1、案例調研
1.1調研背景
某煤礦自備電廠現有三臺哈爾濱鍋爐廠設計并安裝制造的循環流化床鍋爐，鍋爐均系中壓、單鍋筒、自然循環蒸汽鍋爐，主要負責煤礦井下I業用電及地面生產和生活用電、用汽。正常生產情況下能夠保證相關用戶的用電、用汽需求。
該廠鍋爐型號為：HC-40/3.82-L.MC18，鍋爐本體主要由蒸發受熱面燃燒室、固體床料高溫分離回送裝置以及尾部對流煙道組成。鍋爐以該煤礦選煤廠洗選的煤矸石為主要燃料，煤矸石經過研磨和脫水后進入煤倉，后經與石灰石摻混由輸送皮帶輸送到爐前倉，再由爐前兩臺螺旋給煤機送人爐膛燃燒；單臺鍋爐包括一臺引風機、一臺一次風機、一臺二次風機和一臺高壓風機；鍋爐采用固態排渣方式，經過充分燃燒后的鍋爐床料通過布風板上的三個排渣管進入放渣總管，經CLZ型高效滾筒冷渣器冷卻為溫度<150℃的爐渣排人除渣機槽，后由刮板式除渣機送到除渣皮帶，最后送人渣場，見圖一。
鍋爐脫硫系統采用爐內脫硫方式，利用煤矸石電廠的特性，在人爐前將吲硫劑均勻混入煤矸石燃料中，通過固硫劑與煤矸石的充分混合進入爐膛，從而獲得較好的固硫效果；鍋爐煙氣處理采用三臺電除塵系統，單臺電除塵煙氣處理量為95000m3/h，收塵效率≥99.5%，煙氣在線監測系統采用北京中竟同創公司SCS-900-1型煙氣在線監測系統。
1.2存在的突出問題
該廠的燃料供給主要來源干該煤礦選煤廠洗選的煤矸石，受煤層煤質變化及洗選、研磨設備缺陷等諸多因素影響，從2009年年底以來，供給該電廠的燃料結構出現了較大變化，燃料的各項技術指標很難達到設計要求。間斷性地t現燃料發熱量偏高、水分含量偏大、入爐煤粒徑達不到設計要求等突出問題。而受企業生產條件的限制，該自備電廠煤倉存煤量僅能維持鍋爐3-5天的正常運行；同時，循環流化床鍋爐本身存在較多的技術缺陷，對成型鍋爐煤種的適應能力還遠沒有達到理論設計上的優勢。為保證各項生產任務，提高鍋爐的運行周期和運行效率，該廠對三臺循環流化床鍋爐的燃料供應情況，包括入爐煤粒的發熱量、顆粒粒徑、水分含量等技術參數進行了嚴格控制。由于燃料結構變化在短時間內不能解決，雖然該廠采取了以上一些積極措施，但鍋爐運行依然出現一系列異常情況，例如：爐前倉蓬煤、落煤管堵塞、給煤機電機過負荷停運、給煤機卡死、鍋爐床溫過高、出力不夠、脫硫超標、鍋爐局部結焦等問題。其中較為突出的問題有以下兩個方面：一是鍋爐經常發生爐前倉蓬煤、落煤管堵塞及給煤機卡死現象；二是鍋爐經常出現冷渣管出黑渣、冷渣管結焦堵塞現象。這些異常情況地出現嚴重限制了該廠的正常生產，極大的增加了運行工人的勞動強度，更惡化了工作環境，不利于企業的健康有序發展。
2、針對性分析
(1)關于鍋爐經常發生爐前倉蓬煤、落煤管堵塞及給煤機卡死故障的原因分析。
20世紀80年代末至90年代初，在國家有關部門的支持下，我國鍋爐廠和科研單位合作，開發研制了一批具有中國特色的、廉價的循環流化床鍋爐。雖然經過近三十年的不斷改進和創新，我國現行的以矸石為原料的循環流化床依然存在較多技術缺陷，例如：鍋爐出力不夠、受熱面磨損嚴重、燃料技術要求高等突問題，其中對燃料（底料）的限制要求很多，包括人爐煤粒的發熱量、顆粒粒徑、水分含量等。
受煤層煤質變化及洗選、研磨設備缺陷等諸多因素影響，該廠在較長時間內的燃料供應都不達標，燃料的供給一度成為該廠能否維持正常生產的一個突出問題。如表一所示，變化前后爐前倉煤樣同設計煤樣的部分技術參數存在較大差異。
我們不難看出，人爐煤結構發生了較大變化，其中包括低位發熱量增高、含硫量增加、粒度均勻性下降、水分含量增加等。同樣，也正是這些技術參數的變化導致了該廠鍋爐經常發生爐前倉蓬煤、落煤管堵塞及給煤機卡死等故障。
在播煤風風量和風壓一定的條件下，由于水分含量大和顆粒粒徑不均勻（細顆粒過多）等原因，煤粒對爐前倉及落煤管側壁附著力明顯增加。長時間運行后，過多的煤粒淤積在給煤系統中，從而導致輸煤系統各部位輸煤不暢。同時，由于落煤管下煤不暢，過多的煤粒積聚在螺旋給煤機H{口，經過一段時間的積累和擠壓，給煤機螺旋槽內煤粒越積越多，給煤機電機負荷不斷增加，必然引起給煤機電機超電流，從而電機保護系統強制性停止電機工作，給煤機停運。以l#爐給煤機為例，東西側給煤機正常運行電流為5.0A左有，在發生蓬煤、堵煤現象時，給煤機電流線性上升至12.0A以上，隨即DCS控制盤顯示給煤機電流故障，給煤機停止運行。與此同時，鍋爐運行參數也出現了一系列變化，如表二所
示。
單臺給煤機運行時鍋爐負荷急劇下降、風室壓力難以維持正常值，同時伴隨風壓波動、床溫急劇下降，出現燒偏、高壓風風壓波動劇烈、尾部煙道含氧量直線上升等異常現象。運行人員為維持正常運行參數，必然加大給煤機轉速，增加進煤量，然而，這樣勢必增重偏燒和燃燒不均勻的癥狀，如果控制和操作不及時，極易引起爐膛結焦和煙氣含硫量超標。在特殊情況下還會發生兩臺給煤機同時發生卡死現象，最終導致鍋爐被迫壓火處理。
(2)關于鍋爐經常出現冷渣管出黑渣、冷渣管結焦堵塞故障的分析。
該廠每臺鍋爐布風板上均設計有三根冷渣管，冷渣管的排渣能力均為100%，其中2#渣管用于排放較大爐渣顆粒，1#、3#渣管由于設計在回料腿后側，主要用于排放較細床料顆粒。正常運行時，為維持鍋爐內正常流化物料，通過調整放渣執行器開度或者調節冷渣器轉速來控制放渣量。
在燃料供給出現故障后，經過一段時間的運行觀察，三臺鍋爐均JH現不同程度的冷渣管出黑渣、冷渣管結焦堵塞異常狀況。由于送入爐內的燃料發熱量增加，細小煤粒含量過大，鍋爐床層風壓及爐床溫度難以維持正常，鍋爐床層風壓波動過大、床溫過高和負荷過低等現象較為突出，見表三。
隨著鍋爐運行的調整，爐內床料大顆粒含量越來越少，細小顆粒含量增加，風室風壓波動嚴重。由于床層厚度不夠，在打開中間放渣管長時間進行放渣時，更多煤碳顆粒隨較大顆粒床料一同進入冷渣管，從而出現冷渣管出黑渣的現象。當進入冷渣管的煤碳顆粒過多、爐渣溫度和渣管內含氧量達到一定條件時，煤碳顆粒就會在冷渣管內部著火燃燒，導致局部超溫，當溫度達到爐渣顆粒的軟化溫度甚至熔化溫度后，該處爐渣顆粒在其他顆粒的擠壓下變形并聚集，從而引起冷渣管內結焦，嚴重時堵塞冷渣管。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3、整改措施
非正常的運行方式嚴重影響了鍋爐的效率，極大的限制了該廠的發供電和供暖任務，同時又額外地增加了工人的勞動強度。在處理爐前倉蓬煤、落煤管堵塞及給煤機卡死等故障時，給煤機狹小的工作區間和從落煤管不斷噴出的濃煙及燃燒的煤粒嚴重惡化了鍋爐運行工的工作環境，同時額外增加了工人的勞動強度。同樣，在處理冷渣管出黑渣、冷渣管結焦故障時，運行人員必須及時疏通，同樣要克服溢出的濃煙和四處飛濺的紅渣。在冷渣管結焦嚴重時，工人在8小時工作時間內需要疏通三以上次，每次疏通時間可能達到兩小時，甚至更多。如果故障處理不及時，鍋爐運行參數難以維持，還將被迫采取壓火甚至停爐、停機操作。
通過以上分析我們可以發現，導致該廠鍋爐經常性發生故障的主要原因就是燃料結構發生較大改變。由于受技術條件的限制，對于已經成型并投人生產使用的循環流化床鍋爐來說，煤種的結構性變化是致命的。
為維持該廠鍋爐的正常運行和出力，我們采用了以下方式進行技術性調整，取得了較好效果。首先，嚴格執行人爐煤標準，確保人爐煤參數在設計范圍以內。盡力選擇符合條件的燃料人倉，確保煤種發熱量在控制范圍以內；調整振動篩濾網尺寸，加大煤粒篩選力度，嚴格控制入爐煤粒徑；改進脫水設備，確保人爐煤水分含量達標；其次，增加播煤風風壓和風量，間斷性疏通給煤筒斜管，保證燃料能夠克服密相區風壓阻力，順利進入爐膛參與燃燒；再次，爐前倉間斷性均勻地添加冷渣底料或石灰石，平均入爐煤水分含量，確保燃料能夠順利地通過螺旋給煤機和落煤管，防止囚燃料水分過高引起的爐前倉蓬煤、落煤管堵塞及給煤機卡死等故障。再次，取消連續放渣方式，采用間斷點放放渣方式，嚴格控制放渣量，保持鍋爐正常運行所需床層物料量，杜絕人為因素引起的冷渣管出黑渣、冷渣管結焦堵塞問題，確保鍋爐各項運行參數在正常范圍以內。最后，及時處理突發事件，防止事故事態惡化，減少各項運行成本。
4、總結
通過近半年的運行情況來看，鍋爐平均運行周期由故障期間的15天延長至50天，各項運行參數基本恢復正常(見表三)。同時，調整期間極少出現囚燃料結構變化而引起上述各種故障，極大地提高了該廠的鍋爐運行效率，縮減了維檢修費用；同時，操作方式的調整還減輕了工人勞動強度，改善了工人工作環境，初步達到了整改的目的。
