CFB鍋爐爆管原因及解決措施

    一、CFB鍋爐的運行原理
　　CFB鍋爐的英文全稱是Circulating Fluidized Bed Boiler，就是循環流化床鍋爐，它以攜帶大量高溫固體顆粒物料的循環燃燒為重要特征。固體顆粒充滿整個爐膛，處于懸浮并強烈摻混的燃燒，爐膛出口的分離器將爐膛出口的絕大部分高溫的固體顆粒收集，由其下部的回料閥將它們再次送入爐內參與燃燒。
　　循環的燃燒方式，延長了燃料在爐膛內的燃燒時間。與常規的煤粉爐懸浮燃燒過程比較，CFB爐膛內的顆粒濃度遠大于煤粉爐，顆粒與煙氣間的相對速度大，明顯區別于煤粉爐的氣力輸送式的煤粉懸浮燃燒。
　　二、CFB鍋爐爆管頻繁的原因分析
　　鍋爐床料質量低下，不符合設計要求，在循環過程中對管壁產生的磨損大大超出正常范圍。對于CFB鍋爐來說，要想達到理想的運行狀態，床料的質量非常重要。所謂床料的質量，指的是床料的平均粒徑粗細。床料質量高，意味著床料平均粒徑粗細合理，絕大部分床料能參與物料循環。
　　床料粒度過大，正常的一次風量無法將床料吹起，長期運行后大量的大粒度床料將會沉積在床層下部，影響整個床層的流化，使爐內成為死床，床溫、床壓顯示異常，鍋爐參數無法維持，嚴重時會形成結焦。
　  床料粒度過細，將會增加爐內的循環物料量，在分離器分離效率不變的情況下，外循環量增大。床料粒度過細也意味著入爐煤粒度過細，這樣容易造成旋風分離器 的后燃現象，導致分離器出口煙溫高于進口煙溫。在高負荷時分離器內溫度經常達到1000℃以上，容易造成分離器內壁掛焦，影響正常回料循環，嚴重時會造成回料閥的堵塞。隨負荷變化，分離器溫度也會發生大幅變化，對分離器內部澆注料的安全運行也十分不利。床料粒度過細，一、二次風量配比不當，會使大量燃燒不 完全的碳粒子被煙氣帶走，增加飛灰含碳量，降低燃燒經濟性。
　　通常情況下，CFB鍋爐床料顆粒的平均粒度在20～300μm之間，與之相對應的循環灰的平均粒度應在100～150μm之間，粒度質量越好，鍋爐性能越優。
　　鍋爐一、二次風量和配比不正確，尤其是一次風壓、風量過大，影響了鍋爐效率，加劇了水冷壁磨損。CFB鍋爐的風量由一次風、二次風和其他流化風量組成。一次風經爐膛底部的布風板送入爐膛，首先是流化床料，其次提供燃燒初期的氧量供應，將密相區產生的熱量帶到稀相區，維持一定的床層溫度，保證爐膛的熱量傳遞。二次風在布風板之上0.5～3m（下層二次風位置 較低）左右的位置送入爐膛，風速較高、穿透力較強，和密相區未燃盡的碳粒、一氧化碳氣體等混合，提供燃燒所需要的空氣。循環流化床鍋爐的一、二次風量隨鍋爐負荷的變化而變化，其他風量基本保持穩定，不隨鍋爐負荷變化而變化。
　 循環流化床鍋爐的風量控制要求較高，調整原則一般應在一次風滿足流化的前提下，相應地調整二次風。通過調節一、二次風量及配比，使煤在爐膛內充分燃燒。一次風量是保證床料正常流化和調節爐溫的最主要且非常有效地手段之一。一次風量偏少時，一是床料流化不好；二是達不到密相區燃燒需要的氧量，燃料放熱量少，過低時床溫下降；三是從密相區攜帶出的熱量少，也可使床溫升高而發生結焦。當一次風量過大時，從密相區攜帶出的熱量大于燃料燃燒產生的熱量，床溫也要下降，同時，煙氣流速也較大，對受熱面磨損加劇。這主要是由于床料質量低下引起的，一方面床料的粒度過大，另一方面床料中混有巖石等不易燃燒物，當循環量不足時，必然要加大一次風量，但風量過大，就會加劇受熱面的磨損，從而導致鍋爐管壁受損，引發爆管。
　　三、鍋爐爆管頻繁的解決措施
　　提高鍋爐床料的質量。加強煤質管理和監控，從源頭上把關，采購優質煤，減少爐煤中的石塊。發現煤質變化，及時采取有效措施進行優化調整，保證機組繼續安全運行。運行人員應對床溫、床壓測點進行校驗，根據爐內床溫、床壓變化正確判斷爐內的硫化、結焦狀況，并應加強對入煤粒度的監視，燃料、除灰過程建立燃煤粒度超標預警制度，保證入煤粒度合格，一發現粒度不合格，應立即要求燃料進行調整。
　　充分利用從爐膛排出的底渣及正常投用石灰石系統，可大大緩解對管壁的磨損。從爐膛排出的底渣大部分是煤燃燒后的灰渣和少量沙，灰渣的硬度相對沙子小，因此把渣倉中的底渣篩選后打入加沙坑，通過加沙系統加入爐膛作為補充床料，不足部分加新沙，對減輕磨損有很大作用。且根據試驗證明，在循環流化床鍋爐中加入石灰石后，床料中CaSO4含量升高，床料平均硬度下降，對受熱面沖蝕磨損速率明顯降低，因此，正常投用石灰石系統，保證石灰石投用的連續性，石灰石與床料混合后既可解決脫硫問題，又可緩解床料中的沙子對管壁的磨損，防止鍋爐爆管。
　　正確調節鍋爐一、二次風量及配比，保證床料正常流化。CFB鍋爐配風有一次風和二次風，一般一次風與二次風的設計比例為60%～55%和40%～45%，一次風保證物料的流化，二次風保證燃料燃燒所需氧量和物料的充分混合，強化燃燒。在CFB鍋爐的運行中，通過調整一、二次風的配比有效地調整鍋爐的負荷，從而有效地控制爐內的燃燒和傳熱。
　　鍋爐床料質量低、流化不好時，只能加大一次風的運行，維持合理的過量空氣系統，同時減少二次風的開度。由于二次風量較小，上部物料濃度增大，從而引起水冷壁的磨損。運行中在保證流化的前提下，應盡量降低一次風，增大二次風，根據煤質及時做出調整，發現煤質粒度較細時，及時調整一、二次風的配比，增加二次風的比例，降低上部物料濃度，從而減少磨損，減少爆管的可能性。
　　本文分析了CFB鍋爐爆管頻繁的主要原因：一是由于鍋爐床料質量低下所致；二是由于一、二次風量和配比不正確所致。故提高鍋爐床料的質量，正確調節鍋爐一、二次風量及配比才能有效地降低管壁磨損，從而有效地防止鍋爐爆管。
　　另外，對于已發生爆管的鍋爐，要及時更換已損壞的管子和修補已損壞的防磨澆注料層，并定期對機組進 行必要、正確的檢修維護，應加強運行人員對機組的監督和巡檢力度。鍋爐爆管泄露是有一個過程的，在發現有泄漏時就應該有意識 地進行停爐操作，不要等到泄漏量增大后造成鍋爐MFT、機組跳閘。發現鍋爐堵煤、高壓風機壓力等一些參數異常時，運行人員需認真監視相應參數的變化，及早進行調整，避免發生MFT跳閘現象，從而保證機組的安全穩定運行。

    在火電廠鍋爐事故中，受熱面爆管是鍋爐的嚴重事故，對于循環流化床鍋爐來講，這類事故就顯得更為突出。受熱面爆管時，高溫高壓的水汽噴出，鍋爐不能繼續運行，不但要停爐限電，而且會造成設備大面積損壞及人身傷亡。如果停爐處理方法不得當，則停爐后的檢修工作量相當大，因此，合理預防和正確處理受熱面爆管事故對保證鍋爐機組安全經濟運行尤為重要。