露至炉膛及外置床，造成内部大量
的床料板结，风帽堵塞，大面积受热面损坏，给整
个检修的过程带来困难，延长检修工期。同时根
据水冷壁泄露程度的大小对炉膛内床料流化程
度、炉膛温度的影响，应采取不同的处理方法，以
减小处理过程中对锅炉汽包造成的影响，在整个
处理的过程中应该加强对汽包上下壁温差的检
查。外置床内受热面的处理除防止床料板结外，
应注意防止床料进人受热面内部，造成下次启动
过程中汽水品质的严重不合格，从而延长启动时
间，甚至给锅炉，汽机的运行带来安全隐患。实践
证明，采取以上处理措施是可行有效的，为大型
CFB机组的安全稳定运行提供了技术支持。
参考文献
[1] 任永红．循环流化床锅炉实用培训教材．中国电力
出版社，2007．
[2] 刘恒宇．300MW循环流化床锅炉运行说明书．哈尔
滨锅炉厂有限责任公司，2005．
[3] 路春美．循环流化床锅炉设备与运行北京：中国电
力出版社，2003．

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