循环流化床锅炉风帽损坏原因分析

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循环流化床锅炉风帽损坏原因分析

作者：刘海

来源：《科技视界》2015年第12期

【摘 要】本文对循环流化床锅炉风帽破损情况从锅炉启动、运行调整、停运后的检查、风帽材质等方面进行分析和探讨，并提出一些合理化建议，对具有同类型锅炉设备有一定的指导意义。

【关键词】循环流化床锅炉；风帽；破损；分析；措施

1 系统概要

京玉发电公司安装两台由上海锅炉厂制造的锅炉，额定负荷330MW下蒸汽流量为1063t/h，锅炉布风板布置在水冷密封风室上部，上部安装1026个风帽，材质为ZG8Cr33Ni9N，这些风帽运行中承受700℃～1000℃高温。在锅炉运行一段时间后，出现风帽泄漏异常，时间长的一个月后即可开始泄漏，短的一周后就开始泄漏。

2 循环流化床锅炉炉膛内风帽的作用

风帽的作用及工作环境：

风帽作为循环流化床锅炉的布风装置，对锅炉的安全经济运行起着关键性的作用。风帽主要工作在700℃～950℃的“炉渣包围层”中运行，同时其外部受着炉渣的活动摩擦，内部受着250℃～290℃、300Nm3/h的一次热风的冲刷磨损，风帽内外受到的热应力较大。京玉发电公司循环流化床锅炉内的风帽是钟罩式风帽，这种风帽的特点是风帽孔径较大、风帽出孔风速也比小风帽高，所以当流化床达到临界流化以后湍流强度比较大。一般大风帽的使用寿命相对比较长一些，通常一台锅炉的整体风帽使用寿命为2年，一些电厂的煤质、煤粒度控制得当，能用到4年而不必进行大面积的更换。另外，钟罩式大风帽与风管基本采用拔插式的连接方式，检修、更换工作相当方便、快捷，也不必破坏浇注料。

3 风帽泄漏带来的危害

（1）大量温度在700℃～900℃的红渣漏入一次风室及母管内，当大量红渣漏入风室母管时，堵塞一次风母管至风室入口处，使进风量减少，导致锅炉系统不能正常运行。

（2）一次风室三个入口风量不均匀、不平衡，可能造成床压偏差，导致炉内床料“翻床”，漏入的红渣可能导致一次风母管与风室膨胀节烧红损坏。

（3）为了维持机组运行，人为地在一次风室母管处装设临时排渣门将管内的红渣排出，在排出、倾倒炉渣的过程中，极易造成人员烫伤。 龙源期刊网

（4）大量的热渣落入风室母管，不能再进行循环放热，导致这部分炉渣储存的热量损耗掉，锅炉效率降低。

（5）由于每天定期进行排渣，导致锅炉区域烟雾、灰尘较多，环境卫生难以保持。

由锅炉风帽泄漏带来的危害特别严重，为此不得不引起各级技术人员的高度重视。

表1 1号、2号锅炉风帽损坏情况统计

4 风帽泄漏原因分析

在锅炉停运后，对炉内风帽进行检查，几乎每次均有损坏的风帽。从以往损坏的风帽外观现象观察，主要有磨损、烧损、砸损、腐蚀等特点，而主要原因都是有磨损、烧损综合性原因引起，现就这些异常情况，逐一进行分析。自投产以来，风帽损坏数量及各种损坏类型的比例情况。

4.1 锅炉启动过程中，燃油量过大，对风帽烧坏

本锅炉系统原设计无床下油枪系统，后在检修技改过程中，增设了四支蒸汽雾化、回油可调式床下油枪系统，每支油枪最大出力为0.8t/h。经过改造后的燃油系统，能够使锅炉启动过程中，升温升压速度加快，缩短启动时间，同时锅炉耗油量大大降低，每次机组启动耗油量由原来的24t/h降低至12t/h，基本降低了50%，但由此带来的锅炉运行中风帽漏渣现象也特别突出。

每次锅炉启动过程中，床下油枪供油量最大量控制，控制在0.5t/h油量下，同时供油量缓慢逐步加大，可杜绝风帽的烧损。比如：某锅炉于12月3日启动过程中，投入床下12号、14号油枪进行升温升压，在机组并网运行仅一周后，就出现床下14号油枪上部的风帽处漏渣现象，在机组停运后检查该处共有15个风帽出现破裂、磨薄现象。

另外，在锅炉运行中，若风帽内个别风道被大块物料堵塞，这样通风不畅的地方将不能被冷却，在机组高负荷运行、床温较高的情况下，可能造成局部被烧损。

4.2 锅炉运行中床料频繁“翻床”对风帽磨损严重

锅炉运行中，若床压、一次风室压力控制不当，可能使床料频繁地进行波动、摆动，即所谓的“翻床”，这种翻床的幅度、频率都会直接影响到床料对风帽的磨损程度。

（1）与进入炉内的燃煤颗粒大小有关，导致床上颗粒分层，粗颗粒较多，沉积在风帽层、附加在布风板上，造成床压失稳、翻床。 龙源期刊网

（2）若因一次风机启动调整、具备风帽堵塞或破损导致一次流化风进风不均匀，也可能导致锅炉床压偏差失衡，出现“翻床”。

4.3 在锅炉运行中，床温调整控制得偏高，使风帽始终处于较高的床温工作状态下

锅炉运行中，床温调整控制得低些，既可以使燃烧过程中产生的氮氧化物减少，又可使风帽处于较低的温度状态下工作，能使风帽在稳态下工作。若床温较高，长期处于930℃或更高的温度下运行，造成风帽在高温下运行过程中组织发生变化生产σ相，引起材料脆化，再加上应力集中，对风帽的强度、耐磨性都有很大的影响，使这些性能降低，使其寿命减少。

4.4 风帽被掉下的大块浇注料或其他金属部件砸伤损坏

在以往损坏的风帽中，有多个风帽顶部发生变形状态，这些风帽属于那些被大块的、坚硬的物件砸伤变形的现象，受砸地方或已破裂，或者壳壁变薄，或者壳面不圆滑极易受磨，很快就产生泄漏。

4.5 在风帽安装过程中，焊接质量有欠缺，造成锅炉运行中风帽脱落

在风帽起初安装或检修更换过程中，由于安装焊接工艺不佳，导致机组运行中，焊接部位开焊脱落。尽管这种情况发生得不多，但如出现这种情况，将会使风帽漏灰特别严重。

4.6 煤中硫份多对其有腐蚀作用

锅炉运行中，如果水冷壁发生泄漏，大量的给水涌入炉膛内，浇落在炉渣上，使炉渣紧紧地嵌固在风帽上，如短时不能被清理掉，炉渣中的硫份及其他成分对风帽可能造成腐蚀。

4.7 风帽材质

目前炉内风帽上各区域部件材质：

端盖材质为：A297HH， ∮82导风管材质：A297HH

∮89导风管材质：1Cr18Ni9Ti， 风帽材质：SA351-HK40（Cr25Ni20）

对风帽断裂处进行了断口及材质分析，个别风帽存在材质不良和铸造缺陷，导致耐磨、耐高温效果不佳，这也是引起风帽破损的原因之一。

5 采取的措施

5.1 启动锅炉过程中，合理调整油枪的投入 龙源期刊网

锅炉启动投油升温过程中，尽量减少床下油枪的使用次数，如使用床下油枪必须严格控制耗油量及油量升速率，控制床下油枪供油量最大不超过0.4吨/支.小时，防止油量过大或升温速度超限，造成风帽损坏。

5.2 锅炉运行中，尽量减少床料翻床现象

锅炉运行中，要严格地控制好床压、一次风室压力，使炉内运行工况处于平稳状态，消除因“翻床”引起对风帽的磨损。在出现“翻床”现象后，采取以下措施进行调整：

（1）锅炉运行中出现翻床现象，检查进入炉内燃料的粒径，加大颗粒大的床料排渣置换，使床上物料保持正常运行粒度，通常要求粒径在10mm以上煤粒不能超过7%，同时对碎煤系统的粗碎、细碎系统进行检查，保证燃煤颗粒度达到要求。

（2）检查调整锅炉前后侧、左右侧给煤系统进煤量及左右侧冷渣器的运行方式，使进煤、排渣形成平衡。

（3）尽快对一次风进风调整，使整个布风板进风均匀。

5.3 每次停炉后，对磨损受伤的风帽外壳进行补焊、修整或更换

每次停炉后，对炉内风帽进行全面地检查，检查有损伤风帽的主要区域，并组织技术人员进行分析，对磨损受伤的风帽进行补焊打磨、修补光滑，个别风帽外壳有磨损现象的，要及时对其进行补焊对磨损严重、壳帽较薄的要进行更换。

5.4 机组停运后，对炉内受热面浇注料及可能脱落的部件进行全面检查

每次机组停运后，对所有区域的浇注料粘结情况及可能脱落的部件进行全面检查，特别是分离器、烟道、回料腿区域的浇注料粘结情况必须认真检查，对于可能脱落的浇注料重新修补，对可能掉落的金属部件重新焊接，使其牢固。

5.5 对所有的风帽通风口逐个进行检查

每次停炉后，对所有的风帽通风口是否松动、有堵塞的，如有松动的，进行补焊，如有堵塞，必须将其内部堵塞物清理干净，这些工作作为锅炉启动前的一项定期工作来做。

5.6 对锅炉风帽材质进行鉴定，更换更加耐磨耐高温的风帽

对现安装的风帽材质再进行鉴定，并与原设计有床下油枪锅炉的风帽材质进行比较，如这些材质偏差较大，可更换耐磨耐高温的风帽。

6 结论 龙源期刊网

经过对循环流化床锅炉炉膛内风帽损坏情况进行分析，确定了风帽损坏引起的后果严重，必须从各个方面严格控制、综合治理，才能保证炉内风帽的完整，使得锅炉系统正常运行。

[责任编辑：许丽] 龙源期刊网

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