循环流化床锅炉“四管”防爆措施（神华新疆米东热电厂）流化床锅炉“四管”爆漏的预控是确保流化床锅炉安全、经济运行的关键。流化床锅炉的“四管”爆漏主要有设备制造工艺、安装工艺（管排、管屏平整度超标及浇注料施工出现的较大裂纹）、运行工况造成的居多。一、锅炉型号参数如下：DG1069/17.4-II1型锅炉是东方锅炉厂设计生产的亚临界参数国产化循环硫化床汽包炉，自然循环单炉膛，一次中间再热、汽冷式旋风分离器，平衡通风，露天布置，燃煤，固态排渣，受热面采用全悬吊方式，钢架为双排柱钢结构。在炉膛顶部前墙布置了12片屏式过热器、6片屏式再热器及后墙2片水冷蒸发屏，为炉膛内附加受热面。过热器系统采取调节灵活的喷水调温作为汽温调节和保护各级受热面管子的手段，整个过热器系统共布置有两级喷水减温器。一级减温器布置在低温过热器出口的连接管道上作为粗调；二级减温器布置在屏式过热器出口的连接管道上作为细调。再热蒸汽温度以尾部烟道烟气挡板作为主要调温手段，通过调节烟气挡板的开度，改变流经低温再热器侧的烟气量，达到调温目的。低温再热器至高温再热器的连接管上设置了喷水减温器作为微调。低温再热器进口管道上布置有事故喷水减温器，用于紧急状况下控制再热器进口汽温。在过热器出口管道上左、右侧各装有1只电磁泄放阀（PCV阀）、1只安全阀；锅筒上装有3只安全阀；再热器进、出口管道上分别装有4只和2只弹簧安全阀，从而保证了锅炉的正常运行。锅炉设计参数: 序号锅炉参数单位BMCRBRL1蒸发量t/h106910182过热蒸汽压力MPa.a17.417.43过热蒸汽蒸汽温度5415414再热蒸汽流量t/h886.9842.435再热蒸汽进口压力MPa.a4.0803.8776再热蒸汽出口压力MPa.a3.9003.6977再热蒸汽进口温度337.2331.98再热蒸汽出口温度5415419给水温度280.6277.1二、“四管”爆管原因及防爆措施：1、锅炉钢管材质在安装前对所有钢管材质进行光谱分析（所有光谱分析报告作为锅炉安装阶段的原始记录，作为有备可查），确认与设计材质对应，如发现有错用情况及时反映、更换，防止错用钢材，影响以后设备运行。2、水冷壁磨损流化床锅炉水冷壁磨损大约分为：切削磨损、疲劳磨损、冲击磨损和综合磨损。2.1循环流化床锅炉金属受热面的磨损、爆管的原因循环流化床燃烧室内金属受热面和燃烧室后部对流金属受热面的磨损机理都与气固两相流的流动模式有关。循环流化床锅炉燃烧室内气固两相流的流动模式是中心区的气体与固体颗粒向上流动，周围四壁区的固体颗粒向下流动，形成公认的环核流动模型。中心区与四壁区之间的固体颗粒在向上与向下流动过程中还有横向的主相交换，这种交换由下向上是逐渐减弱的。膜式水冷壁与耐火防磨层交界处，耐火台阶以上的一段水冷壁管(约5001000mm)是最易磨损段。燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处台阶以上一段管壁的磨损是由燃烧室内颗粒的内循环量决定的。如果结构上不采取适当措施，这种磨损是不可避免的。这种磨损在国内循环流化床电厂普遍存在，交界处台阶管壁磨损机理如下: a. 沿四壁下落的床料颗粒落到耐火层台阶上，反弹冲击水冷壁管壁，产生塑性变形或产生显微裂痕， b. 落到耐火层台阶上的固体颗粒以一定的角度冲刷水冷壁，产生切削磨损。c. 耐火防磨层台阶处靠近管壁向下流的颗粒流与中心区向上流的颗粒流之间产生一个颗粒旋涡流，不断对管壁产生疲劳磨损。d. 在耐火防磨层台阶处向下流的颗粒流改变流动方向，受离心力的作用，颗粒冲刷管壁而产生冲击与切削磨损。为了防止膜式水冷壁与耐火防磨层交界处及耐火台阶以上的水冷壁管发生严重磨损的现象我们可以将浇注料向上部延伸1米5到2米的护墙、护墙边要打成1530过度边，以防止物料下落时产生以上磨损。 2.2 膜式水冷壁焊缝引起的磨损、爆管及防范措施燃烧室膜式水冷壁是由锅炉钢管焊接而成。如果管子的焊缝没打磨光滑就会出现凹凸不平，这时颗粒沿四壁下落时，必然在凹凸部位产生涡流对凹凸部分带来严重磨损。特别是焊缝的上部磨损严重，所以焊缝焊好之后一定要打磨光滑。如果不采取严格的打磨措施，将会发生爆管现象。2.3燃烧室上部四周膜式水冷壁管防磨、防爆措施燃烧室上部四周膜式水冷壁管，如果气流速度在6m/s左右，一般不存在磨损。但当气流上升速度超过8m/s以后，磨损就比较严重了。为了减轻磨损，采取全部或部分膜式壁防磨金属喷渡技术。还可以把多阶式防磨梁装置加装在炉膛密相区以上直段水冷壁及扩展水冷壁上配合超音速喷涂使用，这可以有效降低贴壁流和浓度，该多阶式防磨梁装置由销钉、龟甲网和耐磨耐火可塑料形成凸台，并通过销钉和龟甲网将凸台固定在水冷壁及水冷屏上。前后墙防磨装置由7道防磨梁组成，左右侧墙防磨装置由5道防磨梁针对防磨梁的上下直角边4560的倾角圆弧过渡以减小防磨梁对物料流动的阻力。在上述施工范围内从下到上按一定的高度布置。预计加装多阶式防磨梁装置后，致使灰颗粒能够在回落过程中达到了软着陆的目的大大减小了水冷壁的磨损。再就是合理的调整风煤比例，一次风控制在刚好流化状态二次风稍大于一次风量以降低物料的流速。2.4燃烧室内附加受热面的磨损、爆管及防范措施对高参数大容量循环流化床锅炉，只在燃烧室包覆面积布置受热面是不够的，还得在燃烧室布置附加受热面屏式再热器、屏式过热器、水冷蒸发屏全部用耐火防磨材料敷盖已达到防磨的措施。2.5燃烧室顶部膜式水冷壁的磨损、爆管及防范措施燃烧室出口一般在水平方向与旋风分离相连。燃烧室中心区的烟气夹带着细固体颗粒向上流动，至烟气出口窗，烟气拐弯90进入旋风分离器,烟气中夹带的固体颗粒由于惯性力的作用直冲炉顶膜式水冷壁，产生冲击和切削磨损。对受颗粒冲击的炉顶和烟出口窗四周膜式壁用敷设耐火防磨层来解决,对大容量的循环流化床锅炉，由于燃烧室高度较大，可加大烟气出口窗中心与炉顶间的距离来减轻磨损。对小容量的循环流化床锅炉,因燃烧室高度较小,采取此种办法,将减小颗粒在燃烧室的停留时间,使飞灰含碳量增加，影响锅炉燃烧效率。2.6循环流化床锅炉燃烧室后部对流受热面防磨损、爆管措施：2.6.1循环流化床锅炉燃烧室后部的对流受热面对气固两相流来说，对前包墙管、中隔墙管以及低再和高低过热器的每一根管子对烟气流体都产生一个阻挡。尤其是进入尾部烟道的灰颗粒随着烟温的降低而变硬，颗粒受动量的作用以090的角度对管壁进行垂直碰撞，更加大了对管子产生冲击磨损或切削磨损。对顺序排列的迎风面35排管子和管子的弯头及烟气走廊处，气固两相流流过管子之后，在管子背风侧产生旋涡。在旋涡处颗粒对管壁产生切削和疲劳磨损。因此我们应扣装大于管子120的合金防磨直护瓦和弯头护瓦，再就是在竖井烟道前后侧加装减速遮板以防止形成烟气走廊的形成和减缓烟气流速。2.6.2再就是安装过程中发生再热器过、热器管的材质用错导致在运行过程中受热面不能承受长期的高温过热而爆管。2.6.2.1冲击磨损、爆管当气固两相流中固体颗粒沿垂直方向冲击受热面管子时，使管子表面出现塑性变形或产生显微裂纹。经过固体颗粒的反复冲击，变形层脱落，导致严重磨损。固体颗粒的反复冲击使管子表面产生疲劳破坏，导致爆管。 2.6.2.2切削磨损、爆管当气固两相流中的固体颗粒以一定的角度冲刷管子受热面时，特别是平行、高速冲刷时，对管子表面产生一种刨削作用，导致管壁磨损而爆管。2.6.2.3接触疲劳磨损、爆管当气固两相在流动过程中遇到金属受热面管子阻挡时，在管子背风面形成涡流，导致固体颗粒涡流对管子背风面的磨损，导致爆管2.6.2.4综合磨损、爆管当气固两相流中的固体颗粒以一定的角度反复冲刷管子受热面时，对受热管表面同时有冲击磨损、切削磨损和接触疲劳磨损，导致爆管，如循环流化床锅炉燃烧室内耐火防磨材料与膜式壁的交界台阶外的管子磨损。3、过热器及再热器管爆管的原因3.1过热器及再热器损坏主要有高温腐蚀及超温破坏等。3.1.1高温腐蚀：过热器及再热器管的高温腐蚀有蒸汽侧腐蚀和烟气侧腐蚀。 蒸汽侧腐蚀（内部腐蚀）。过热器管子在4000C以上时，可产生蒸汽腐蚀。化学反映过程如下，即 3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2蒸汽腐蚀所产生的氢气，如不能较快的被气流带走，就会与钢发生作用，使钢材表面脱碳并使之变脆。化学反映过程如下，即2H2+Fe3C=3Fe+CH42H2+C= CH4CH4积聚在钢中，产生引力，使内部产生微裂纹，即钢材变脆。3.1.2烟气侧腐蚀（外部腐蚀）。在高温对流过热器和低温再热器出口部位的几排蛇形管，管子壁温通常都在5500C以上，因此会发生烟气侧腐蚀。这种腐蚀是由燃煤中的硫分和煤灰中的碱金属（钠、钾）所引起。煤灰分中的碱金属氧化物Na2O和K2O在燃烧时会挥发、升华，微小的升华灰靠扩散作用到达管壁并冷凝呈液态附在壁面上。烟气中的SO3与这些碱性氧化物在壁面上化合生成硫酸盐。管壁上的硫酸盐再与飞灰中的氧化铁及烟气中的三氧化硫作用生成复合硫酸盐。液态复合硫酸盐有向低温处积聚的特性，因而可使腐蚀过程不断进行。总结，烟气侧高温腐蚀经过很多中间过程，最终还是铁的氧化过程。 过热器管内部腐蚀和外部腐蚀的结果，使壁厚减薄，应力增大，以致引起管子产生蠕变，使管径胀粗，管壁更薄，最后导致应力损坏而爆管。3.2过热器管与再热器管超温3.2.1过热器（再热器）管超温损坏原因。过热器管材在4000C以上和应力的长期作用下都会发生蠕变，使管子胀粗而逐渐减薄，然后形成微裂纹，当积累到一定程度时及发生爆管。锅炉在正常运行时，过热器出现少量的蠕变是允许的，它不影响使用寿命。但是如果过热器长期超温，蠕变过程就加快，而且超温越多，应力越高，蠕变也就越快，因此会使管子在很短的时间内就发生爆管。3.2.2过热器管超温的影响因素。影响过热器超温的原因首先是热偏差。在过热器管组中，偏差管的工质焓增和烟温偏差，严重时可能使偏差管管壁温度比管组平均值高出500C以上，因此容易发生爆管。炉膛火焰中心上移也是造成过热器超温的主要原因之一。燃烧配风不当，如一次风量增加，二次风量减小，都会造成火焰中心上移，造成过热器、再热器超温。过热器本身积灰，会增加传热阻力，使得传热变差，管子得不到充分冷却，这也是造成过热器超温的重要原因。过热器管内结垢，也会造成热阻增大，使其容易发生超温。4、过热器管、再热器管的损坏及其防治4.1高温腐蚀的防治。高温腐蚀的程度主要与温度有关，温度越高，腐蚀也越严重。另外腐蚀程度也与腐蚀剂的多少有关，腐蚀剂越多，腐蚀越严重。控制管壁温度才是行之有效的办法。将过热汽温限制在一定的范围内，可达到控制管壁温度的目的。高温腐蚀最强烈的温度趋势6500C7000C。4.2超温爆管的防治。引起过热器管超温的原因主要有，烟气侧温度高，管内工质流速低，管材耐热度不够（包括错用管材）。为了防止超温，应减小管组的热偏差。及时清除过热器本身的积灰，积灰不但传热恶化，而且容易形成烟气走廊，加大管组的热偏差，同时造成走廊两侧的过热器管的磨损加剧；4.3其它防治。为防止过热器磨损爆管，过热器区域的烟速应选择适当，通常不应超过14m/s。严格监视过热器制造、安装、检修质量，特别是焊接质量。总结：循环硫化床锅炉金属受热面磨损的原因很多，不同炉型出现相同问题，原因都不一样，解决方法也不相同。国内各个循环流化床锅炉电厂在金属受热面磨损防磨问题上，采取许多方法，主要是在金属喷渡、加防磨罩瓦、打防磨梁、焊防磨护板上做文章，效果都不理想，