巫新亮

［國(guó)能（神福）龍巖發(fā)電有限公司，福建龍巖 364100］

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐是在傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型清潔燃煤鍋爐，在煤炭的燃燒效率與綜合利用率上都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)具備更突出的環(huán)保性能。但是，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部燃燒物料的復(fù)雜性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐，而且鍋爐內(nèi)部風(fēng)速的控制難度大，鍋爐磨損嚴(yán)重，因此爆管問(wèn)題發(fā)生的概率高于其他鍋爐。針對(duì)這一問(wèn)題，許多學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了研究和實(shí)踐。李衛(wèi)東［1］研究發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，管道材料和設(shè)計(jì)的不足會(huì)導(dǎo)致鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生爆管。該研究主要從材料和設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對(duì)操作過(guò)程中的因素沒(méi)有進(jìn)行深入探討。李紅春［2］的研究關(guān)注操作過(guò)程中的影響因素，研究發(fā)現(xiàn)過(guò)熱、壓力過(guò)大以及不恰當(dāng)?shù)睦鋮s都可能導(dǎo)致鍋爐爆管。該研究側(cè)重于操作過(guò)程，對(duì)于鍋爐制造過(guò)程中的問(wèn)題，如焊接質(zhì)量、材料選擇等缺乏深入的考察。宗琛等［3］的研究關(guān)注的是焊接過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)焊接過(guò)程中不規(guī)范的操作可能導(dǎo)致鍋爐爆管。上述研究為理解循環(huán)流化床鍋爐爆管問(wèn)題提供了寶貴的見(jiàn)解，但也顯露出過(guò)去研究的局限性，一是研究側(cè)重于單個(gè)的影響因素，沒(méi)有綜合考慮各種因素的相互作用；二是忽視了在實(shí)際操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如操作員的技能水平、維護(hù)和檢修的及時(shí)性等。因此，有必要進(jìn)行全面、細(xì)致的研究，以更好地理解和解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問(wèn)題。本文從理論角度，結(jié)合實(shí)證分析和工程實(shí)踐，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爆管的原因進(jìn)行深入分析，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的整合和總結(jié)，提出解決方法，旨在為循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行管理和安全控制提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

1 循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐由燃燒室和循環(huán)回爐2 個(gè)部分組成，燃燒室包括密相區(qū)和稀相區(qū)，循環(huán)回爐則由高溫氣固分離器與返料系統(tǒng)共同構(gòu)成，采用高度工業(yè)化的清潔燃煤技術(shù)［4］。相較于傳統(tǒng)的鼓泡流化床鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中能支持更高的運(yùn)行風(fēng)速，強(qiáng)化燃燒與脫硫等非均相反應(yīng)，鍋爐容量也更大，可滿(mǎn)足電力工業(yè)的需求。循環(huán)流化床鍋爐解決了物理學(xué)、材料學(xué)層面的基礎(chǔ)問(wèn)題以及諸多工程問(wèn)題，是目前能夠使用煤矸石、城市垃圾等難燃固體燃料的先進(jìn)技術(shù)。

循環(huán)流化床鍋爐的工作原理是將燃煤與空氣共同輸送到流態(tài)化燃燒室進(jìn)行充分混合與燃燒，帶有顆粒物的煙氣經(jīng)過(guò)氣固分離器的過(guò)濾分離出氣體與固體物料，煙氣進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐尾部的受熱面，固體物料則被返料器送回燃燒室進(jìn)行循環(huán)燃燒，以此提升能源利用效率。

2 循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因

2.1 鍋爐安裝與焊接不符合標(biāo)準(zhǔn)

循環(huán)流化床鍋爐中絕大部分的固體物料處于動(dòng)態(tài)循環(huán)的狀態(tài)中，當(dāng)固體物料達(dá)到循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的最高點(diǎn)后自然地向鍋爐的下部運(yùn)行，形成氣體與固體共同組成的流動(dòng)帶。此時(shí)，若循環(huán)流化床鍋爐的安裝與焊接存在問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)鍋爐內(nèi)部物料的運(yùn)行造成阻礙，還會(huì)加大固態(tài)物質(zhì)與管道的摩擦程度，導(dǎo)致管道異常磨損，從而降低鍋爐的使用壽命［5］。安裝與焊接不符合標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)流化床鍋爐還有可能在鍋爐內(nèi)部形成局部渦流，快速磨損、減薄循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)部的受熱面，進(jìn)而引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生爆管。除了焊接與安裝問(wèn)題，引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐爆管的還有管材的質(zhì)量問(wèn)題，如果管材的尺寸參數(shù)出現(xiàn)誤差，或其性能無(wú)法滿(mǎn)足循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的要求，也會(huì)導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐管道的連接口出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題，使管道焊口處管壁的磨損程度加大，提高了循環(huán)流化床鍋爐爆管的概率，不僅對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)與使用壽命造成不良影響，還有可能威脅工作人員的生命安全。

2.2 耐磨可塑料材質(zhì)及施工工藝質(zhì)量未達(dá)標(biāo)

目前，循環(huán)流化床鍋爐在檢修期間對(duì)損壞的耐磨材料基本采用可塑料修復(fù)，鍋爐修復(fù)后即可點(diǎn)火啟動(dòng)運(yùn)行。如果耐磨可塑料材質(zhì)的性能及施工工藝質(zhì)量未能達(dá)到要求，會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行安全產(chǎn)生影響。此外，性能未達(dá)標(biāo)的耐磨可塑材料有可能在短期運(yùn)行中受物料沖刷而磨損脫落，致使受熱面管裸露，引發(fā)循環(huán)流化床鍋爐爆管。耐磨可塑料施工工藝如果不符合要求（如抓釘安裝密度不足、高度選擇不足、整體強(qiáng)度不足等），均可能在運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)裂脫落，使受熱面管失去保護(hù)，裸露在外。耐磨可塑料在施工時(shí)如果沒(méi)有夯實(shí)，氣孔多，密實(shí)不足，就會(huì)導(dǎo)致其耐磨度下降；如果施工過(guò)程存在分層施工及未插排氣孔、未預(yù)留膨脹縫等現(xiàn)象，同樣會(huì)造成可塑料剝落、受熱面管裸露，進(jìn)而引發(fā)鍋爐受熱面爆管，影響鍋爐的安全運(yùn)行。

2.3 鍋爐檢修不及時(shí)

鍋爐檢修對(duì)預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐爆管問(wèn)題起著非常重要的作用。如果沒(méi)有對(duì)循環(huán)流化床鍋爐做定期的檢查和檢修，鍋爐過(guò)度磨損或組件損壞的問(wèn)題就會(huì)在循環(huán)流化床鍋爐的持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中變得愈發(fā)嚴(yán)重，最終導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)爆管問(wèn)題。工作實(shí)踐證明，看似微不足道的問(wèn)題都有可能是嚴(yán)重安全事故的開(kāi)端，因此必須重視循環(huán)流化床鍋爐定期檢修工作，并及時(shí)處理鍋爐存在的問(wèn)題。

3 循環(huán)流化床鍋爐爆管的防治解決方法

3.1 做好前期的技術(shù)準(zhǔn)備工作

循環(huán)流化床鍋爐是在傳統(tǒng)煤粉爐與鏈條爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都與傳統(tǒng)鍋爐存在差異，因此過(guò)去的防爆管技術(shù)并不適用于循環(huán)流化床鍋爐。要高效、高質(zhì)量地解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問(wèn)題，就必須更新防爆管技術(shù)，將經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果作為技術(shù)應(yīng)用的重要參考，并且重視循環(huán)流化床鍋爐爆管的事前預(yù)防，將其與妥善的事后處理相結(jié)合，才能進(jìn)一步降低循環(huán)流化床鍋爐爆管發(fā)生概率。

首先，企業(yè)相關(guān)部門(mén)應(yīng)在技術(shù)與知識(shí)層面給予足夠的支持，樹(shù)立相應(yīng)的科學(xué)管理理念。定期組織循環(huán)流化床鍋爐的維護(hù)人員參加培訓(xùn)，深入了解循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理，并且結(jié)合真實(shí)案例分析循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因，提升維修人員的故障排查能力。

其次，除了自上而下地加強(qiáng)全體員工對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爆管問(wèn)題的重視，還要在此基礎(chǔ)上圍繞循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際情況制定科學(xué)可行的技術(shù)操作規(guī)范，完善相關(guān)管理機(jī)制，將維修技術(shù)的規(guī)范操作作為相關(guān)崗位的準(zhǔn)入條件，為提高維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)提供保障［6］。同時(shí)，應(yīng)建立與循環(huán)流化床鍋爐檢修相關(guān)的獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)妥善應(yīng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爆管問(wèn)題的維修人員進(jìn)行精神與物質(zhì)嘉獎(jiǎng)；對(duì)出現(xiàn)操作失誤或采取錯(cuò)誤處理措施的維修人員則依照制度予以處罰，從內(nèi)在動(dòng)力與個(gè)人利益兩個(gè)方面規(guī)范其工作行為。

3.2 加強(qiáng)鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理工作

循環(huán)流化床鍋爐的安裝質(zhì)量將對(duì)其后續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)造成影響，一旦安裝與焊接過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，就容易導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，增大爆管發(fā)生概率。因此，想要切實(shí)解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問(wèn)題，需要加強(qiáng)對(duì)鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理工作。

安裝人員在安裝過(guò)程中需要注意保護(hù)設(shè)備及其部件，同時(shí)提升工作人員操作的規(guī)范性，避免循環(huán)流化床鍋爐在安裝過(guò)程中發(fā)生損壞。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐安裝流程的管理不能僅依靠工作人員的自覺(jué)性，相關(guān)部門(mén)應(yīng)派遣專(zhuān)業(yè)人員監(jiān)督與檢查安裝的全過(guò)程，確保安裝操作的規(guī)范性與科學(xué)性。安裝工作完成后，專(zhuān)業(yè)人員需要對(duì)照安裝計(jì)劃與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行全面的檢查，重點(diǎn)檢查盲區(qū)及隱蔽區(qū)，為其后續(xù)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。檢測(cè)焊接施工質(zhì)量時(shí)，專(zhuān)業(yè)檢查人員需要重點(diǎn)檢查爐內(nèi)受熱面管的焊接質(zhì)量，尤其是爐膛四角、水冷蒸發(fā)屏和雙面冷水壁夾角區(qū)域的焊接接縫等關(guān)鍵部位。

3.3 關(guān)注鍋爐耐火耐磨材料的狀態(tài)

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部耐火耐磨材料是鍋爐的重要組成部分，對(duì)爆管的發(fā)生有直接的影響，因此維護(hù)人員必須做到非停必查耐火耐磨材料的狀況，及時(shí)修補(bǔ)鍋爐內(nèi)部發(fā)生脫落的耐火耐磨材料，避免耐火耐磨材料的損壞及脫落加重循環(huán)流化床鍋爐的磨損程度。循環(huán)流化床鍋爐結(jié)束運(yùn)行后，運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，讓循環(huán)流化床鍋爐自然冷卻，禁止采用強(qiáng)制冷卻手段，避免鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)局部溫度的劇烈變化，破壞耐火耐磨澆注料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其性能與使用壽命受到影響。此外，為從根本上提升循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨材料的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)材料與施工方面的管理。技術(shù)人員應(yīng)深入分析循環(huán)流化床鍋爐對(duì)耐火耐磨材料性能的需求，制訂科學(xué)量化的采購(gòu)計(jì)劃，并且調(diào)研具備資質(zhì)的材料廠(chǎng)家，進(jìn)行多方比價(jià)，結(jié)合性能、價(jià)格、質(zhì)量等多方面因素選取性?xún)r(jià)比最高的材料；同時(shí)，施工人員需嚴(yán)格控制耐火耐磨材料的施工質(zhì)量，按照施工標(biāo)準(zhǔn)操作，減少施工質(zhì)量問(wèn)題。

3.4 對(duì)磨損問(wèn)題制定預(yù)防措施

循環(huán)流化床鍋爐受熱面管在運(yùn)行中受物料沖刷的影響明顯，若受熱面對(duì)口偏差大，磨損問(wèn)題會(huì)變得更嚴(yán)重，加大鍋爐爆管概率。因此，有關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)磨損問(wèn)題制定預(yù)防措施，提高受熱面鋼管焊接對(duì)口工藝的水平，確保對(duì)口工藝符合相關(guān)規(guī)定的要求。

為避免循環(huán)流化床鍋爐受熱面鋼管出現(xiàn)安裝工藝質(zhì)量問(wèn)題，在鍋爐受熱面檢修施工過(guò)程中可應(yīng)用先進(jìn)的紅外線(xiàn)找平儀進(jìn)行檢測(cè)，提升管子對(duì)口的直線(xiàn)度及平整度，減小對(duì)管折口和錯(cuò)口的偏差，避免爐內(nèi)受熱面管因折口和錯(cuò)口突出部位受物料沖刷磨損而出現(xiàn)爆管的問(wèn)題［7］。此外，循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特殊，其燃燒室的出口在水平方向上一致，因此容易出現(xiàn)煙氣夾帶固體顆粒流向相連窗口的問(wèn)題，引發(fā)沖擊性磨損。要預(yù)防此磨損問(wèn)題，需要選取耐磨性能較強(qiáng)的材料敷設(shè)在管道中，保證管道處于良好的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用壽命。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，還需要監(jiān)控固體物料的流化效果，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)量參數(shù)設(shè)置存在的問(wèn)題并及時(shí)做出調(diào)整，降低循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部空氣中固體顆粒的含量。入爐煤粒徑應(yīng)控制在8 mm 以?xún)?nèi)，粗顆粒過(guò)大及過(guò)多會(huì)影響鍋爐流化運(yùn)行，增加風(fēng)流化風(fēng)量，從而導(dǎo)致鍋爐受熱面磨損增大。

3.5 改造爐膛受熱面夾角

由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部有大量高濃度的顆粒物料在上升、下降及不規(guī)則流動(dòng)，同時(shí)風(fēng)量分配不均勻，因此在受熱夾角處易產(chǎn)生渦流，高溫、高濃度的物料煙氣流對(duì)夾角區(qū)域受熱面的4根管子沖刷磨損尤為嚴(yán)重?？刹捎媚湍タ伤芰蠈?duì)該受熱面夾角區(qū)域兩側(cè)的4根管子進(jìn)行覆蓋，防止渦流產(chǎn)生的沖刷磨損。

3.6 選擇適合的耐火耐磨材料及施工工藝

重新鋪設(shè)耐火耐磨材料時(shí)，需要根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際情況及防爆管的實(shí)際需求選擇材料。循環(huán)流化床鍋爐對(duì)耐磨材料的指標(biāo)要求較高，在爐膛耐火耐磨材料的選擇上，可考慮抗磨損性能表現(xiàn)突出的碳化硅可塑材料［8］。為提升材料的抗熱震穩(wěn)定性，可優(yōu)化可塑材料的粒徑級(jí)配，通過(guò)適度提升大顆粒骨料的占比，提升碳化硅可塑材料的力學(xué)性能。此外，可選擇在原有的耐火澆注料上增加不銹鋼纖維，提升其耐磨性能與抗折性能。如果循環(huán)流化床鍋爐原設(shè)計(jì)中抓釘?shù)牟荚O(shè)稀疏，在重新鋪設(shè)耐火耐磨材料時(shí)，就需要適度提升抓釘?shù)拿芏龋g隔50 mm 的布置方式為最佳，抓釘長(zhǎng)度比耐火耐磨料厚度小20 mm 為合適。在抓釘款型的選擇上，應(yīng)綜合使用“V”形釘與“一”字釘，抓釘盡量使用耐高溫的鋼材材質(zhì)，這種材質(zhì)熱膨脹系數(shù)較小，耐熱強(qiáng)度高，可減少對(duì)耐火耐磨材料質(zhì)量的影響；在耐火耐磨材料的施工過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注膨脹縫的設(shè)計(jì)，膨脹縫與氣流方向應(yīng)呈逆向布置，膨脹縫預(yù)留的方向必須避免與氣流方向相同，以防氣流直接沖刷膨脹縫導(dǎo)致澆注料脫落。如果采用耐磨可塑料作為耐火耐磨材料，需要在間隔1 m 的區(qū)間內(nèi)布置2～3mm寬、40～50 mm 深的膨脹縫。施工好的耐磨可塑料需及時(shí)插入直徑為2.5～3.2 mm 的焊條作為排氣孔，插入間隔為300～400 mm；排氣孔可排出可塑料內(nèi)部的水分，防止局部出現(xiàn)剝落。此外，需注意耐火耐磨材料不可分層施工，需一次性施工完成，避免因黏結(jié)強(qiáng)度不足造成交接處的皮層剝落。

3.7 加強(qiáng)鍋爐受熱面的定期檢修

循環(huán)流化床鍋爐存在的檢修不及時(shí)、不徹底的問(wèn)題也是導(dǎo)致鍋爐爆管的原因之一，因此要降低循環(huán)流化床鍋爐爆管概率，就需要加強(qiáng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的檢修工作，完善檢修方案并關(guān)注檢修工作中的細(xì)節(jié)。

檢修方案的制訂必須堅(jiān)持針對(duì)性檢修的基本原則，既有的檢修方案只能起參考作用，不能完全套用到循環(huán)流化床鍋爐的檢修中。相關(guān)人員在制訂檢修方案前必須先觀(guān)察循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)并記錄運(yùn)行參數(shù)，使制訂的鍋爐檢修方案與其實(shí)際狀態(tài)相契合，提升檢修工作的效率與質(zhì)量。

在循環(huán)流化床鍋爐檢修工作中，還應(yīng)關(guān)注爐膛內(nèi)部的受熱面，重點(diǎn)檢查以下部位：爐膛密相區(qū)、爐膛四角區(qū)域、各受熱面夾角區(qū)、澆注料與管子交界區(qū)、屏式受熱面彎頭部位、管子穿墻部位、焊口部位、爐膛出口區(qū)、分離器靶區(qū)等，這些位置都屬于易磨損區(qū)域，每次停機(jī)后都應(yīng)及時(shí)進(jìn)行宏觀(guān)檢查及測(cè)厚檢查，及時(shí)更換減薄超標(biāo)的部件。對(duì)受熱面易磨損區(qū)域可采取各種防磨措施，如金屬?lài)娡糠滥ァ崛鄯?、安裝防磨梁、安裝防磨鰭片等，減緩受熱管磨損速率，提升鍋爐運(yùn)行的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文探索循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要原因以及對(duì)應(yīng)的解決策略，鍋爐安裝與焊接質(zhì)量、耐磨可塑料材質(zhì)及施工工藝質(zhì)量和鍋爐檢修的及時(shí)性是影響循環(huán)流化床鍋爐爆管的主要因素。要解決循環(huán)流化床鍋爐的爆管問(wèn)題，需做好前期技術(shù)準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)鍋爐安裝焊接的監(jiān)督管理，關(guān)注鍋爐耐火耐磨材料的工作狀態(tài)，對(duì)磨損問(wèn)題作出針對(duì)性的預(yù)防措施，改造爐膛受熱面夾角，選擇適合的耐火耐磨材料及施工工藝，以及加強(qiáng)鍋爐受熱面的定期檢修等。這些措施的實(shí)施可提高鍋爐的運(yùn)行效率和安全性，降低爆管的風(fēng)險(xiǎn)。盡管本文研究提供了較全面的方法解決循環(huán)流化床鍋爐爆管的問(wèn)題，但每一種鍋爐的具體情況可能會(huì)有所不同，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。此外，對(duì)于一些特殊的鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件，需要進(jìn)一步研究和測(cè)試確定最佳的解決方案?？傮w來(lái)說(shuō)，本研究為理解和解決循環(huán)流化床鍋爐爆管問(wèn)題提供了新的視角和實(shí)踐方法，對(duì)于保障設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有理論和實(shí)踐意義。