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300MW循环流化床锅炉常见问题及基本知识
发布时间:2011/1/20  阅读次数:4757  字体大小: 【】 【】【
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目前国内投产的300MW循环流化床机组共有十一台,都是引进、吸收法国ALSTOM公司CFB锅炉先进技术而设计制造的亚临界中间再热、单锅筒自然循环锅炉,在东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂生产。国内最
  早的300MW循环流化床机组投产时间已两年多,最短的也超过半年。从锅炉的运行情况看,普遍存在给煤不畅、炉内受热面磨损、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰、外置床流化不良、返料器回料不畅、排渣困
  难等问题。
  一、 给煤不畅:
  
  300MW循环流化床锅炉布置有四条给煤线,每条给煤线从煤仓到皮带式称重给煤机,再到刮板式给煤机,最后通过3个给煤口进入炉内。给煤不畅是300MW循环流化床锅炉运行中最为常见的问题,尤其是在雨季,一台锅炉在一个运行班次可能发生给煤不畅几次,甚至十几次,几乎每个厂都要耗费大量的人力物力来解决这一问题。
  
  给煤不畅的原因:
  
  主要原因是来煤潮湿、来煤中含灰量大、甚至来煤中夹杂大量泥土。燃料中的细微颗粒在煤中水份大时极易黏结,从而造成煤仓和给煤机堵煤。不断的黏结使煤仓的有效容积不断减少,最终导致下煤口堵塞。给煤机的堵
  
  塞主要在入炉前的刮板给煤机,雨季经常出现刮板给煤机底部积煤将刮板抬高,使给煤机的出力不断降低,若处理不及时,最终的结果就是给煤机不堪重负而跳闸,严重时刮板给煤机受损,电机烧毁。其次,称重给煤机
  
  皮带跑偏,清扫链不能及时将漏入称重机下部的积煤刮走;刮板给煤机传动链咬、润滑不良导致运行中断链;刮板给煤机长时间运行导致刮板断裂、变长、松脱,造成给煤机跳闸等。另外,来煤中的编织袋、树枝、钢筋
  
  等杂物进入给煤机,从而造成给煤机跳闸、卡涩、堵煤等情况的发生。
  
  二、炉内受热面磨损
  
  300MW循环流化床锅炉炉内除布置水冷壁管外,还在炉膛上部布置扩展蒸发受热面,扩展蒸发受热面也叫水冷屏和翼型水冷壁,根据锅炉蒸发量的需要补充,一般在30到40屏之间。循环流化床锅炉受热面磨损是循环流
  
  化床锅炉正常运行最大威胁之一,由于磨损(受热面、耐火材料、风帽等)造成的停炉事故接近停炉总数的50%。炉膛内水冷壁管磨损主要表现在水冷壁管与耐磨材料交接及以上1~5m处、炉膛四角、返料口上部及绝热
  
  式旋风分离器入口等处。
  
  炉内受热面磨损的原因:
  
  1) 烟气流速的影响;
  
  2) 烟气颗粒浓度的影响;
  
  3) 燃料性质的影响;
  
  4) 安装及检修质量的影响;
  
  5) 耐磨材料脱落;
  
  6) 锅炉本身动力场的影响。
  
  三、非金属膨胀节拉裂及炉本体各结合部漏灰
  
  非金属膨胀节的主要作用是补偿热膨胀,可以在较小的尺寸空间范围内提供较大的多维方向补偿。另一作用是补偿安装误差:由于风道联接中,系统误差在所难免,非金属膨胀节能较好地消除安装误差。非金属膨胀节拉
  
  裂及炉本体各结合部漏灰是300MW循环流化床锅炉投产初期普遍存在的问题,容易损坏的部位主要有回料器返料至炉膛处非金属膨胀节、一次风空预器出口非金属膨胀节、外置床返料至锅炉非金属膨胀节。
  
  原因:
  
  1)锅炉启动时没有严格按照规定的温升速度,加热过快,导致各部膨胀不匀,这是炉本体各结合部不严密漏灰的主要原因;
  
  2)锅炉床料翻床处理时一次风压、锅炉布风板上部床压过高,将非金属膨胀节蒙皮撕裂和炉本体各结合部吹通。正常运行时锅炉布风板上部床压一般在10kpa左右,翻床处理时床压多的一侧可能高达28~29kpa,导致非
  
  金属膨胀节损坏和炉本体各结合部漏灰。
  
  四、外置床流化不良
  
  300MW循环流化床锅炉与小容量循环流化床锅炉最大的区别有两点:
  
  1)炉膛进行裤衩腿布置;
  
  2)在炉本体外布置有四个外置床,其中两个布置高温再热器及低温过热器(高再低过外置床),其他两个布置一级中温过热器和二级中温过热器(中过外置床)。锅炉在运行过程中,通过调节进入中过外置床的循环灰
  
  量来调节炉膛的燃烧温度,使炉膛处于一个综合性能优良的温度区间;通过调节进入高再低过外置床循环灰的流量,可以直接控制再热蒸汽的温度。300MW循环流化床锅炉在炉本体外布置外置床的根本目的是解决蒸发
  
  受热面在炉内布置不下问题。在锅炉实际运行,特别是锅炉启动过程中,运行人员经常会碰到再热汽温提升困难;外置床流化风门开度足够大时但流化风量很低;同一系统(如左右侧中温过热器、左右侧高温再热器)分
  
  别布置在两个外置床流化内的过热器、再热器出口蒸汽温差大等情况。这些都是外置床流化不良的现象,目前已引起了运行人员的重视。
  
  五、返料器回料不畅
  
  300MW循环流化床锅炉回料器是循环物料内外循环的枢纽,是实现锅炉运行中内循环物料和外循环物料平衡的关键,回料不畅时必须采取有效措施加以调整,否则将危及锅炉的正常运行。目前还没有听说300MW循环流
  
  化床锅炉回料器堵塞的情况,但回料不畅较为常见,主要表现为立管压力波动、床压波动、立管压力上升时床压下降、立管压力下降时床压升高。
  原因:
  
  1)浇筑料脱落堵塞回料器。外循环系统中容易发生浇筑料脱落的地方主要在旋风分离器入口段,由于烟速高,烟气中颗粒浓度大,磨损较为严重,多台300MW循环流化床锅炉都出现了旋风分离器入口段浇筑料脱落现象;
  
  2)回料器回料不畅主要出现在减负荷过程中,当外循环灰量减少时立管中物料自重小于炉膛压力和回料器流化风压力之和,阻碍了立管中物料向下流动,当立管中的物料堆积到一定重力后,物料突然大量返回炉内。这
  
  种现象反复出现,需要较长时间才能调整正常。
  
  3)循环物料温度低,循环物料流动性变差,出现堆积又突然返回炉内的情况。由于煤种的变化,相同负荷情况下回料器的温度不尽相同,在某一工况下燃烧设计煤种时,回料器温度在860~880℃,回料正常,但燃用低
  
  热值煤时给煤量增加但回料器温度下降到820~830℃,回料器出现返料不畅的情况,按理低热值煤灰份大,回料器回料不畅的原因不应该是循环灰量少引起;
  
  4)运行调整控制不当造成回料器超温结焦,堵塞风帽,流化受阻。
  
  六、排渣困难
  
  300MW循环流化床锅炉大多采用风水联合式冷渣器,也有采用钢滚筒式冷渣器的,以风水联合式冷渣器为例,四台冷渣器部分不能正常排渣或丧失排渣功能的情况比较常见,偶尔出现过四台冷渣器同时排不出渣的情况。
  原因:
  
  1)燃煤灰份大,超过冷渣器排渣能力;
  
  2)运行控制不当,特别是锅炉启动初期和压火运行时燃烧不良,发生低温结焦,造成排渣口处风帽堵塞,进渣管堵塞;
  
  3)冷渣器旋转排渣阀被脱落的保温材料等杂物堵塞;
  
  4)排渣量过大,高温渣在冷渣器内没有充分停留冷却时间就进入低灰输送机,导致低灰输送机烧坏或运行周期缩短;
  
  5)排渣量大,排渣温度高,灰渣颗粒度大,造成冷渣器内结焦,堵塞风帽,流化不良。
  全国循环流化床锅炉疑难问题解决措施
  专家讲座答疑研讨会会议纪要
  2009年1月“全国循环流化床锅炉疑难问题解决措施专家讲座答疑研讨会”在山东理工大学国际学术交流中心召开。中国煤炭工业协会直属事业单位煤炭综合利用多种经营技术咨询中心电力部部长魏毓璞主持了开幕式,中国电机工程学会热电专业委员会秘书处王为民同志致开幕辞,来自发电企业、科研院校、设计院、制造厂商等单位的259名代表参加了会议。
  会议特邀10位长期在生产一线、理论与实践经验丰富的专家做了32个专题讲座:
  1、国家发改委专家组组长马怀新介绍了我国自主研发超临界600MW循环流化床锅炉专家组情况和主要工作,指出自主研发基本原则、重点和保障措施。
  2、浙江大学博士生导师王勤辉教授报告了CFB设计与优化运行;CFB锅炉内颗粒流场与磨损特性的关系;燃料特性对CFB锅炉运行的影响;流化床燃用高硫燃料的强化脱硫技术;流化床电站改造为热电、气、焦油多联产系统。
  3、成都美诺电力设备制造有限公司张世洪董事长就循环流化床锅炉燃烧粒度与破碎机之间的关系作了专题报告。
  4、四川白马循环流化床示范电站有限责任公司运行部副主任介绍了水冷壁“防磨”改造与运行优化调整;白马300MWCFB水冷壁“防磨”改造及效果;300MWCFB锅炉启动节能降耗运行调整优化探讨;300MWCFB锅炉床温床压控制优化探讨。
  5、山东华盛江泉热电有限公司总工程师介绍了锅炉受热面常见磨损部位及预防措施;炉内磨损机理分析;炉膛水冷壁常见易发生磨损爆管的部位及预防措施;炉膛内水冷壁的磨损问题注意事项。
  6、四川省电力工业调整试验所总工程师就锅炉经济运行关键技术作技术报告:煤的破碎与筛分;煤的储存、输送与煤粒的扩散;布风阻力与均匀性调整;二次风燃烧优化与调整;物料循环量的控制与调整。
  7、湖北宜昌东阳光火力发电有限公司孟洛伟高工探讨了CFB锅炉常见事故分析与燃用劣质煤技术;CFB锅炉爆燃或爆炸的分析与防范措施;CFB锅炉膨胀节易出故障与选用原则;300MWCFB锅炉翻床故障的分析与防范措施;300MWCFB锅炉燃用劣质煤技术的探讨。
  8、上海石化热电事业部赵伟杰教授级高级工程师通过多年对循环流化床锅炉的深入研究和坚持不懈的实践,进行了大量的工程试验,很好地掌握了循环流化床锅炉的对象特性,解决了循环流化床锅炉控制中的许多难题:CFB锅炉的控制特性;CFB锅炉模拟量控制系统;CFB锅炉燃烧过程控制实例;机组先进控制。
  9、中国科学院包绍麟研究员结合自己多年的科研成果,理论联系实际,报告了目前国内外CFB锅炉技术进展:国外情况;国内的引进情况;国内自主研发技术工作;CFB技术问题探讨;CFB锅炉的扩展应用。
  10、中国国电烟台龙源电力技术股份有限公司程昌业高工着重分析了锅炉启停过程控制技术:锅炉启动过程中应注意到的关键细节;流化床锅炉正常停炉与事故处理;锅炉屏式受热面的变形、热偏差与防护;等离子与小油枪技术在流化床锅炉上应用的前景。
  循环流化床锅炉用快速升温耐磨新材料
  发布者:济南锅炉 发布日期:2009-02-12
  循环流化床锅炉用快速升温耐磨新材料
  循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化物排放量低、给料点少、负荷调节比例大及负荷调节快等优势。在我国得到了长足的发展。该类锅炉由于燃烧颗粒流化速度高,高温下对炉衬耐火材料具有强烈的冲刷、磨损作用,尤其是锅炉的燃烧室及旋风分离器等部位承受着颗粒、气流和烟尘介质磨损及热震作用,导致耐火材料内衬冲蚀、磨损、剥落和坍塌,严重影响了锅炉的正常运行和生产。因此必须开发新型的具有耐中高温度、抗侵蚀、耐磨损和抗热震性能的耐火材料。由于锅炉长期处于900℃—1100℃的温度状态下工作,耐材在此温度下难于达到陶瓷烧结状态,严重影响到耐火材料的性能。因此解决问题的关键是耐火材料在循环流化床锅炉的使用温度范围内达到陶瓷烧结状态,从而获得稳定良好的耐压强度及耐磨抗热震性能。
  对此江西恒大高新技术股份有限公司研制出了一种循环流化床锅炉用新型耐火材料。该种循环流化床锅炉用快速升温耐磨新材料是一种以复合磷酸盐为胶粘剂,以电熔超高铝水泥为促凝剂的双组分快速升温耐磨新材料。该种新型材料具有如下特点:
  (1)新材料中使用了稀土氧化物。可以促使耐火材料在900℃—1100℃的温度状态下烧结,使耐火材料的耐压强度达到较高的数据,增强了耐火材料的耐磨性能,使产品能够抵抗高浓度粉尘的冲刷,减少磨损,因此很适合在循环流化床锅炉中使用。
  (2)产品具有直接快速升温不开裂、不剥落的技术性能。产品中应用了一种特殊的高温防爆纤维,使之形成网络结构状态,在快速升温过程中,水分能够沿着防爆纤维自动排出体外,无需进行不定形耐火材料的养护期、烘烤期和保温期过程,加上膨胀剂的使用,升温体检收缩很小,从而达到快速升温的目的,特别适应于循环流化床锅炉耐火材料的快速抢修施工。
  (3)采用了纤维、微粉、磷酸盐胶体使产品具有很强的黏结能力和可塑性,能和锅炉水冷壁管粘合牢固,特别适用于循环流化床锅炉卫燃带顶部的水冷壁管的抗磨防护。卫燃带浇注料顶部的平台是造成该处水冷壁管磨损的主要原因,一般平台越宽,受磨损面的高度越高。该产品在水冷壁管与卫燃带平台交接处的施工使用,可以改变任何的几何角度,使过渡面变得相当平滑,极大地减少了对水冷壁管的磨损,延长了设备的使用寿命,较好地解决了涡流这个“罪魁祸首”很难治理的问题。
  菌状炉膛风帽改钟罩式风帽(小改大)
  菌状风帽布置形式及使用缺点简述:
  国内许多电站循环流化床锅炉炉膛风帽原设计多采用菌状小风帽(布置24个φ7的小孔),该种风帽孔径小,数量多,间距小(130t/h次高压循环流化床为1047个、75t/h为551个)。菌状风帽孔径小、间距小,在送风风压波动时,物料会通过风帽孔会回吸进入风室,造成风室积渣,又会使床呀波动加剧,影响布风均匀性。风机积渣又会结焦危及安全运行,风室积渣通过菌状风帽孔吹入炉内时,会被卡在小风帽孔内,导致风帽堵孔,通风不足而过热烧坏。风帽间距近,风帽间对吹不可避免,射流偏转也会产生,这会导致单个风帽头部磨损而损坏,单个风帽损坏后又会使此区域风帽成片损坏,最终导致布风紊乱,锅炉电耗增加,效率下降,安全性降低。菌状风帽使用寿面缩短,检修更换频繁,严重影响锅炉的连续运行时数,影响企业的经济效益,故应对此种形式的菌状风帽进行改造。
  图为菌状小风帽
  
  
  
  布风板菌状小风帽改为钟罩式大风帽
  
  在目前大量使用的各类型的风帽中,钟罩式大风帽(布置8个内径14的打孔),具有不可比拟的优势。它的阻力大小适中,寿命较长。通过对合适的风帽数量及开孔个数的选择,可得到最佳的其流速和合适的动量,从而获得均匀的布风以及良好的流化质量。锅炉运行时,床面不易出现死区,能有效避免出现分层现象和大颗粒在布风板上沉积。通过对气流速度的合理的选择以及对风帽布置方式的优化,还可以减缓风帽的磨损速度,延长风帽的寿命,为锅炉长期、稳定的运行提供了坚实基础。此次改造工程是将原来的菌状小风帽改为数量适宜的钟罩式大风帽。
  经计算,原风帽小孔流速过高,这也是造成风帽磨损的主要原因,同时导致布风阻力过大(布风板阻力设计320mmH2O),厂用电率高。
  由于原风帽为菌状加厚风帽,安装时数量较多,风帽之间容易相互影响。磨损后细灰很容易进入风室,从而破坏了布风的均匀性,影响锅炉的使用寿命。
  3.2改造方案及分析
  鉴于菌状风帽其固有的缺点,因此此次改变风帽的结构形式,即将菌状风帽改为大钟罩式风帽。从结构上讲,它可以使布风更加均匀,有效的改善流化质量,促使底部颗粒的扰动,避免底部颗粒沉积,减少冷渣含碳量的损失,从而提高了锅炉的热效率;同时,可从根本上解决风帽漏灰问题。风帽材质采用耐高温耐磨损高鉻镍硅氮等稀土材料。寿命可达2-3年。
  
  循环流化床锅炉布风板改造原则及目的
  1.解决风室漏灰,杜绝燃煤的未燃尽损失;
  2. 有效提高风帽运行寿命,减少事故停炉损失;
  3. 保证流化质量,同时控制布风板阻力的增加。
  
  
  注: 1.循环流化床锅炉用户需要提供锅炉技术参数
   2.设计(校核煤种)燃料:(烟煤、煤质分析如下)
   3.技术经济指标(原始设计指标)
  钟罩式大风帽
  
  
  
  钟罩式风帽连接管
  
  另一种形式的钟罩式风帽 帽顶的设计 有效减少物料对风帽的磨损
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  300MW循环流化床锅炉安装介绍
  发布者:济南锅炉 发布日期:2008-12-12
  
  300MW循环流化床锅炉安装介绍
  '?v7l1IJn u!M7C 1 工程概况 D,Dx2G `
   白马1*300MW循环流化床示范电站工程锅炉为法国Alstom设计、制造的单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉,全钢架支吊结构,采用高温旋风分离器进行气固分离,采用外置换热器控制床温及再热汽温,汽包采用悬臂支撑式结构。主体安装工程由四川电力建设三公司承建。
  [1]C9J/Cgc _ 锅炉本体由五跨组成,第一、二跨布置有由炉膛、高温钢板旋风分离器、回料器以及外置换热器组成的主循环回路、冷渣器以及二次风系统等;第三、四跨布置尾部烟道(高温过热器、低温再热器以及省煤器、省煤器灰斗等);第五跨为单独布置的回转式空气预热器。
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  qt 炉膛采用全膜式水冷壁结构,宽15051mm,深12615mm,炉膛底部采用裤衩型将炉膛分为两个床。布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷等压风室。锅炉采用混料器给煤和给石灰石,四个混料器布置在回料器至炉膛的灰道上。在进入水冷等压风室前的两个热一次风道内各自布置有一台风道点火器,另外在每个床上还设置有4支床上点火油枪。:k¬w{"N
  O"G
  ________________________________________
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   四台高温旋风分离器布置在炉膛两侧的钢架副跨内,在旋风分离器下各布置一台回料器。由旋风分离器分离下来的物料一部分经回料器直接返回炉膛,另一部分则经过布置在炉膛两侧的外置换热器后再返回炉膛。 N a zdx
   锅炉尾部后竖井烟道内从上到下布置有高温过热器(HTS)、低温再热器(LTR)、省煤器(ECO1、ECO2)。
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  y&~].n 2 主要施工技术方案介绍
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  ________________________________________
  d 2.1 汽包吊装
  !K w I3oyY3X 本工程锅炉汽包重165t,长19m,布置在炉前钢架KA前1800mm,由轴承支撑在钢架上。汽包吊装采用液压顶升装置,由布置在汽包顶上的2台200液压千斤顶,将汽包由锅炉零米水平抬吊就位,然后安装汽包支撑梁及轴承,松钩就位。I@VZ~!JS/`\
   2.2 水冷壁吊装V
  ________________________________________
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   在水冷壁安装中,为保证扩展水冷壁安装质量,避免空中对口,采用炉顶顶开口,水冷壁从上往下吊装,最后封闭顶棚水冷壁。施工中,最大限度加大地面组合率,保证设备外形尺寸,满足相关技术要求。水冷壁最重件达83t,并采用了小坦克炉顶滑移就位技术。水冷壁组合时,还将炉墙耐热钢筋尽可能的焊接上,保证耐热钢筋安装质量。对关键的水冷壁布风板,精确调整水平,确保安装要求。D:m3}
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   2.3 烟风道施工a¬A/a"m['I[1]Z G
   旋风分离器采用直段和锥段单独吊装,空中对接,分离器进口烟道在水冷壁吊装之前预先吊装就位,用倒链接钩,待上部水冷壁找正后开始找正固定。分离器出口烟道边吊装边找正。在组件分段上,进口烟道制作成一件,出口烟道按照设计进行分段,主要是考虑到现场制作机具限制。
  /HV-C|#Oj'sP$x 灰道在受热面吊装前吊装到位,水冷壁安装找正后,即可安装找正。4、外置床施工
  (GY tf:R wI 外置床壳体施工是关键工序,应在钢架安装期间就开始安装,确保炉墙及下一步受热面施工提供足够的时间。首先,把外置床底板(布风板)安装到位,然后安装四侧墙板以及中隔墙以及流化风帽,再浇注,然后把受热面管排吊装完后再安装外置床顶板,最后安装受热面集箱以及受热面管排。在循环流化床锅炉中,循环流化床锅炉内的固体物料浓度为煤粉锅炉的几十倍到上百倍,由于锅炉内的高颗粒浓度和高运行风速,烟气流速较大、颗粒较粗,使耐火材料受到大量固体物料的不断冲刷磨损,因此耐火材料的防磨问题应特别重视。耐火防磨结构的安装是关系机组正常、安全运行的关键。9R4}VY#X#u
   锅炉炉墙施工是循环流化床锅炉安装技术的又一个关键环节。本工程锅炉炉墙砌筑和耐火耐磨材料的浇注的工作量特别大,约4000多吨;涉及耐火、保温材料的种类较多,总计20多种材料,每种材料又有多种规格。砌筑耐火砖和耐火浇注料的施工主要在磨损严重区域,如旋风分离器、回料器、外置床、冷渣器、燃烧器以及相关的进出口烟道、灰道等部位。
  V)mf[6])i 循环流化床锅炉耐火耐磨施工量较大,环节较多,涉及面广,质量工艺要求高,设备内部结构形状极不规则。耐火不定型材料的施工是循环流化床锅炉安装的重点,也是难点。施工条件准备要充分,如备料、施工用的合格水源、木模的制作、耐热钢筋等金属件的安装、材料运输通道规划、照明、材料存放、试块试验、专用工器具准备、人员培训等一系列工作都进行了通盘考虑,各个环节的相互衔接有周密计划。
  #^-L.fTs Y1PP+k s 独特的工作缝设置:在每个区域均设置小于1000mm*1000mm内工作缝,上层与下层必须错缝,工作缝为z形工作缝,每条工作缝的向火面必须形成三角形沟槽。为此,只能分块、间隔施工。该设计木模难以固定:特别是炉膛斜面,容易跑模,胀模。对脚手架的搭设要求严,木模利用率低,成本高,工效低,施工工期长。特别是三角槽的形成非常困难。
  
  仅设计了集中膨胀缝,而且还设计有工作缝。集中膨胀缝主要设计在四周墙体角部和顶部与侧墙,底部与四周侧墙的交界处,集中膨胀缝的形状和结构与国内设计相同;但分散膨胀缝与国内不同。工作缝按小于按1米*1米区域四周设计,该工作缝的结构为错牙布置,并且在混凝土的向火面,工作缝有10mm高,20mm宽的90度沟槽,同时在炉墙墙体中部工作缝之间填2mm的陶瓷板。该工作缝可以补偿在高温时耐火混凝土的微膨胀,防止混凝土表面裂纹。因此耐火混凝土的施工不能进行整块大面积的施工,而是分成多个较小的工作区域分块进行施工,每块的面积小于1000mm*1000mm,即最大的浇注面积不宜大于1?。这种设计施工难度较大,为保证错牙工作缝,混凝土的施工分层若干层进行浇注,同时每层进行跳跃分隔施工,剩余的部分必须待木模拆除后才能进行下一步施工,工效低。因此,在木模配置上采取有效措施保证工作缝的形状。
   浇注质量的好坏关键取决于木模的配置和安装。因循环流化床锅炉耐火材料浇注面广,形状不规则,木模制作和安装工作量大,难度高。所以,组织了大批技术能力强、经验丰富的高级木工进行施工。e f*{"l0N${
   3 质量控制
   3.1 本工程锅炉主要承压焊口18000多只,汽机主要承压焊口7000只。公司和项目部高度重视工程焊接质量,明确了焊接质量目标,对焊缝表面和内部质量的要求高,对材料、工艺、方法、人员均提出了更新更高的要求。
   1)工期紧,且设备钢种复杂、合金材料使用普遍,焊接工艺管理复杂,焊接施工组织的难度大。$j¬xGG.J ~_?
   2) z cn~%t'X3^0Q
   锅炉水冷壁管向火面焊缝的表面要求较高,地面组合焊口数不足总焊口数的1/5,高空施焊量大,且扩展水冷壁、低温再热器、高温过热器、外置床部件的焊口位置较困难。"}2JIH8vL+v
   3)锅炉大管焊口数较以往工程增多,占锅炉总焊口数的3.1%,中管焊口数量相对较少,约占锅炉总焊口数的0.56%。1g D/]*L8U!@
   3.2 锅炉炉内向火面焊缝打磨USpJ)|
   CFB锅炉炉膛向火面要求很高,按照alstom的技术规范要求,制造焊缝和现场焊缝,均应平滑,不应有毛刺、尖锐突起,凹凸不允许超过0.5mm,否则运行中对设备磨损极快。水冷壁打磨成为循环流化床锅炉安装工艺的关键点。在水冷壁管屏安装结束后,立即组织炉内焊缝及焊口表面的打磨工作。炉内搭设满膛架,并准备足够的打磨机具、材料,还准备了部分特殊的打磨工具,应付一些位置狭窄的地方。打磨先定样板,然后定人定范围打磨,检查人员及时检查,挑出不合格项,打磨范围还包括制造厂制造不合格项。S[uS&c q l i W:Q|(O
   3.3 耐热钢筋施工
   炉墙耐火耐磨材料敷设位置全部设计有密布的耐热钢筋。耐热钢筋的安装质量直接影响耐火耐磨材料的使用寿命。耐热钢筋全部为不锈钢,壳体为碳钢,异种钢焊接难度大。耐热钢筋设计布置间距为100~200mm,形状复杂。为保证耐热钢筋排列整齐、美观,在需布置钢筋位置按设计距离用墨线按设计距离进行纵横放线,在线的接点处将耐热钢筋焊接在设备的向火面,布置成钢筋网。在焊接前,耐热钢筋与金属壳体焊接处,应用磨光机打磨,除净铁锈和油漆,保证根部焊接融合质量。耐热钢筋的焊接工作必须由合格焊工来施工,焊接好后,焊缝药皮及时清理干净,否则对混凝土有影响。为防止耐火浇注料的水分被保温层吸收,在保温层和耐火层之间贴油纸。因耐热钢筋密布,很多的定型材料需每颗耐热钢筋处需进行现场加工,如油纸、保温砖,加工工作量大,施工难度大。同时,为防止超温,在保温砖穿耐热钢筋处必须用保温浇注料进行填充。特别靠壳体侧设计保温浇注料,向火面设计保温浇注料,木模必须制作、安装两次。为安装保温浇注料的木模,全部采用上下口锯齿形的木模,并只能400mm左右进行浇注。因耐热钢筋密布,振捣难度也特别大。搅拌是非常重要的过程,因为它对内衬质量起到决定性的影响。用于该锅炉的耐火材料比重大,较稠,传统的强制式搅拌机不易保证拌合质量。为此,针对现场实际情况,我们对搅拌机的叶片方向、叶片数量、转速、叶片与壳体的间隙均进行了改造。改造后的搅拌机能保证搅拌质量。每天坚持做好记录,对于所用耐火材料的搅拌,其搅拌时间、搅拌方法、搅拌时工作温度、环境温度,浇灌的位置及搅拌混凝土的量应有详细记录。均应以文字形式记录。并对每一批混凝土取样编号,以利以后识别。 }zM4|cg
   该工程的耐火材料非常敏感,对环境温度、水温、储存、搅拌、加水量等要求高。加水量控制严格,为保证质量,加水量进行严格计量。该锅炉耐火材料的施工主要在夏季。夏季施工,气温高,耐火混凝土凝固时间短。如用于锅炉炉膛的耐火浇注料,在开工前在现场做试验,发现搅拌好的材料在7分钟内就发生凝固,不能保证现场施工,特别是炉膛上部35米~43米标高的区域,仅材料运输就需要5~8分钟。试验的环境温度27℃,水温22℃。因此,采用在水中加冰块对水进行降温,将水温降至8~15℃,搅拌出料18分钟后发生
   凝固。实践证明加冰块降低水温的措施有效。为此,现场配置了专用冰柜储存冰块,保证施工用量。C.d sY N
  
  
  
  锅炉知识-金属材料基本知识
  发布者:济南锅炉 发布日期:2008-12-17
  1、 什么是变形?变形有几种形式?
  构件在外力作用下,发生尺寸和形状改变的现象,称为变形。变形的基本形式有弹性变形、永久变形(塑性变形)和断裂变形三种。
  构件在外力作用下发生变形,外力去除后能恢复原来形状和尺寸,材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后,只能部分的恢复原状,还残留一部分不能消失的变形,材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形,称为塑性变形或残余变形,也称永久变形。
  工程上,一般要求构件在正常工作时,只能发生少量弹性变形,而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工(如弯曲、压延、锻打)时,则希望它产生永久变形。
  2、 什么是强度?什么是刚度?什么是韧性?
  材料或构件承受外力时,抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏,木材在较小外力作用下而可能会断裂,我们说钢材的强度比木材高。
  材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关,还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比,前者抗变形能力要比后者好,我们称前者的刚度强(好),后者的刚度弱(差)。刚度好的构件,在外力作用下的稳定性也好。
  材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性,即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。
  3、 什么是塑性材料?什么是脆性材料?
  在外力作用下,虽然产生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料。在外力作用下,发生微小变形即被破坏的材料,称为脆性材料。
  材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料,工艺性能往往很差,难以满足各种加工及安装的要求,运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆,其危险性也就更大。
  脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。
  4、 什么是应力、应变和弹性模量?
  材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时,所产生的应力为拉应力;外力为压缩力时,产生的应力为压应力。在外力作用下,单位长度材料的伸长量或缩短量,称为应变量。在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料,弹性模量是常数,弹性模量越大,在一定应力下,产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮,要求在转动过程中产生较小的变形,就需要选用弹性模量较大的材料。
  5、 什么叫应力集中?
  由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象,称为应力集中。
  在等截面构件中,应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等,使截面尺寸发生突然变化时,在截面发生变化的部位,应力不再是均匀分布,在附近小范围内,应力将局部增大。应力集中的程度,可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小,只与构件形状和尺寸有关,与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数,已通过试验确定。
  应力集中处的局部应力值,有时可能很大,会影响部件使用奉命,是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响,应尽可能避免截面尺寸发生突然变化,构件的外形轮廓应平缓光滑,必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外,金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷,也会引起应力集中。
  6、 什么是强度极限(抗拉强度)与屈服极限?
  强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中,应力达到某一数值后,虽然不再增加甚至略有下降,试件的应变还在继续增加,并产生明显的塑性变形,好像材料暂时失去抵抗变形的能力,这种现象称为材料的屈服。发生屈服现象时的应力,称为材料的屈服极限。当试验拉力继续升高,试件达到破坏时的应力,称为材料的强度极限或抗拉强度。屈服极限和强度极限越大,分别表明材料抵抗破坏和抵抗塑性变形的能力高,即材料强度好。对于一定材料来说,强度极限和屈服极限是随着工作温度的升高而降低的。
  7、 什么是蠕变与蠕变极限?什么是持久强度与持久塑性?
  金属在一定温度和一定应力作用下,随着时间的推移缓慢地发生塑性变形的现象称蠕变。材料发生蠕变的温度与其性质有关,碳钢在300—350℃时,合金钢在350—450℃时,在应力作用下,就会出现蠕变。温度越高,应力越大,蠕变速度就越快。
  材料抗蠕变的性能用蠕变极限来衡量,它表示在一定温度下,于规定时间内,钢材发生一定量总变形的最大应力值。持久强度是在高温条件下,经过规定时间发生蠕变破裂时的最大应力。持久塑性是指处于蠕变状态的材料,在发生破裂时的相对塑性变形量。高温材料特别是发电厂使用的管材,应具有良好的持久塑性,希望不低于3%—5%。过低的持久塑性,会使材料发生脆性破坏,降低其使用奉命。
  材料的蠕变极限、持久强度、持久塑性都是通过试验方法求得的。
  8、 什么是金属材料的疲劳与疲劳极限?
  构件在长期交变应力作用下,虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限,在没有明显塑性变形的情况下,发生断裂的现象称为金属的疲劳。因金属疲劳发生的破坏称为疲劳破坏出现疲劳破坏的原因,是经过应力多次交替变化后,在应力最大或有缺陷部位会产生微细的裂纹,裂纹尖端出现严重的应力集中,随着交变应力循环次数的增加,裂纹逐渐扩大,最后导致破裂。
  材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力,称为材的疲劳极限。工程上常根据机件的使用寿命要求,规定交变应力循环N次时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳限。如汽轮机叶片交变应力循环次数N
  锅炉的每一次启动和停止,工质运行参数的每一次波动,承压部件都要经受一次交变应力及应变的循环,这都将会影响承压部件的寿命。为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力,应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。
  9、 什么是许用应力与安全系统?
  构件实际工作时,所允许产生的最大应力称许用应力。对锅炉承压元件不定来说,许用应力是指在工作条件下所允许的最小壁厚及最大压力时的应力。
  构件工作时,其内部产生的应力既不能达到屈服极限,更不能达到强度极限,必须远小于它们才能保证安全。通常把和称危险应力。
  危险应力与许用应力的比值n称为安全系数。N值的大小,不仅反映构件的安全程度。
  N值大,许用应力小,比较安全,但消耗材料多,构件也笨重;n值许用应力大,能节约材料,但安全程度就差。因此,在确定安全系数时,应在满足安全的前提下,充分考虑经济性的要求。
  11什么是热应力?热应力大小如何计算?
  构件因温度化不能自由伸缩而产生的应力,或部件本身温度不均匀使伸缩受制约而产生的应力,称为热应力。由于热应力是温度变化而产生的,所以也称温度应力或温差应力。
  部件工作时,它的尺寸将因温度变化而伸缩。若部件的伸缩不受任何限制,温度变化只能使其变形,而不致产生应力。若部件不能自由伸缩,将会在其内部产生应力。
  部件在受热或冷却时,若各部分温度不一致,变形将受制约。温度高的部分要膨胀伸长,温度低的部分则限制它的膨胀,结果在高温部位产生压应力。低温部位产生拉应力。锅炉在启、停过程中,出现的汽包内外壁温差,将会在汽包壁内产生热应力。
  热应力是由于温度变化是时变形受阻而产生,可根据应力与应变成正比的关系列出计算式:
  12、什么是金属的应力松弛现象?
  钢材在高温和应力作用下,在应变量维持不变,应力随着时间的延长逐渐降低的现象,称为应力松弛。
  金属材料在高温下发生应力松弛,是有一部分在初应力作用下产生的弹性变形逐渐地转化为塑性变形的结果。松弛现象与蠕变现象有着内在的联系,都是在高温和应力作用下的不断性变形过程,两者的区别仅在于蠕变时应力基本恒定不变,松弛时应力则不断在降低。
  应力松驰发生在高温下工作的紧固件上,如锅炉、汽轮机上的螺栓、螺母、压紧弹簧等。这些零件在长期高温和应力作用下,塑性变形增加,应力下降,当松弛到一定程度后,就会引起汽缸和阀门漏汽,安全门提前起座,影响机组正常运行,甚至发生危险。为了防止上述现象发生,一般要求经过2×104h(两次大修间隔)运行后,螺栓最小应力不低于最小密封应力,这个密封应力通常为150MPa(15.3kgf/mm2)。为了达到这一要求,可以采取如下措施:一是选择松弛性能高的钢材;一是提高螺栓的初紧应力。
  13.什么是钢材的热疲劳与热脆性?
  当金属材料在工作过程中存在温差时,因部分的胀、缩相互制约而产生附加热应力。如果温差是周期变化的,热应力也将随之变化,同时伴随着弹、塑性变形的循环,塑性变形逐渐积累引起损伤,最后导致破裂。这种因经受多次周期性热应力作用而遭到的破坏称为热疲劳破坏。
  热疲劳裂纹一般发生在金属零件的表面,为龟裂状。锅炉的过热器、再热器、汽包、汽轮机的汽缸、隔板,都有出现热疲劳的可能性。
  钢材在某一高温区间(如400—550℃)和应力作用下长期工作,会使冲击韧性明显下降的现象称为热脆性。影响热脆性的主要因素是金属的化学成分。含有铬、锰、镍等元素的钢材,热脆性倾向较大。加入钼、钨、钒等元素,可降低钢材的热脆性倾向。
  14、什么是钢材的高温氧化?
  锅炉某些高温元件(如过热器、再热器管及其支吊架等)与高温烟气中的氧气发生的氧化反应,称高温氧化。氧化生成的氧化膜如果不能紧紧地包覆在钢材表面而发生脱落,则氧化过程会不断发展,层层剥落,最后导致破坏。
  高温氧化可生成三种氧化物:FeO,Fe2O3,Fe3O4。当壁温在570℃以下时,氧化膜由Fe2O3,Fe3O4组成;当温度高于570℃时,氧化膜由FeO,Fe2O3,Fe3O4组成。Fe2O3,Fe3O4具有致密的结构,能保护金属表面,有较好的抗氧化化。而FeO的抗氧化能力很差,因此,在温度高于500℃时,高温氧化过程就有加快的趋势。
  钢材工作温度高于570℃,就需要考虑抗氧化性问题。在钢中加入铬元素,生成的氧化膜具有良好的保护作用,是提高钢材抗高温氧化性能的主要手段。
  15.在高温下金属组织可能发生哪些变化?有何危害?
  常温下钢材的金相组织是稳定的,不随时间而改变。但若在高温下长期工作,其金相组织则会不断发生变化,使其性能变差,严重时会导致破裂损坏。
  (1)珠光体球化钢材中片状渗碳体逐渐转化为球状,并积聚长大的现象称珠光体球
  化。珠光体球化使钢材高温性能下降,加速蠕变过程,严重球化时,常引起爆管事故。影响球化过程的因素是温度、时间和化学万分,在钢中加入铬、钼、钒等合金元素,能降低球化过程的速度。
  (2)石墨化石墨化是钢中渗碳体在长期高温下工作自行分解的一种现象,即
  Fe3C→3Fe+C(石墨)
  石墨化主要发生在低碳钢和低碳钼钢,能使钢材常温下和高温机械性能(强度、塑性)
  均下降,特别使冲击韧性显著降低,导致钢材的脆性破坏。
  (3)合金元素的重新分配钢材在高温下和应力长期作用下,会发生合金元素在固溶体和碳化物之间的重新分配,使强度极限和持久强度均下降,不利于高温部件的安全运行。合金元素重新分配过程,随温度的升高和时间的推移而加剧,特别是运行温度接近或超过钢材许用温度的上限时,合金元素的迁移速度将更快。
  
  16.什么是苛性脆化?
  金属在拉应力区域内,由于高度浓缩的碱性溶液的腐蚀作用而发生的裂纹,称为苛性脆化。苛性脆化可能发生在汽包及蒸发管的胀口处、焊口处,以及有裂纹、狭缝、凹陷等部位,或有锅水长期渗漏的部位。引起苛性脆化的主要原因是锅水碱度过高,超过允许限度,以及有使锅水碱度局部浓缩的条件。
  17.什么是钢材的高温腐蚀?
  锅炉受热面管子,在高温情况下,烟气侧和蒸汽侧均有发生腐蚀的可能性。
  当温度超过400℃时,就有可能发生蒸汽侧的腐蚀,其化学反应式如下:
  3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
  反应产生的氢气如果不能较快地被汽流带走,它与金属发生作用,导致金属强度下降而产生脆性破坏。
  烟气对管壁的高温腐蚀,主要是灰中的碱金属在高温下升华,与烟气中的SO3生成复合硫酸盐,在550—710℃范围内呈液态凝结在管壁上,破坏管壁表面的氧化膜,即发生高温腐蚀。另外,燃油时灰中的钒在高温下升华,并生成V2O5,在550—660℃时凝结在管壁上起催化作用,使烟气中的SO2及O2生成Na2SO4及原子氧(O),对管壁也有强烈的腐蚀作用。高温腐蚀是反复进行的,它将氧化膜破坏、生成、再破坏,管壁逐渐减薄,最后导致爆管。控制壁温过高,是减轻高温腐蚀的重要措施。
  18.什么是应力腐蚀?
  金属材料在拉伸应力和腐蚀介质的共同作用下,发生的腐蚀现象称为应力腐蚀。
  金属表面都有一层钝化膜(氧化保护膜),在钝化膜未被破坏时不发生腐蚀。在应力作用下,金属表面局部区域的钝化膜被撕破,露出活性金属表面,在介质作用下出现腐蚀,且其发展是逐渐加剧的。
  应力腐蚀与单纯的应力破坏不一样,在极低的应力作用下也会发生破坏;与单纯由于腐蚀引起破坏也不同,腐蚀性很弱的介质,也能引起应力腐蚀破坏。应力与腐蚀二者相互促进,它往往在没有变形预兆的情况下而迅速断裂,很容易造成严重的事故。
  在发电厂中,锅炉管道、汽轮机叶片、凝汽器铜管,均有发生应力腐蚀的可能性。
  19.对锅炉管子用钢有何要求?
  锅炉钢管主要用来制造水冷壁、过热器、再热器、联箱、导汽管和主蒸汽管等。这些管道在高温、应力及腐蚀介质作用下长期工作,会发生蠕变、氧化和腐蚀,为保证设备安全可靠运行,对锅炉管子用钢有如下要求:
  (1)要有较高的蠕极限、持久强度及持久塑性。
  (2)高的抗氧化性能和耐腐蚀性能,一般要求在工作温度下的氧化深度应小于1mm/a(毫米/年)
  (3)足够的组织稳定性,即抵抗金相组织球化、石墨化及合金元素重新分配的性能好。
  (4)良好的冷热加工性能,特别是应具有良好的焊接性能。
  (5)良好的宏观组织,即钢中的分层、非金属夹杂物、气孔等缺陷应尽可能少,符合有关规定。
  20.对锅炉汽包用钢板有何要求?
  锅炉汽包在工质的饱和温度下,承受较高的工作压力。制造制造时要经过卷板、冲压、焊接成型等工艺过程,用做汽包钢板的钢材应具备以下性能:
  (1)较高的强度,以尽可能使汽包壁减薄些,这对制造、安装和运行都有好处。
  (2)较好的塑性和韧性,使制造时的筒体卷板、封头冲压等工艺过程出现裂纹的可能性减小。
  (3)钢板有较低的缺口敏感性,汽包上有较多的开孔及焊缝,会形成应力集中,要求有较低的缺口敏感性,是为了减小应力集中系数,防止由此产生裂纹。
  (4)良好的焊接性能。
  (5)较低的时效敏感性。运行过程中,随着时间的推移,钢的冲击韧性随之下降的特性,称时效。时效敏感性低是指相同条件下冲击韧性下降得慢。时效敏感性低对设备运行安全、延长使用奉命均有好处。
  21、锅炉汽包为什么不用合金钢板制造以减薄其厚度?
  电站锅炉汽包内径一般为1.6—1.8m,承受压力也较高,故汽包壁也较厚。高压以上锅炉汽包壁厚约100mm左右,亚临界参数锅炉汽包壁厚有的达200mm左右,多用碳钢或低合金钢制成,重量可达100多吨或更高。不用合金钢板制造的主要原因是:
  (1)汽包工作压力虽高,但工作温度是对应压力下的饱和温度,一般在350℃以下,最高也只有364℃,因此,没有必要选用高强度合金钢。
  (2)合金钢的冷、热加工性能,特别是焊接性能要较碳钢差得多。
  (3)合金钢的应力集中系数高于碳钢。
  (4)合金钢价格昂贵。
  基于以上原因,一般汽包用优质碳钢(20g、22g)及低合金钢(如16Mn)来制造。
  22、锅炉用钢材分哪几类?
  锅炉用钢是在高温条件下工作,部件类别多,工作条件复杂,使用钢材类别也很多,但承压元件所使用的钢材,基本上可分两大类:
  (1)碳素钢锅炉承压元件用钢为优质碳素钢,且大多属于低碳钢(含碳量低于0.25%),如15号钢,20号钢,20g、22g锅炉钢,钢号数字代表钢中平均含碳量的万分数,钢号后面字母“g”表示锅炉钢,它是按照锅炉用钢的要求,根据一定标准(如GB173—72)专门冶炼轧制的。
  优质碳素钢的强度稍低,但具有较高的塑性及韧性,并有良好的冷、热加工性能及焊接性能,一般用于工作温度低于450℃部件。
  (2)合金钢在碳素钢的基础上,为了达到某些特定性能要求,有目的地加入一些元素的钢,称合金钢。被加入的元素称为合金元素。
  合金钢比碳素钢具有良好的综合机械性能和特殊的物理化学性能,如有较高的强度极限和持久强度、耐磨性、耐蚀性和抗氧化性等。但也有缺点,如:冶炼工艺复杂,某些加工性能较差,价格也较昂贵等。因此,一般合金钢用在工作温度高于450℃的零、部件上。
  我国合金钢的编号采用化学符号与数字相结合的方法。前面数字表示钢的平均含碳量,符号是加入元素的化学符号,符号后数字表示加入元素的平均含量,平均含量小于是1.5%时,一般不标注。当两种化学成分中除了其中一个主要合金元素外,其余都基本相同,而这个主要合金元素在两种钢中的平均含量都于是1.5%时,含量较高者加1,以示区别。
  23.合金钢中的主要合金元素都起什么作用?
  钢是以铁为基本成分的多元素金属。纯铁有很好的塑性及韧性,但强度很低。所以,总要根据不同需要加入不同的元素,以改善钢的性能。主要元素的作用如下:
  (1)碳(C)碳是钢中的主要元素,随着钢中含碳量的增加,钢的常温强度、硬度提高,但塑性、韧性及焊接能降低。所以,锅炉承压元件用钢的含碳量一般为0.1%~0.25%。
  (2)锰(Mn)锰可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性,含量高时,焊接应力增加。锰可使钢的高温短时强度提高,但对持久强度和蠕变极限及没有明显的影响。
  (3)钼(Mo)和铬(Cr)钼和铬都能提高钢的强度。铬对提高钢的高温组织稳定性能——抵制珠光体球化、石墨化、抗高温氧化有明显效果。并能提高抗腐蚀性。但含铬高的钢,焊接裂纹敏感性强,温差应力也大。钼对提高钢的持久强高度有明显作用。钼有石墨化倾向可加铬防病止,铬的脆化可用钼化可用防止,二者共存可以提高钢的综合性能。
  (4)钒(V)钒在钢中能提高高温组织稳定性,还能抵消铬对焊接性能的不利影响。
  (5)钛(Ti)钛可提高钢的持久强度,在抵合金钢中,还可改善钢的焊接性能。
  (6)钨(W)钨可提高钢的持久强度及高温硬度。
  (7)硅(Si)硅能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力。与铬共存时,可提高抗高温氧化能力,也可提高在烟气中的抗腐蚀性能。
  (8)铌(Nb)铌与钛的作用相同,可提高钢有热强性。
  (9)硼(B)硼的突出作用是提高钢的淬透性。在耐热钢中可提高钢的热强性及持久塑性。
  (10)镍(Ni)镍的主要作用是使钢获得奥氏组织,从而提高钢的抗蠕变能力。
  24.钢中的硫、磷元素起怎样的作用?
  硫和磷是在冶炼过程中残在于钢中的有害成分。
  钢中有硫存在时,当加热到期1000——1200℃再进行锻造和轧制会使工件沿晶界开裂,这种现象称热脆性。另外,硫还使钢的焊接性通能降低,焊缝易出现一裂纹和气孔。
  磷能使钢的强度及硬度显著提高,但使塑性及韧性下降,特别是使钢的脆性转变温度升高,提高了钢的冷脆性。
  由于硫和磷的存在,均对钢材性能有不利影响,故在冶炼过程中应尽量除去它们在钢中的含量是评定钢材质量的指标之一。比如,优质碳素钢中硫、磷的含量均应小于0.04%,以防出现热脆及冷脆。
  25.什么是钢材的脆性转变温度过?
  当温度低于某一数值时,某些金属的塑性(特别是冲击韧性)会显著降低而呈现脆性,这一温度称为该种钢材的脆性转变温度。也称无韧性或无塑性温度。实际上就是韧脆转变温度。脆性转变温度越低,说明钢材的抵抗冷脆性能越高。
  脆转变温度与多种因素有关,它随钢中磷含量的增加而提高,随钢材厚度的增加、材料中缺陷尖锐程度的提高、材料承受的加载速度的提高而提高。
  根据钢材这一特性,锅炉在作水压试验时,上水温度一定要高于钢材的脆性转变温度,升压速成度也要按有关规定严加控制,以防出现冷脆破裂事故。
  受压容器由于冷脆破坏的实例是时有发生的。我国某台湾400t/h超高压锅炉,进行水压试验时,由于进水温度较低,使汽包在低于其试验压力18MPa时即发生脆性爆破。这样的惨痛教训是需要记取的。
  26.什么是普通低合金钢?
  普通低合金钢是在低碳钢的基础上,加入少量合金元素,一般以锰(Mn)为主,其次是钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti等,用以获得在中温(即400℃左右)下具有较高屈服强度和良好的塑性、韧性及焊接性能,即具有较高的机械强度和加工性能。普通低合金钢与其相近的碳素钢相比,屈服强度可提高30%——50%。相同承载条件下,采用低合金钢,可使结构重量减轻约20%—-30%。
  由于低合金钢具有较高和机械强度和良好的加工性能,成本又较低,在发电厂中得到广泛应用。如用于制造工作温度不超过450℃的锅炉受热面管、汽包、联炉顶主风机叶片等。常用钢号有16Mn、15MnV、14MnMoV等。
  27.锅炉常用钢材的使用范围如何选择?
  各种钢材在使用时都有一定的最高许用温度,超过这一温度时,强度及其它性能会明显下降,甚至发生损坏。锅炉各部件都有一定的工作温度,选用钢材时,应根据部件所确定的工作温度及工作压力。确定合适的钢种。若部件工作温度并不太高,却选用耐高温钢种,这样安全性虽然提高了,但必然使成本提高,造成不必要的浪费。同样如果部件的工作温度较高,选用的钢种耐温程度不高或高温稳定性不好,必然影剧院响使用寿命,对安全生产不利,最终还会影响经济性。
  锅炉常用钢材推荐的使用温度可参考3—2选取;主要部件可推荐使用的钢材型号参阅表3—3。
  28.什么是金属材料的可焊性?如何评价钢的可焊性?
  可焊性是指金属材在一定的工艺条件焊接时,能获得优质焊接接头的性能。如果一种材料只需用一般的焊接工艺就能获得优质焊接接头,则该种材具有良好的可焊性;如果需用很特殊或者很复杂的焊接工艺才能获得优质接头,则该种材料的可焊性较差。
  钢材的可焊性,通常用含碳量多少和合金元素的种类与含量来评价。含碳量或含合金元素则可焊性较差,可根据钢材化学成分对焊接热影响区淬硬性的影响程度,通过碳当量计算来评价焊接时产生冷裂纹的倾向。
  29.合金钢为什么需要焊前预热和焊后热处理?
  合金钢具有良好的抗高温氧化及组织稳定性,较高的高温强度。但它的可焊性较差,淬硬倾向大,焊接过程中焊缝及热影响区可能出现如下一些问题:
  (1)焊后在焊缝及热影响区出现硬而脆的淬硬组织,若再的较大内应力存在,就会出现冷裂纹,韧性、塑性降低。
  (2)具有出现弧坑裂纹的倾向。
  (3)某些合金元素,具有焊接再热裂纹倾向,尤以含钒、含硼的钢种为甚。
  为了避免和消除上述缺陷,合金钢需要焊前预热,焊后热处理。
  焊前预热的主目的是改善材料的可焊性。在加热并保持一定温度的过程中可以降低焊接接头区域的温差,使热影响区的淬硬倾向减弱。在焊接过程中有利于氢气的逸出,降低焊缝中的氢含量,防止冷裂纹的产生,改善焊接接头的塑性及韧性。
  后热处理的方法一般是高温回火,其主要目地是:
  (1)消除或减少在焊接过程中所产生的内应力,防止焊缝和热影响区产生裂纹。
  (2)改善焊缝和热影响区的机械性能,即提高其塑性及韧性,改善硬脆倾向。
  (3)改善焊缝和热影响区的金相组织。
  一般碳素钢的焊接性能好,焊接时可不必预热与热处理。但对于含碳量高、刚度大的焊件,由于焊后残余应力大,也需预热及热处理,如壁厚于30mm的碳钢管。
  30.安装蠕胀测点的目的是什么?蠕胀测点安装在什么部位?
  管道在高温情况下要发生蠕变胀粗,为了测量和监督蠕变速度,在高温管道上要安装蠕胀测点。为了测量的准确,不能直接测量管道本身,要在管道上装设专门的测点,它由测钉和测钉座组成,如图3—3所示。
  安装时先测钉座位置,用电焊把测钉座焊接在管道上,再把测钉旋入测钉座内。用千分卡或专用桥尺,测量测钉的原始直径,并做记录。以后每次检修都在进行测量,以计算管道的蠕胀速度,监视蠕胀是否已达危险值。
  蠕胀测点安装在主蒸汽管道及其它高温管道上,位置应选在两焊缝或法兰之间较直的管段中部,与焊缝或支吊架距离不小于1m;距弯头弧线的起点不小于0.75m,并充分考虑安装测点及测量时的方便。
  31.什么是超温?什么是过热?为什么要做超温记录?
  运行中蒸汽温度超过额定值时称超温。受热面管或蒸汽管道壁温,超过该种钢材最高许用温度时称过热。
  各种钢材都有规定的使用温度范围,或者说有一个允许的最高使用温度。在允许的使用温度范围内,可按其使用寿命安全工作。
  运行中的超温。有时会引起管壁过热,有时则不一定。如果额定运行温度比钢材的许用最高温度低很多,即便出现超温,也不一定过热。如12Cr1MoV钢的允许最高使用温度为580℃,蒸汽额定温度为540℃,运行中达到点550℃,这习惯上就属于超温,但对主蒸汽管道来说并没有过热。
  当实际壁温超过钢材最高使用温度时,金属的机械性能、金相组织就要发生变化,蠕变速度加快,最后导致管道破裂。为此,运行中对主蒸汽管、过热器及再热器管和相应的导汽管,要作好超温记录,统计超温时间及超温程度,以便分析管道的寿命,加强对管道的监督,防止出现过热及突然损坏。
  32.超温对管道使用寿命有何影响?
  各种汽水管道和锅炉受热面管子,都是按照一定的工作温度和应力设计其使用寿命的。如果运行中工作温度超过设计温度,虽未过热,也会使金属组织稳定性变差,蠕变速度加快,最后使其工作寿命缩短。
  根据试验研究材料达到破坏的时间与蠕变速度成反比,随温度的升高呈指数关系缩短。按照这一原理,在应力相同和条件下,不同温度的使用寿命,可用拉尔森米列尔近似方程来估算。
  33.蒸汽管道和锅炉受热面管设置监视段的目的是什么?
  被指定作为长期观察、检验、定期割取试样各种金属试验的管段,称为监视段。设置监视段的目的,主要是更好地了解被监视管道的金相组织、机械性能,特别是蠕变速度在运行过程中的变化情况,以便分析判断,并及时采取对策。
  按照《火力发电厂金属技术监规程》的规定:工作温度大于450℃的主蒸汽管道高温再热蒸汽管道,应在蒸汽温度较高的水平管段上设置监视段,进行里蠕变监督。监视段应选用该管系中实际壁厚薄的批钢管,其长度大于5m,并设置三组蠕变测点。过热器和再热器应在壁温最高处设置监视管,定期割取试样,监测管子的壁厚、直径、金相组织和机械性能随温度及运行时间的变化规律,以便及发现问题,及时采取措施。
  34.什么是长期超温爆管?其破口有何特征?
  运行中由于某种原因,造成管壁温度超过设计值,只要超温幅度不太大,就不会立即损坏。但管子长期在超温下工作,钢材金相组织会发生变化,蠕变速度加快,持久强度降低,在使用寿命未达到预定值时,即提早爆破损坏。这种损坏长期超温爆管,或叫长期过热爆管,也称一般性蠕变损坏。
  长期超温爆管,一般发生在高温过热器出口段外圈管子的向火侧。根据近年对过热器管爆破事故和分析,约70%的爆管是由于长期超温而引起的。水冷壁、凝渣管以及省煤器管,偶然也会发生这类爆破损坏现象。
  长期超温爆管破口的特征是:破口呈粗糙脆性断面的大张口,管壁减薄不多,管子蠕胀也不甚显著,破口内壁往往有较厚的氧化铁层。
  破口的过些特征,与钢材在长期超温过行过程中,组织结构不断变介质的不断腐蚀有关。它首先产生微细的蠕胀裂纹和应力腐蚀裂纹,然后在继续超温运行过程中,微细裂纹不断形成和发展,最后引起爆管事故的发生。
  35.什么是短时超温爆管?破口有何特征?
  受热面管子在运行过程中,由于冷却条件恶化,管壁温度在短时间内突然上升,使钢材的抗拉强度急剧下降。在介质压力作用下,温度最高的向火侧,首先发生塑性变形,管径胀粗,管壁变薄,随后发生剪切断裂而爆破。这种爆管称短时超温爆管,也称短时过热爆管,或者称为速蠕变损坏。
  短时超温爆管,多发生在水冷壁管和凝渣管上,特别是水冷壁热负荷最高的部位,如燃烧带附近及燃烧器周围的管子的向火侧。过热器也有发生短时超温爆管的可能。
  短时超温爆管的破口,一般胀粗较为明显,管壁减薄很多,爆破口呈尖锐的薄,因而承受不了介的压力而引起的剪切断裂造成的。另外,也与爆破时介质高速喷出,对炽热管壁产生激冷作用有关。
  36.什么是淬火?淬火的目的是什么?
  电厂把钢加热到某一适当温度,如亚共析钢加热至AC(表示钢在加热时铁素体全部溶入奥氏体的临界点)以上30——60℃,保持一定时间后,使其急速冷却的工艺过程淬火。淬火可采用水或油作为冷却介质。
  钢材淬火后,可使其硬度和强度有很大提高,并能改善某些物理化学性能。但由于快速冷却,会出现内应力,塑性和韧性也有所降低。为提高钢的综合性能,通常在淬火后再经高温回火处理的工艺称调质处理。
  37.什么是回火?回火的确良目的是什么?
  将钢件加热到低AC(表示钢在加热时珠光体转变为奥氏体的临界点)的某一温度,充分保温后,发一定速度进行冷却的热处理工艺,称为回火。
  回火的主要目的是:消除内应力,稳定组织,降低硬度,从而改善钢和综合机械性能。根据钢种和使用目的不同,回火时的加热温度和冷却方式也不完全相同。
  低温回火:加热温度为150——250℃,主要目的是消除内应力和稳定组织,保持淬火后的性能。
  中温回火:加热温度为350——450℃,可消除内应力,并使钢的弹性极限和韧性有较大的回升。这种回火采用在空气中进行冷却的方式。
  高温回火:加热温度为450——670℃,可消除内应力,达到调整组织、提高综合性能的目的。管也管件的出厂处理和发电厂安装焊口的热处理多数属于高温回火处理
  38.什么是正火(正常化处理)?正火的目的是什么?
  将钢加热至某一适当温度(AC以上30——50℃),保温一定时间后,再在空气中缓慢冷却的工艺过程,称正火。
  正火的主要目的是细化金属组织晶粒,消除在锻、轧后的组织缺陷,改善钢的机械性能(强度、韧性和塑性)。
  火力发电厂的管道用钢,大多采用正火处理。碳钢的可淬性较小,正火是最终热处理。对于合金钢,由于淬硬倾向强,正火后还需补以回火处理。
  39.什么是退火?退火的目的确良是什么?
  把钢加热到某一适当温度(大多在AC以上),保温一定时间后再缓慢冷却的工艺过程,称退火。
  退火与正火火的主要区别是,正火冷却速度较快,正火后钢材的强度、硬度较高,韧性也较好。
  根据不同的退火目的,所加热的温度及冷却的速度是不完全一样的。
  退火所能达到的目的主在是:消除锻件及焊接结构的应力,消除冷加工后的加工应力,避免零件在加热和使用过程中产生变形及开裂;消除铸件和锻件的不均匀组织和粗大晶粒,消除合金钢硬而脆的特性,改善其切削加工的性能,胀管时的管头,胀接前也要进行退火。
  40.什么样叫金属冷加工硬化现象?
  在工程中,有时需用对钢件进行冷加工,如锻打、压延、弯曲、冲压等。当冷加工产生塑性变形时,不但其外形发生了变化,其内部的晶粒形状也会发生变化,晶粒沿受力方向被拉长。冷加工塑性变形较大时,还会产生较大内应力。这种现象称为冷加工硬化。
  利用冷加工硬化对钢材使用强度的提高是有限的,而冷加工硬化引起的塑性降低及残存的内应力则是有害的。故一般在冷加工以后,还在进行回火处理予以消除。
  冷加工后变形的晶是不稳定的,加热后晶粒有恢复原状的趋势,这就是再结晶,出现再结晶时的温度称再晶温度。再结晶会使钢材强度和韧性降低,球化、石墨化进程加速。工程上对冷、热加工划分,不是以加工时是否加热来区别,而是以加工时的温度是否高于再结晶温度来划分。高于再结晶温度属热加工,低于再结晶温度即为冷加工。在低于再结晶温度下加工,冷加工硬化的一些缺陷就会出现。主蒸汽管道和再热蒸汽管道和工作温度均在再结晶温度的下限,冷加工硬化造成的危害作用时间长,因此,制订合金钢的弯制、锻打等热加工工艺时,对加工温度的下限作了严格规定,即热加工低于某一温度时应立即停止加工。否则,就等于进行冷加工,会出现冷加工硬化所造成的缺陷。
  冷加工硬化现象有害处,但有时利用这一原理还可得到一定益处。如转轴弯曲后的直轴方法中,有一种捻打法,就是在弯轴的凹面进行冷加工,使轴的这部分金属表面延伸、硬化,并在内应力作用下达到直轴的目的
  
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   1) 炉膛的施工:一般的煤粉锅炉炉膛卫燃带区域设计耐火捣打料,不必进行木模的配置和安装,而在该示范电站的锅炉炉膛7.1米~16.1米四周和上部炉膛与入口烟道接口的前后侧全部采用耐火浇注料。在炉膛区域,耐热钢筋密布,间距为120mm*120mm,浇注厚度为100mm,(该距离为混凝土表面离水冷壁管道表面间的距离)。耐热钢筋的密集、V型结构和鳍片式水冷壁结构给木模的安装和混凝土的振打带来很大的困难;特别是炉膛下部布置有30多个二次风管到炉膛的接口,回料器、外置床、冷渣器等到炉膛灰道等20多个大小不等,形状不规则的孔洞,给木模的制作和安装很大的难度。一个孔洞同时从内外进料,用四根振动棒才能将耐火混凝土振打到位。同时,这些接口的膨胀非常关键,膨胀缝的安装非常小心仔细。为缩短工期,增加工作面,炉膛上部和下部同时施工,为确保安全,炉膛中间采取隔离措施。![Fw-][){ jE3Ot$a
   2) 风室:炉膛风室设计为保温浇注料。为保证保温浇注料的性能不受影响,按技术规范,保温浇注料不能用振动棒进行机械振捣,只能用人工进行捣固。因施工空间狭窄,耐热钢筋密布,完全靠人工捣固难以保证质量,很容易出现蜂窝、孔洞。我们捣固的机具进行改进,捣固方法进行完善,确保了保温浇注料的施工质量。
   3) 旋风分离器及进出口烟道的施工:旋风分离器以砌砖为主。为保证耐磨材料的使用寿命,我们首先按ALSTOM的技术规范对耐火砖进行了认真检查,发现有部分耐火砖存在有裂纹。针对该情况,ALSTOM专门派专家到现场进行抽检、筛选、确认,对淘汰的耐火砖组织重新订货生产,确保耐火材料的质量。因旋风分离器内在运行过程中磨损非常严重,因此,施工质量要求非常严格。如:耐火砖的灰缝饱满度必须大于90%以上,灰缝控制在1~3mm,相邻砖的平整度小于0.3mm,膨胀缝均匀,宽度在±1mm。同时,对旋风分离器的内径误差要求在±3mm内。这不仅对施工人员的技术工人水平要求高,同时对壳体的制造、筒体安装精度要求也非常高。如:每个旋风分离器锥段和直段的所有水平支撑环水平度必须严格保证。
   目前,本工程已完成锅炉水压试验,炉墙部分外置床、风室的浇注工作,旋风分离器及灰道砌筑正在紧张的工作之中。从目前的施工水平来看,该工程的设计、制造、安装质量代表了全国最好循环流化床电站锅炉水平。
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  循环流化床锅炉运行故障分析
  发布者:济南锅炉 发布日期:2008-11-13
  华电内江高坝电厂于1996年9月从芬兰奥斯陆公司(现美国福斯特•惠勒公司)引进投 产了国内第一台100 MW CFB锅炉,该锅炉的顺利运行为国产化CFB锅炉提供了有利条件。至 今, 全国已有数十台CFB锅炉在江西分宜、河南新乡、四川宜宾、山东华盛等电厂建成投产。这 些国产化锅炉的建成和投产,标志着中国的CFB锅炉已经进入稳步发展阶段。一台引进法国A LSTOM的300MW CFB锅炉已开始在四川白马循环流化床示范电站有限责任公司建设、安装,标 志着中国在洁净煤燃烧技术领域及在CFB锅炉的大型化方面迈上了一个新的台阶。
    同其它锅炉一样,CFB锅炉也有其自身的局限性和一个完善过程。从高坝电厂、华盛电厂、 宜宾电厂等CFB锅炉运行的情况来看,CFB锅炉暴露出了以下问题:
    1)冷渣器故障。冷渣器作为锅炉灰渣处理的重要设备,是锅炉正常运行的重要环节。高坝电 厂的冷渣器采用流化床式的冷渣器,主要故障是排渣管堵塞。国产化的CFB锅炉大多采用了 三分仓式的冷渣器——灰渣通过一、二室溢流到三渣室,由三渣室连续排出经气力输送或刮 板 输灰机输送到渣仓,主要故障是排渣管容易堵塞;冷渣器选择室结焦;冷渣器下灰仓格删堵 塞(采用仓泵输灰的冷渣器)等。
    2)J阀(旋风分离器)故障(此故障主要出现在国产化的CFB锅炉)。主要体现在:J阀入口 静压波动大导致J阀回料不连续,床压、床温出现大幅度的波动,严重时破坏外循环,使尾 部受热面积灰严重,造成尾部烟道再燃烧,损坏空预器。
    3)给煤系统故障。主要体现在:旋转给料阀堵塞、跳闸,煤仓贴煤,给煤机销子断,给煤机 链条出现爬坡、断链等。
    4)CFB锅炉的磨损和浇注料脱落。CFB锅炉的磨损最严重部位是密相区浇注料与水冷壁的结合 部,其次是水平烟道中的部分管道、密相区浇注料脱落部位。浇注料脱落主要发生在锅炉冷 态点火初期,脱落后的浇注料修复后同旧的浇注料结合差,效果不理想,影响锅炉带负荷和 机组的长期运行。
    5)CFB锅炉的膨胀问题。锅炉在经过一段时间运行后,由于材质的关系和锅炉的频繁启停, 导致一些膨胀节及密封部位撕裂、泄露甚至烧坏,其中料腿膨胀节是最薄弱环节。
    针对CFB锅炉在运行和维护中出现的问题,作者通过反复摸索、查阅资料、分析众多厂家的 运行数据及结合作者的运行和调试经验,初步形成了如下措施,供CFB锅炉运行及维护、CFB 锅炉的大型化设计参考。
  
  1冷渣器故障
  1.1排渣管堵塞
  1.1.1排渣管堵塞的主要原因
    1)排渣管内部耐磨材料膨胀受限导致内部变形。
    2)炉内脱落的耐磨浇筑料、燃烧过程中形成的焦块进入排渣管。
    3)采用阶梯板的排渣管内积灰过多,造成灰渣在排渣管中流动不畅。
  1.1.2排渣管堵塞采取的措施
    1)渣管设计和施工时应消除设计角度偏差,考虑材料的膨胀间隙。施工时注意排渣管内部 耐磨材料浇筑质量,使排渣管内部平滑。
    2)锅炉点火时应对排渣口进行吹扫,清除排渣管内的杂物;炉内浇筑料选择既耐磨又具有 较强结合强度材料,在耐火材料的养护阶段注意耐火材料的养护,防止炉内浇注料脱落;运 行人员加强对锅炉运行参数的控制,有效地抑制炉膛内结焦;设计方便对排渣口结焦进行疏 通的捅灰口,出现堵塞应及时安排人员进行疏通。
    3)对采用阶梯板的排渣口和用压缩空气进行进渣的排渣管,应及时排掉阶梯板内的积灰。
  1.2选择室结焦
  1.2.1选择室结焦的主要原因
    1)在床压较高情况下,排渣量突然增加,或从选择室回灰大量涌入未燃尽燃料和床料,选 择室流化状态被破坏,未燃尽的高温燃料在选择室燃烧结焦。
    2)风帽堵塞较多或大粒径的床料进入冷渣器导致选择室的流化不良。
    3)冷渣器中的床料未冷却到设计温度就进行排渣,造成冷渣器内部部件变形,影响冷渣器 的流化;冷渣器长时间停用或长期选择单个冷渣器排渣,停用的冷渣器中的床料在水蒸气作 用下粘结,形成低温焦。
    4)运行人员未把握好冷渣器流化风量的配比,不恰当的风量配比导致了冷渣器中灰渣流化 不良。
  1.2.2选择室结焦的解决措施
    1) 运行人员加强对锅炉运行工况的了解,及时调整锅炉参数,树立锅炉物料动态平衡的概 念,控制锅炉的运行床压在正常值,尽量避免锅炉大量排渣。
    2) 每次停炉应对冷渣器风帽进行吹扫,发现堵塞风帽应疏通,控制好燃料的粒径。
    3) 锅炉进行排渣,冷渣器应交替进行;对进入冷渣器的灰渣进行充分冷却,保证冷 渣器的运行工况。
    4)对冷渣器流化风室风量进行经验总结,选择冷渣器各风室风量的优化参数包括冷渣器最 低的流化风量,保证冷渣器在任何负荷下的正常流化。
  1.3冷渣器下灰仓格删堵塞原因及采取措施
    采用仓泵输灰的锅炉,其格栅堵塞的主要原因是燃料中的大粒径煤矸石和大量的排灰量。解 决措施是加强燃料的质量管理,优化煤的分级,对格栅进行预见性的清理。
    在冷渣器的改造方面,河南新乡电厂做了有力探索,其改造的滚筒式冷渣器运行取得了良好 效果,该滚筒式冷渣器主要通过变频器改变滚筒式冷渣器的转速来满足排渣要求。
  
  2 J阀(旋风分离器)故障
  2.1 J阀(旋风分离器)故障主要原因
    1)旋风分离器回料不正常。旋风分离器因灰位较高而影响了分离器的分离效果,从而使一定 量未分离灰进入烟道造成空预器积灰严重,引起J阀入口静压波动。
    2)过高的循环倍率造成J阀循环灰量过大,超出J阀流通能力。
    3)燃烧工况的突然改变破坏了J阀的循环。
    4)流化风配比不恰当,J阀回料未完全流化。
  2.2 J阀(旋风分离器)故障采取措施
    1)发现回料不正常时,及时对旋风分离器的风量进行调整,必要时降低锅炉负荷;尾部烟道 积灰严重时,加强对其吹灰(注意控制炉膛负压),必要时采用从事故放灰口放灰。
    2)适当降低冷渣器用风,适当提高二次风量的比例,降低燃烧风量,保证炉内的燃料和床料 在炉内有足够的停留时间,即增加内循环的时间和数量,降低旋风分离器的物料比例。
    3)在燃烧工况突然改变导致循环被破坏时,应及时调整锅炉运行参数建立新的平衡。
    4)加强对J阀风量配比的经验总结,寻找J阀各部分最优化参数,选择合适流化风量和松动 风,建议在风量调定且回料正常时,不宜对该风量做随意变更。
  
  3给煤系统故障
  3.1给煤系统故障主要原因
    1)CFB锅炉燃料的颗粒较粗,但燃料中的细微颗粒在煤质中有较大水份时极容易粘结,从而 造成煤仓和给煤线堵塞。
    2)煤粒在给煤机中堵塞、挤压,从而造成给煤机链条爬坡、断链。
    3)煤中杂质如编织袋、树块进入给煤机,造成给煤机卡涩、堵煤、跳闸和销子断。
  3.2给煤系统故障解决措施
    1) CFB锅炉的燃煤根据煤的物理特性和现场实际,设置干煤设施;有效减少煤中的细微颗 粒(如在煤破碎机前加设旁路),防止煤的过度粉碎,减少贴煤的可能性;根据各厂燃煤的 实际情况,锅炉煤仓加装可*的松动装置,在给煤机下加装电动或手动调节阀,保证给煤的 连续性和均匀性。
    2) 对给煤线做好选型,加强给煤线运行中检查。
    3) 加强燃料的管理和质量控制,防止不易破碎的杂物进入给煤线。
  
  
  4 CFB锅炉的磨损和浇注料脱落
  4.1 CFB锅炉的磨损
    CFB锅炉典型特征是烟气流速较高,烟气中灰的浓度大,颗粒粒径大,因而对炉墙的冲刷严重 。在CFB锅炉中容易磨损的主要部位有:承压部件、内衬、旋风分离器、布风板、返料装置 及水冷风室。影响磨损的主要因素有:燃料特性、床料特性、物料循环方式、运行参数、受 热面结构和布置方式。
    其解决措施是:选择合适的防磨材料及浇注料;采用合理的结构设计;对材料表面进行特殊 处理,锅炉磨损严重部位应增加防磨衬垫;运行人员加强对锅炉燃烧参数的调整,控制床温 变化幅度在允许值;注意煤质质量。
  4.2 浇注料脱落
    锅炉频繁的启停、不恰当的养护措施可能导致炉内浇筑料在膨胀和收缩过程中的脱落。炉内 浇筑料应根据炉内不同部位的温度、磨损条件、耐磨材料的性质、抗震特性、热膨胀性及价 格因素综合考虑,选择既耐磨又具有较强结合强度材料,耐火材料的浇注需要有资质的专业 施工队伍进行。对耐磨材浇注料脱落部位进行修补前,应将原来的浇注料尽量打掉,使之露 出抓钉,对缺少抓钉的部位应进行补焊后方可进行修补,修补后的部位应进行固化烘干。在 时间允许的前提下,烘炉前应对大面积更换的耐火材料进行自然干燥,在耐火材料的养护阶 段应特别注意耐火材料的养护。不能过度追求经济利益而缩短养护时间,应严格按照材料的 养护措施进行。
  
  
  5CFB锅炉膨胀问题
    锅炉炉膛、旋风分离器、尾部烟道有不同的膨胀中心,因此锅炉的许多部件连接采用了膨胀 节连接,如锅炉到旋风分离器进口、旋风分离器出口到水平烟道等。锅炉在冷态和热态时部 件之间的不同膨胀度,膨胀节恶劣的工作环境,锅炉负荷的升降导致的床温变化,锅炉频繁 的启停,使膨胀节容易在交变应力下损坏,因此运行中应加强对床温的控制。各膨胀节特别 是床下水冷风室和回料系统的膨胀节,在金属膨胀节能够满足各方面的膨胀要求时,应考虑 换成金属膨胀节;充分利用停炉机会,对膨胀节进行检查、修补、更换。非金属膨胀节设计 应考虑通风以及防止积灰和煤粉导致损坏;在锅炉设计时应考虑对不同的膨胀进行补偿。
  
  
    在这些故障中,不难看出,锅炉的燃料导致了许多故障。因此,在锅炉大型化设计时, 应考虑对燃料预处理做出优化设计,如使燃料的水份降低,煤质更具有宽筛分特点,进一步 降低煤中煤矸石含量等。通过燃料的预处理改善燃料特性,将直接降低冷渣器、J阀(旋风 分离器)、给煤系统、锅炉的磨损等故障率,使锅炉的可用率得到保证
  摘要:简要介绍了300MW循环流化床锅炉外置式换热器的内部结构、工作原理、特点及实际运行调整经验,并针对外置式换热器在运行中出现的问题提出切实可行的解决方法。7 \' b9 E+ g9 J4 z3 M S3 J
    关键词:300MW循环流化床锅炉 外置式换热器
    1 前言
    云南大唐国际红河发电有限责任公司现有两台300MW循环流化床锅炉,分别于2006年6月3日和8月27日通过168小时试运行,实现双投。投产后机组运行情况良好。该项目是继四川白马电厂全套引进法国ALSTON技术后,国产化首台和第二台300MW循环流化床锅炉。由于是新引进的法国技术,国内在300MW循环流化床锅炉方面还有很多技术空白。300MW循环流化床锅炉中引入的外置式换热器,以前对300MW循环流化床锅炉外置式换热器的研究都侧重在设计方面,而实际运行方面的研究还比较少见。就其在试运行中遇到的难点及解决方法进行阐述,为设计、安装及运行方面提供参考。
    2 锅炉热物料循环回路
    锅炉本体为HG-1025/17.5-L.HM37型CF BB,为亚临界、中间再热、自然循环、单锅筒、平衡通风锅炉。锅炉中引入了四个外置式换热器(英文简称EHE),解决了尾部烟道受热面多,不宜布置的难题,使炉膛温度和过热汽温、再热汽温的控制更为灵活。+ ?) X" u, C( s6 y
    炉膛、分离器、回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的物料热循环回路,煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应,产生的烟气分别进入四个分离器,进行气固两相分离,经过分离器净化的烟气进入尾部烟道。分离器分离下来的高温物料一部分直接返回炉膛,另一部分进入外置式换热器,外置换热器入口设有锥型阀,通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器,外置式换热器外壳由钢板制成,内衬绝热材料和耐磨耐火材料。外置式换热器解决了随着锅炉容量增大,受热面布置困难的矛盾,使锅炉受热面的布置更灵活。
    3 外置式换热器的内部结构、工作原理
    靠炉前的左一、右一外置式换热器分别布置在炉膛的两侧,主要功能是调节再热器出口汽温,外置式换热器内部分为三个室,第一室为空室,第二个为高再室,第三个为低过室。每室下面均通入流化风供室内物料流化用,流化风由五台高压流化风机提供,压力为57kPa左右。流化风先通入到外置式换热器内每个室下面流化风风箱内,再通过风箱上面的许多钟罩式风帽进入到外置式换热器内部流化热物料,空室中没有设置受热面,起一个过渡物料作用。在中间室设置高温再热器蛇形管受热面,最后一个室内布置有低温过热器蛇形管受热面,在空室和高温再热器室之间、高温再热器室和低温过热器室之间,都用耐火耐磨料浇注有隔墙。通过锥形阀的开度控制进入外置式换热器内的热物料量来控制高温再热器汽温,进入外置式换热器内的高温物料先与高温再热器蛇形管受热面进行换热,再进入最后一个室与低温过热器蛇形管受热面进行换热,最后返回炉膛。
    靠炉后的左二、右二外置式换热器也布置在炉膛的两侧,主要是调节床温。外置式换热器内部分为三个室,第一室为空室,第二个为中温过热器II室,第三个为中温过热器I室。通过锥形阀的开度控制进入外置式换热器内的热物料量,通过与布置在外置式换热器中的中过II和中过I受热面换热,提高过热汽温的同时,降低热物料的温度。900℃左右的高温物料通过外置式换热器换热后,返回炉膛时基本上只有400℃到500℃,低温物料进入炉膛,能降低炉膛内床温,将床温控制在840℃左右,既能减少炉膛内的低温结焦和高温结焦,还能控制氮氧化物的生成量,同时,在此床温下,通过加入石灰石粉与炉膛内产生的二氧化硫反应,生成硫酸钙,大大降低了二氧化硫的排放量。
    4 外置式换热器在运行中出现的问题及其原因分析
    4.1 锥阀进料不畅
    右一外置式换热器锥形阀就在运行中出现过开关不动、卡涩情况,导致右侧再热汽温低于正常值。出现此情况的原因,可能是因为有异物(如大块的物料等)卡在锥阀入口处,导致锥阀进料不畅。应及时开启锥形阀的压缩空气吹扫阀(压力为0.5MPa左右),并活动此锥形阀开度。 T9 W1 T! {( X' `
    4.2 内部砌筑材料垮塌
    a. 外置式换热器内部的耐火层被高温床料切削、冲刷而磨损,造成损坏,常常引起耐火材料失效。
    b. 外置式换热器内部温度高且温度不稳定。耐火材料会随温度的变化,产生膨胀和收缩,如果此膨胀和收缩受到约束,材料内部会产生应力。耐火砖是非均匀的脆性材料,由于它的导热率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力的能力差、抗热振性低。在热冲击的反复不规律作用下,耐火材料容易产生开裂剥落,直到整体损坏、垮塌。
    c. 施工、安装不合理。300MW循环流化床锅炉的砌筑面积达2200多立方米,重量达4500多吨。由于工程任务重、工期短,在施工过程中未能严格按照设计要求和材料生产厂家提供的要求施工,导致施工质量有缺陷,灰缝间隙过大、锁砖没有锁牢固,导致运行中产生垮塌。
    4.3 锥阀阀杆磨损,漏灰
    外置式换热器的锥阀长期与高温热物料接触,长期的冲刷易导致锥阀的密封装置盘根磨损,失效,向外漏灰。外置式换热器的锥阀与阀杆的密封采用的是盘根密封,由于盘根经常与900℃左右的高温物料接触,易导致盘根被烧损,脱落,失去密封作用。当发现盘根损坏,锥阀往外漏灰时,应迅速将锥阀关闭至零,拆除原来失效盘根,重新添加新盘根。
    4.4 换热器内出现流化风量低,换热效果不好
    对于这种情况有三种处理方法:一是提高流化风压力,随着压力的提高,进入外置式换热器室内的流化风量会随之提高,改善流化效果。二是开启出现外置式换热器流化不好的那个室的事故排渣手动门。四个外置式换热器的每个室都设置有事故排渣管,对地排渣。用事故排渣管排出流化不好的那鍪业奈锪?有助于流化风进入外置式换热器室内,改善流化效果。另外,外置式换热器的每个室的事故排渣管,可在炉膛内床压高的时候,辅助排渣。三是如果是外置式换热器的空室或是外置式换热器锥形阀至空室的斜管段堵,可开启空室或斜管段的压缩空气吹扫阀,助其流化。) |& y: T% v/ H+ w( C% G. k
   4.5 外置床受热面爆管的现象及处理3 p3 Q! L* p K$ a, r
   外置床受热面爆管的现象有:给水流量不正常地大于主汽流量,外置床内有较大的异常声响,外置床内各点温度都比正常值下降,严重时可能影响外置床内的物料流化,导致外置床结焦。
   外置床受热面爆管的处理:当确认外置床内爆管部位后,根据汽包水位情况,确定机组滑停时间,滑停期间尽量降低锅炉压力,保持泄漏外置床锥形阀在最小开度,防止汽温降低过快。采用逐室增加流化风的手段,将该外置床的床料排至炉膛先全开紧靠炉膛的仓室下面的流化风门,再全开中间仓室下面的流化风门,最后全开空室的流化风门,同时打开空室和一室事故排灰门进行排灰;负荷到零,机组解列。当床温小于400℃,锅炉压火,保持一台引风机和两台流化风机运行,保持泄漏外置床流化。当锅炉汽包压力小于1MPa后,带压放水。汽包放水结束后,锅炉进行冷却,保持流化风机运行直到外置床能够进人检查,确认外置床内已无料或未板结为止。
   5 结束语& \! P$ C2 l- {- ^# |5 y' E, H# m. ^
   国产化300MW循环流化床锅炉自投产后,运行情况良好,2号机组自2007年2月9日并网以来,到2007年6月9日创造了国产300MW循环流化床锅炉连续安全在网运行120天的全国纪录。针对国产300MW循环流化床锅炉外置式换热器在运行中出现的问题及解决方法进行了总结,经实践证明这些方法都切实可行。
  
  摘要:循环流化床锅炉技术是目前迅速发展起来的一项高效、清洁燃烧技术。结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障,它直接影响到锅炉的安全经济运行。本文结合循环流化床锅炉的运行特点,根据本人几年来的流化床锅炉调试和运行经验,分析流化床锅炉结焦的主要原因,并对如何预防循环流化床锅炉结焦进行了探讨。
  
   关键词:循环流化床锅炉 结焦 原因 措施
  
  概述
   大型CFB锅炉是近几年才发展起来的电站锅炉,它的设计、运行都有待不断积累经验去完善,运行中难免出现一些问题。通过对我国已投产440t/h级大型CFB锅炉的调研发现,相对于常规煤粉炉,CFB锅炉结焦已是一个最为普遍的且是比较严重的问题。处理不好势必严重影响CFB锅炉的安全经济运行,也影响到CFB锅炉的进一步发展与应用。因此对循环流化床锅炉结焦原因的分析并提出解决办法,会不断提高大型CFB锅炉稳定运行水平。
  
  1、结焦现象及原因
  
   循环流化床锅炉在运行时出现结焦的现象主要有:⑴ CRT显示床温、床压极不均匀,燃烧极不稳定,相关参数波动大,偏差大。⑵ 结焦初期(局部)料层差压下降,结焦严重时,料层差压急剧增加。⑶ 氧量快速下降,几乎近于零。⑷炉膛负压增大,一次风量,风室风压波动大。⑸ 负荷、压力、汽温均下降。⑹ 排渣不畅,床层排渣管发生堵塞,单个或多个放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔烧结性焦块(局部结焦);⑺观察火焰时,局部或大面积火焰呈现白色。
  
  2、结焦原因分析:
  
   当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦称低温结焦,低温焦块是疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒。床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象称高温结焦,高温焦块表面上看基本上是熔融的,冷却后呈深褐色并夹杂少量气孔。运行中的床温、床压和流化都正常情况下出现的缓慢长大的焦块称渐进性结焦,这种结焦是较难察觉的。炉内结焦是由于高温结焦、低温结焦、渐进性结焦和油煤混燃时间较长以及流化不正常引起的结焦,不论是哪种原因引起的结焦,一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移,焦块将越来越大,造成流化困难,堵塞排渣管,最后被迫停炉。
  
   生产运行中结焦可能原因分析:⑴ 燃煤、床料熔点太低,在床温较低水平下就可导致结焦。 ⑵ 流化风量偏低,常时间流化不良。一次风量过小,低于临界流化风量,物料流化不好。炉底风压过低,布风板阻力较低,(一般布风板阻力应为整个料层阻力的25~30%),布风不均,致使炉内流化不良,在床层内出现局部吹穿,而其它部位供风不足,床温偏高,物料产生粘结,从而形成焦块。 ⑶ 风帽损坏,造成布风板布风不均,部分料层不流化。⑷ 返料影响。返料风过小造成返料器返料不正常或返料器突然由于耐火材料的塌落而堵塞或因料差高放循环灰外泄失控等原因,返料无法正常返至炉内,造成床温过高而结焦。若再通过加煤来维持压力及汽温,则床温在返料未回炉膛及加煤的双重作用下灰急剧上升而导致床上结焦。⑸ 床温测量装置故障,床温表失准,造成运行人员误判断或对某一单点床温偏高束手无策。⑹ 运行人员对床温监视不严造成超温。⑺ 压火时操作不当,冷风进入炉内。⑻ 锅炉长期超负荷运行或负荷增加过快,操作不当。⑼ 启炉时料层过簿或过厚。⑽ 炉内浇注料大面积塌落,造成局部流化不良,过热而结焦。⑾ 运行过程中由于给煤机运行不正常,给煤量测量不准而给煤过多,造成床层局部超温。⑿锅炉运行中,长时间风、煤配比不当,过量给煤。
  
  3、防止结焦的技术措施
  
   目前,循环流化床锅炉结焦已是一个最为普遍的且是比较严重的问题。处理不好势必严重影响锅炉的安全经济运行,也影响到循环流化床锅炉的进一步发展与应用。因此对循环流化床锅炉结焦原因的分析并提出解决办法,会不断提高大型CFB锅炉稳定运行水平。
  
   首先,一定要保证良好而稳定的入炉煤质,特别是粒度、细度、矸石、熔点等指标一定要严格控制。点火前一定要认真做好流化试验,就地观察底料流化情况及厚度,确保合格。良好的炉内空气动力场,可有效控制旋风分离器的二次燃烧,避免燃烧室、旋风分离器、回料器的超温结焦。
  
   其次,对CFB锅炉应尽量缩短启动时间,否则油煤混烧时间过长,调整不当极易发生结焦,尤其投煤初期煤油混烧阶段,大量的煤投到炉内不能完全燃烧,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高温结焦。点火初期当床温达到投煤温度时,应立即投煤,燃烧稳定后果断断油,包括在事故处理过程中,及时地断油,使煤油混燃时间缩短,防止结焦。开始投煤量较大会出现床温飞升的现象,启炉时点动给煤的时间较长会造成可燃物的积累从而引起爆燃现象,对挥发份较低煤的点火及运行过程应十分注意可燃成分的积累以免造成爆燃现象,刚开始投煤时,不得过快过猛,遵循少量间断的原则,先单台给煤机点动少量给煤等确认炉膛氧量下降、床温上升才可再次并逐渐延长点动给煤时间、增加给煤量。在700℃以前,最好采用点动给煤,禁止连续给煤,投煤时机可参照氧量的变化进行,在750℃以前,投煤量一定不能超过15t/h。
  
   同时,为保证安全稳定运行,应在点火过程中保证布风均匀性,并注意在点火过程后期适时排渣。避免低温结焦,最好的办法是保证易发地带流化良好,颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态,这样温度均匀,可防止结焦。
  
   最后,严格执行各厂家的运行规程,确保回料罗茨鼓风机设备安全运行。避免回料阀内因局部死区而出现结渣的现象。回料阀的充气量应严格控制在1%的锅炉总风量之内,以防止未燃碳粒在局部区域复燃,避免回料阀内结渣。
  循环流化床锅炉结焦有着设计、制造和运行等多方面的主客观原因。设计、制造单位,还应进行质量回访,总结经验,力求不断完善设计,解决结构隐患,优化整体设计。对于运行检修人员需应努力提高大型循环流化床锅炉技术的理论水平,同时多借鉴同类机组的运行经验,分析产生结焦的原因,执行各项防止结焦的技术措施,在实践中不断积累操作经验。如此,循环流化床锅炉的结焦还是可以控制和防范的。
  
  结论
  
   循环流化床锅炉由于环保性能好,以成为火力发电厂和工业锅炉领域的热点,目前,国内的循环流化床锅炉技术正在向更大容量方向发展。但是,很多循环流化床锅炉都不同程度存在出力不足、运行周期短、灰渣不完全燃烧损失高、排烟损失大等问题,出现这些问题除设计不当外,还有运行方式不合理所致,可以通过优化调整改善其运行性能。
  
   循环流化床锅炉在许多单位最长运行周期已达3000小时左右,该炉型再经过一段时间防磨治理,在目前防磨治理的基础上,思想再开阔一些,对磨损原因和机理的探索再认真一些,防范措施、治理力度再加强一些、磨损这一顽症一定能相应治理的更好,其连续运行时间还将延长,达到或超过3500小时没问题。循环流化床锅炉这个新产品一定能在全国的发电和供热等各项事业中发挥出更大作用,一定能以它的独特优点逐渐取代目前市场上正在运行的其他任何炉型,一定能为社会和各企业发挥出他的重大经济效益、社会效益和环保效益,为缓解煤炭紧张局势做出贡献。
  
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