中鋁河南分公司熱力廠9#鍋爐于2004年6月由無錫鍋爐廠生產(chǎn)，額定蒸發(fā)量160t/h，屬中壓煤粉鍋爐，自然循環(huán)、固態(tài)排渣，制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機中間倉儲式乏氣送粉。鍋爐主燒煤義馬煙煤約占75%，揮發(fā)分>28%，灰分20%～30%；25%的配煤為地方貧煤，揮發(fā)分為15%左右，混合煤發(fā)熱量為17963 kj/kg，鍋爐投運后，運行狀況良好。受市場及管理等因素影響，鍋爐燃煤品種多變；同時，隨著該公司70萬t氧化鋁的建成投運，鍋爐產(chǎn)能不足，對鍋爐進(jìn)行提產(chǎn)改造也迫在眉睫。為滿足生產(chǎn)需求，2005年10月該公司對9#鍋爐進(jìn)行了提產(chǎn)改造，鍋爐額定蒸發(fā)量提高到190t/h。鍋爐出力提高后，其中過熱器低溫段過熱器縱向排數(shù)由12排減到8排，面積由404m2減至269m2，高溫段過熱器順列布置沒有變動，此處過熱器煙速由10m/s提高為12.4m/s，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
9#鍋爐提產(chǎn)改造后，2006年1月出現(xiàn)2次二級過熱器爆管，2008年1月和4月出現(xiàn)3次高溫段過熱器爆管，且爆管點較多。鍋爐因此停爐，影響了氧化鋁生產(chǎn)，也造成受熱面設(shè)備檢修費用上升，檢修工作量增大，運行費用提高。針對9#鍋爐過熱器爆管情況，廠技術(shù)開發(fā)科等單位組織相關(guān)人員對爆管的主要原因進(jìn)行分析查找。
2、鍋爐運行中存在問題
94鍋爐提產(chǎn)改造后的初期，鍋爐運行較為穩(wěn)定，運行負(fù)荷基本在160—180t/h。在2008年元月發(fā)生的過熱器爆管事故中，爆管主要集中在過熱器高溫段中間部位，過熱器從右（東側(cè)）數(shù)第36、37、38、39排共8根泄漏，第39排在上水檢查時又漏3根。從現(xiàn)場情況來看，過熱器爆管面積大，磨損嚴(yán)重。高溫段過熱器管排從左數(shù)l—10排，從右數(shù)1—10排上部距頂棚100~200mm處管子有不同程度減薄，其他部分管子厚度基本正常。同時，高、低溫段過熱器夾道內(nèi)有積灰情況。
檢查中計算機顯示，爐膛出口煙溫800一900℃，主汽溫(430±l0)℃均在正常范圍；鍋爐運行中曾偶爾出現(xiàn)短時堿度偏高、水溫低情況，但蒸汽品質(zhì)合格；煤質(zhì)分析報告中顯示發(fā)熱量低，灰分高；在鍋爐高溫段過熱器處未安裝吹灰器，不利于吹灰工作。鍋爐過熱器的頻繁爆管停爐也為該廠的節(jié)能工作造成不利影響。
3、過熱器爆管原因分析
3.1常見影響鍋爐過熱器爆管的因素
(1)化學(xué)監(jiān)督不嚴(yán)，汽水分離器結(jié)構(gòu)不良或有缺陷，使蒸汽品質(zhì)變壞，過熱器管內(nèi)結(jié)垢，使管壁過熱。
(2)由于運行工況或煤種改變，引起汽溫升高未及時調(diào)整。
(3)由于減溫器故障，使蒸汽溫度分布不均，局部過熱。
(4)在啟動過程中，排大氣門開度太小，蒸汽量不足而引起過熱器管過熱。
(5)過熱器管安裝不當(dāng)，制造有缺陷，材質(zhì)不合格，焊接質(zhì)量不好。
(6)吹灰器安裝不當(dāng)，吹損過熱器管。
(7)過熱器局部堵塞，飛灰磨損嚴(yán)重。
(8)運行年久，超過檢修周期，管材蠕脹變形嚴(yán)重。
(9)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置不合理，受熱面過大，蒸汽分布不均勻，蒸汽流速過低，引起管壁溫度過熱。
此外，鍋爐過熱器結(jié)焦，鍋爐因煤質(zhì)或調(diào)整不當(dāng)引起爐膛、過熱器結(jié)焦，導(dǎo)致過熱器局部過熱、磨損而爆管。煤粉細(xì)度過大沒進(jìn)行適當(dāng)控制而不按規(guī)定控制或控制不當(dāng)時，而引起煤粉過粗，煤粉燃燒不完全，從而導(dǎo)致飛灰顆粒增大，磨損增加，引起過熱器磨損爆管。
3.2鍋爐燃煤特性
該廠鍋爐燃燒煤含灰分實測值偏高，同時收到基低位發(fā)熱量較低，屬劣質(zhì)煙煤，若減少配煤，往往導(dǎo)致灰分上升較多。
3.3鍋爐運行主要技術(shù)參數(shù)
3.4過熱器爆管原因排查
各臺鍋爐過熱器基本實現(xiàn)定期檢查或更換，運行維護(hù)也基本到位。9#鍋爐提產(chǎn)改造后，鍋爐運行中曾出現(xiàn)堿度偏高、水溫低情況，但現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)過熱器管內(nèi)有結(jié)垢或局部堵塞問題；減溫器使用正常，未出現(xiàn)故障，不具備局部過熱情況；鍋爐各次啟動均按照程序，排大氣門開度適當(dāng)；對過熱器管安裝檢查焊接情況良好，其材質(zhì)采用了12CrlMoVG；煤質(zhì)分析報告中顯示鍋爐用煤發(fā)熱量低，灰分高；在鍋爐現(xiàn)場檢查，大片過熱器管壁磨損嚴(yán)重，同時局部有部分積灰且二級過熱器處未安裝吹灰器。
2006年曾對高溫段過熱器泄漏補焊一次，此次就有一根高溫段過熱器補焊點旁磨薄處爆開大孔，從爆管的情況來看，中間局部管磨損嚴(yán)重。
鍋爐提產(chǎn)改造后，負(fù)荷從140~150t/h提高到170一180t/h運行，過熱器處煙速接近臨界點，排煙濃度也較高。原設(shè)計鍋爐額定負(fù)荷160t/h高溫段過熱器煙速為lOm/s，基本適宜；鍋爐提產(chǎn)后，高溫段過熱器沒有變動，此處因負(fù)荷上升煙速提高為12. 4m/s而達(dá)到設(shè)計上限。若煤質(zhì)差、灰分高，或高、低溫段過熱器夾道內(nèi)積灰嚴(yán)重、夾焦，易導(dǎo)致局部煙速上升，超出設(shè)計上限，磨損加重。
由于該廠在減少地方配煤情況下，鍋爐實際燃煤中含有較多的灰分，比校核煤種大得多，煙氣中的飛灰沖刷過熱器后造成受熱面磨損，特別是對流受熱面，在該區(qū)域內(nèi)灰粒已開始硬結(jié)，而且直接沖刷在受熱面表面，受到磨損的影響最大。
鍋爐尾部受熱面積灰，過熱器堵灰。吹灰器的安裝使用在解決鍋爐尾部受熱面的積灰、提高鍋爐安全運行等方面都有較好的效果，但若運行維護(hù)跟不上，會引起鍋爐尾部受熱面的積灰，導(dǎo)致受熱面局部磨損。從現(xiàn)場情況來看，其他地方均布置有吹灰器，效果較好，而高溫段過熱器處未安裝吹灰器，此處形成部分積灰、堵灰也成必然。
從以上情況分析，煤質(zhì)差、煙速高積灰磨損是導(dǎo)致過熱器爆管的一些重要原因，而飛灰磨損是過熱器爆管的主要原因之一。．
高溫段過熱器的材質(zhì)采用了12CrIMoVG，規(guī)格是∮42×3.5。對于鍋爐提產(chǎn)后，因煙速提高，材質(zhì)不變時，磨損加快，壁厚顯然也偏小。
3.5針對設(shè)備磨損問題的分析
有關(guān)資料表明，燃料中存在的灰分在煙氣中對鍋爐尾部受熱面的磨損有較大影響，在選擇對流受熱面煙氣流速時，必須考慮磨損問題。該廠配煤的不穩(wěn)定，就更應(yīng)注意。
鍋爐受熱面被磨損量．，與飛灰運動速度的三次方成正比。煙氣流速提高1倍，則磨損速度提高8倍。
9#鍋爐出力提高后，高溫段過熱器確沒有改動，按校核煤灰分，運行負(fù)荷接近180t時，可算出高溫段過熱器煙速應(yīng)在1.1~12. 4m/s，配煤少、灰分偏高時，高溫段過熱器煙速會更高。
由于磨損與速度的三次方成正比，經(jīng)計算，高溫段過熱器煙速由過去的9m/s提高到現(xiàn)在的11.5 m/s，磨損量提高到2.08倍，顯然運行中高溫段過熱器設(shè)備使用壽命減半；若按額定數(shù)據(jù)計算，磨損量則提高到1.9倍。
有灰燃料煙氣的極限流速進(jìn)行推薦時，一般考慮折算灰分A，計算公式為：A=10000×(Aar／Qar)按運行煤灰分28%計算，該廠的折算灰分為
14. 7%。
按有灰燃料煙氣的極限流速推薦值可知：當(dāng)折算灰分為14% ~17%時，過熱器煙氣的極限流速推薦值為12m/s；當(dāng)折算灰分A。“為21%一24%時，推薦值為llm/s。9#鍋爐額定負(fù)荷190t/h選擇12. 4m/s，超出了12m/s推薦值，顯然鍋爐高負(fù)荷運行時將大大降低過熱器運行壽命。
由于該廠鍋爐燃煤灰分大、發(fā)熱量低，減少配煤時，易導(dǎo)致飛灰濃度大，高負(fù)荷時受熱面的磨損也大大增加；若設(shè)計煙速提高，磨損量呈三次方增加，就必須采取一些防磨措施，以減輕相應(yīng)受熱面的磨損。
4、鍋爐尾部受熱面磨損的防治措施
(1)防磨裝置一般是蓋上沖壓成型的蓋板，或在易磨損的地方焊上圓鋼條，或是蓋上壓成鈍角的角鋼，這三種方法以第一種使用較為廣泛。
順排的過熱器若橫向管距較大、縱向管距較小，第一排會受到較大磨損，一般要采取一些防磨措施，如采用新型的防磨涂料等。
同時，縮小煙氣走廊尺寸，在走廊中加阻流板、阻流棒都可以減少順流管排的磨損。
(2)減輕受熱面磨損還要控制煙氣流速，組織好合理的燃燒工況。特別要防止煙氣走廊的出現(xiàn)，如管間距要均衡，管子與墻壁的間隙要盡量護(hù)板阻斷。運行中應(yīng)減少鍋爐漏風(fēng)，降低漏風(fēng)系數(shù)等。計算表明，過量空氣系數(shù)由1.2上升到1.3時，磨損增加25%。
(3)降低飛灰濃度，并通過煤粉細(xì)度的控制來保證飛灰的細(xì)度。受熱面采用新型結(jié)構(gòu)和防磨裝置，提高受熱面部件表面層硬度或使用高錳鋼等耐磨金屬或其他耐磨材料。
因此，針對該廠情況，高溫段級過熱器應(yīng)適當(dāng)加厚管壁，同時在過熱器迎風(fēng)面上加裝防磨蓋板，并將高溫段級過熱器的梳型板適當(dāng)變窄，盡量減少局部積灰情況。
在設(shè)備技改方面，裝有防堵灰的機械清灰（或燃?xì)馇寤遥┭b置，在解決鍋爐尾部受熱面的積灰、提高鍋爐安全運行、減少管道磨損等方面都有一定的效果。因此，應(yīng)在煙道積灰多的適當(dāng)位置上合理布置吹灰器。結(jié)合鍋爐整體設(shè)備的技術(shù)改造，應(yīng)做好過熱器的優(yōu)化設(shè)計，采取合理的防磨技術(shù)，并合理選擇過熱器的煙速，以降低磨損，延長設(shè)備壽命。
同時加強設(shè)備定期清灰、檢查、檢驗、檢修及更換工作，加強設(shè)備運行技術(shù)管理工作及燃燒工況的調(diào)整，減少排煙量，減輕受熱面磨損，保證鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，延長設(shè)備運轉(zhuǎn)周期，從而確保鍋爐穩(wěn)壓供汽。
該廠9#鍋爐通過采取相關(guān)改進(jìn)措施后，如二級過熱器采用厚壁管作為受熱面，壁管改為∮2×4.5 mm管子，材質(zhì)改為12CrIMoV，同時在過熱器迎風(fēng)面上加裝防磨蓋板等，目前設(shè)備運行狀況良好，各項數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)，達(dá)到了良好的預(yù)期效果。
5、結(jié)論
(1)煤質(zhì)變差、高溫段過熱器煙速偏高、磨損是引起該廠過熱器大面積爆管的主要原因。
(2)提高來煤質(zhì)量，合理配煤，加強鍋爐運行調(diào)整，加強吹灰打焦，可有效減輕鍋爐尾部受熱面磨損的程度，從而延長設(shè)備使用壽命。
(3)結(jié)合鍋爐提產(chǎn)改造，易采取加裝防磨蓋板、安裝吹灰裝置、增加管壁厚度、提高材質(zhì)性能并適當(dāng)降低煙速等措施進(jìn)行鍋爐尾部受熱面的防磨改進(jìn)，以提高鍋爐改造后的運行節(jié)能效果，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐燃燒的木屑顆粒燃料主要由木屑顆粒機壓制生產(chǎn)而成。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
2、木屑顆粒機
2、秸稈顆粒機
