摘 要：采用我国自主技术的两台220 t/h循环流化床锅炉在河南洛阳华润热电有限公司已投运2年。
文章中分析了2年来该锅炉所出现的主要问题，并提出了解决办法，对我国循环流化床锅炉的应用和设计具有一定的参考价值。
关键词：220t/h循环流化床，锅炉，故障分析 一、前言
采用中国科学院工程热物理研究所技术、由无锡华光锅炉股份有限公司设计制造的首批两台220 t/h循环流化床锅炉分别于2004年2月和6月在河南洛阳华润热电有限公司投入商业运行，至今已经运行2年多时间。其中1号炉在2005年累计运行7250小时，2号炉累计运行7830小时，由于汽机出现了2次叶片脱落事故，2005年的累计运行时间没有达到8000小时，本文针对锅炉运行2年多所出现的一些问题进行了总结介绍，并提出有效地解决问题的办法。 二、220 t/h循环流化床锅炉结构简介[1]
220 t/h循环流化床锅炉炉膛采用了单汽包自然循环、全悬吊膜式水冷壁的封闭结构。布风板到炉膛顶的高度为32 m，炉膛横截面积为52 m。炉膛内布置有4片过热蒸汽屏和2片水冷蒸发屏。
炉膛底部的布风板上布置有内嵌逆流柱型风帽，布风板上有三点排渣,其中2根接入滚筒式排渣机。前墙下部有四点给煤。锅炉采用了两只床下油点火燃烧器，均匀布置在水冷风室的后墙。
两个涡壳式进口、汽冷旋风分离器布置在炉膛和尾部烟道之间。高、低温过热器、省煤器和空气预热器依次布置在尾部烟道之中，其中转向室到低温过热器的尾部烟道部分采用了过热器包覆墙设计。锅炉采用了膜式省煤器和管式空气预热器结构。
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锅炉的主要性能设计参数见表1。
表1、锅炉的主要性能设计参数。 项目 额定蒸发量 单位 t/h 数据 220 1
最大连续蒸发量 额定蒸汽温度 额定蒸汽压力 给水温度 炉膛出口烟气温度 锅炉排烟温度 锅炉保证热效率 锅炉的燃用煤种特性见表2。
t/h ℃ MPa ℃ ℃ ℃ ％ 240 540 9.81 215 903 136 89.56 表2、锅炉燃用煤质特性分析数据
符号 Car Har Oar Nar Sar Aar Mt,ar Vdaf Qnet，ar 单位 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ kJ/kg 设计煤种 57.07 1.39 2.31 0.55 0.68 28.89 9.11 7.26 20310 测试煤种 62.15 2.64 1.28 0.82 0.45 24.06 8.6 8.55 22210 11月，上海发电设备成套设计研究所火电设备产品质量监督检测中心对1号炉做了产品性能测试，结果见表3。
表3 锅炉效率测试数据
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项目 单位 数据 锅炉平均蒸汽流量 t/h 223 锅炉主蒸汽温度 ℃ 541.7 锅炉主蒸汽压力 MPa 9.15 炉膛出口烟气温度 ℃ 964 锅炉尾部排烟温度 ℃ 134 尾部烟气含氧量 ％ 3.1 排烟热损失，q2 ％ 5.369 一氧化碳含量 ％ 0.0108 气体未完全燃烧热损失，q3 ％ 0.043 飞灰含碳量 ％ 8.56 底渣含碳量 ％ 3.11 固体未完全燃烧热损失，q4 ％ 2.335 散热损失，q5 ％ 0.615 灰渣物理热损失，q6 ％ 0.541 锅炉效率,η ％ 91.10 修正后的锅炉效率,η ％ 91.22 NOx排放浓度(空气系数换算到mg/m3 78.5 1.4) 三、锅炉运行情况 1、受热面的积灰问题
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锅炉在投运初期燃用设计煤种时，锅炉负荷可以达到220－240 t/h的蒸发量，过热蒸汽温度和排烟温度均在设计的范围以内，锅炉设计性能要求全部达到，最高负荷曾经达到260 t/h。
锅炉运行一个月后，尾部受热面出现了严重的积灰现象，两级调整过热蒸汽温度的减温水流量接近零，过热蒸汽的汽温曾经到达520℃，锅炉排烟温度达到160－180℃。主要原因是进入尾部烟道的飞灰过细。将静电除尘器第一电场捕集的飞灰收集进行粒度分析，50％的切割粒径d50 = 24 μm，90％的切割粒径d90 = 65 μm。
工程热物理研究所早期研制的35 t/h和75 t/h循环流化床锅炉，由于旋风分离器的设计不太成熟，尾部经常出现受热面磨损爆管现象。为防止磨损，横穿管束的烟气流速设计较低，往往都控制在7 m/s以内，最低的烟气速度曾经为4 m/s。经过长期的研究，旋风分离器的优化设计趋于完善，分离效率得到大幅度的提高，流经尾部受热面的飞灰粒径变小，尾部受热面从以前的磨损变成了积灰。与此相适应，烟气流速也必须适当提高。近几年的研究表明烟气流速控制在10－12 m/s之间是比较可行的。洛阳华润的两台220 t/h循环流化床锅炉的尾部烟气设计流速明显偏低（见表4），表4中还对比列出了改进设计的苏州华能240 t/h循环流化床锅炉尾部受热面烟气流速的设计值，该锅炉由上海锅炉厂有限公司设计制造，将于2006年8月投入运行。
表4、烟气流速设计
项 目 高温过热器 低温过热器 省煤器 空气预热器 洛阳华润220 t/h 8.8 m/s 7.6 m/s 7.2 m/s 7.4 m/s 苏州华能240 t/h 11.7 m/s 9.6 m/s 9.6 m/s 9.9 m/s 为保证洛阳华润的两台锅炉的热力性能，原先尾部布置有大量的声波吹灰器（见图1），但除灰效果不明显。后选用了4台旋笛式声波除灰器（见图2），长期的运行结果表明，改用了该声波吹灰器之后，锅炉的热力参数能够达到设计要求。2006年8月份的运行参数显示，锅炉的排烟温度始终可以控制在140℃以下，过热器系统有5 t/h左右的喷水量。但是吹灰器投入比较频繁，每隔40分钟就要将全部的吹灰器运行一遍，否则还会出现汽温不够的现象。受热面严重积
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灰的情况在南京协鑫热电有限公司的2×240t/h锅炉上也同样发生[2]，也是通过更换为旋笛式声波除灰器解决了尾部受热面积灰问题。
解决排烟温度高的问题还可采用爆炸脉冲式吹灰器，它是利用可燃气体的燃烧产生冲击波，特点是能量集中而强大，除灰效果也不错。这种吹灰器在内蒙古华电乌达热电有限公司的480 t/h 循环流化床锅炉上使用的效果较好。但有些用户担心其冲击力过大，会损坏锅炉内部的设备。上锅、哈锅和东锅则倾向于采用蒸汽式吹灰器。
实际上近几年在440 t/h等级的循环流化床锅炉中，都不同程度的发生了排烟温度偏高的现象，有的甚至达到了200℃以上，解决的办法都是在吹灰器上的选型上做文章。有建议采用扩展受热面和错排布置，以提高传热效率。但对于出现积灰地情况，管子错排布置是没有作用的，反而会给受热面的清灰造成障碍，因此绝大多数的循环流化床锅炉的尾部受热面都是采用顺排布置，最好的办法还是提高受热面的烟气流速，减轻积灰。但由于锅炉燃用煤种及司炉人员的操作水平不同，设计地旋风分离器地性能不同，很难说明选用多大的受热面烟气流速是最佳的。
2、风帽设计
工程热物理研究所在早期研制的75 t/h和130 t/h循环流化锅炉的布风板上布置的是“蘑菇头”型风帽，容易出现风室漏渣，其后开发了内嵌逆流柱型风帽并应用于这两台220 t/h循环流化床锅炉（见图3）。每只风帽头的重量在3.5kg左右，因风帽的重量远大于一次风通过时带来的推力，风帽头可直接扣在芯管上。但由于炉内压力波动频繁，经过一段时间的运行，还是有个别风帽脱落，从而出现风室漏渣的现象。改进的设计是将风帽头与芯管点焊固定。
因给煤的粒度不易严格控制，大颗粒的矸石进入炉膛，使得风帽头上的小风眼容易被卡塞，每次停炉检修时要用高压空气对每个风帽进行吹扫。
洛阳华润220t/h锅炉内嵌逆流柱型的实际运行结果表明，只要风帽不脱落，就不会有漏渣，这时布风板阻力约为4000 Pa左右，没有出现过由于流化不好导致床料结焦的现象。2年来唯一的一次结焦的原因是在旋风分离器出口管顶部炉墙有一大块浇注料脱落，卡在了分离器的下部，大量的循环灰在分离器里堆积，炉膛内的床料急剧减少，导致床内结焦。
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220t-h循环流化床锅炉设计总结
