1、300 MW CFB鍋爐非金屬膨脹節(jié)破裂
    大唐紅河發(fā)電有限責任公司2×300 MW CFB鍋爐主要由單爐膛、4個高溫絕熱旋風(fēng)分離器、4個回料器、4個外置式換熱器、尾部對流煙道、4臺冷渣器和1個回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器等組成。
    在鍋爐本體外置床斜腿、回料閥斜腿、水冷風(fēng)室入口風(fēng)道、旋風(fēng)分離器入、出口煙道等不同部位之間的尺寸較大、溫度較高、三向膨脹差較大的地方，均采用非金屬膨脹節(jié)。非金屬膨脹節(jié)的兩側(cè)端板分別焊接在相接的兩個煙道上，內(nèi)襯壁與耐高溫纖維之間填充耐磨耐火材料。耐火材料常采用硅酸鋁纖維棉，既可以將非金屬膨脹節(jié)的工作溫度降低，又可以防止煙氣進入。在連接煙道之間的膨脹間隙填塞包裹著耐火纖維的耐火鋼絲網(wǎng)密封圈，以防止飛灰沉積在膨脹間隙中，影響正常膨脹，同時也防止煙氣反竄。鍋爐投運兩年來，由于非金屬膨脹節(jié)破裂，兩臺爐共計壓火13次，其中2007年非金屬膨脹節(jié)破裂燒穿5次。
2、非金屬膨脹節(jié)破裂原因分析
    (1)膨脹縫中澆注材料脫落。在300 MW CFB鍋爐運行中，非金屬膨脹節(jié)膨脹縫中耐磨耐火澆注材料受到高溫燃料、燃料灰、石灰石及其反應(yīng)產(chǎn)物的沖刷磨損，易發(fā)生裂縫、變形、損壞、脫落，使高溫煙氣和循環(huán)物料外竄直接沖刷非金屬膨脹節(jié)外面的蒙皮，并使其燒穿。在一些臨修更換蒙皮過程中發(fā)現(xiàn)，損壞膨脹節(jié)的膨脹縫兩側(cè)澆筑料脫落嚴重，其內(nèi)部填充的硅酸鋁氈也已經(jīng)全部脫落，特別是1號爐3號回料腿膨脹節(jié)，在相隔一個月的時間內(nèi)更換了兩次，膨脹縫兩側(cè)澆注料脫落造成膨脹縫最寬達到300 mm，為了防止再次烷穿，用硅酸鋁氈沾熱堵膠堵塞膨脹縫，取得較好效果，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    (2)設(shè)計、施工不合理。鍋爐運行一年后，在事故處理過程中發(fā)現(xiàn)非金屬膨脹節(jié)膨脹縫熱態(tài)間隙在11(mm左右(設(shè)計間隙為10 mm)，這是在膨脹節(jié)安裝時膨脹縫間隙過大(80 mm)，使膨脹縫中填充材料（陶瓷纖維粘）被高溫煙氣沖刷所致。另外，膨脹縫周圍的澆注料施工質(zhì)量不良，熱量很容易從開裂的澆注料擴散到壓條和蒙皮部位，造成膨脹縫內(nèi)保溫棉脫落使蒙皮超溫破裂。
    (3)嚴重翻床。鍋爐發(fā)生嚴重翻床后，床料將由爐膛的一側(cè)吹翻到另一側(cè)，使一側(cè)床壓和水冷風(fēng)室壓力迅速偏高，兩床壓力相差很大，堆積大量床料的一側(cè)，堵死了回料腿入爐膛的回料口。此時，通過風(fēng)帽進入回料器的流化風(fēng)被封堵在回料腿下部自密封和爐膛被堵死的床料之間，而流化風(fēng)的壓力是50～55 kPa，非金屬膨脹節(jié)蒙皮設(shè)計的最大承受風(fēng)壓是30 kPa，流化風(fēng)頂破非金屬膨脹節(jié)蒙皮導(dǎo)致煙氣竄出，燒毀膨脹節(jié)蒙皮。
3、預(yù)防及處理措施
    (1) CFB鍋爐的不同部位膨脹位移特性是不同的，有單向膨脹位移，也有三相膨脹位移，在設(shè)計選材上應(yīng)根據(jù)不同部位選擇不同結(jié)構(gòu)的非金屬膨脹節(jié)，使膨脹節(jié)在軸向具有最大的膨脹補償量；膨脹縫間隙大小設(shè)計應(yīng)合理，并且嚴格按照設(shè)計要求施工；在高溫正壓運行環(huán)境下的非金屬膨脹節(jié)，密封尤為重要，必須予以重視；連接有鋼板的非金屬膨脹節(jié)，必須與非金屬膨脹節(jié)安裝調(diào)整好之后，才能與煙道本體焊接；在安裝斜向膨脹節(jié)時（有些位置是三維膨脹，甚至外加三維旋轉(zhuǎn)），冷態(tài)預(yù)留膨脹節(jié)的偏移量和偏析量。另外，在安裝過程中不得劃傷或燙傷蒙皮，并且充分考慮到冷拉或冷壓應(yīng)力。
    (2)新砌筑的澆注料必須通過烘爐使其烘干和固化，緩慢干燥和硬化以提高爐墻和耐磨耐火材料的強度，使其性能穩(wěn)定。如果澆注材料不經(jīng)烘爐直接投入運行，其水分將受熱蒸發(fā)使體積膨脹而產(chǎn)生一定的壓力，致使耐磨材料發(fā)生裂縫、變形、損壞甚至脫落。烘爐要嚴格按照烘爐溫升曲線進行。
    (3)在運行中加強非金屬膨脹節(jié)的巡檢力度，特別是4個回料腿和2個水冷風(fēng)室處非金屬膨脹節(jié)，發(fā)現(xiàn)蒙皮溫度在100℃以上，就澆少量的水進行冷卻，以延緩使用壽命。
    (4)如果發(fā)現(xiàn)兩床失穩(wěn)應(yīng)及時降低流化風(fēng)壓．以避免翻床。同時，要制定完備的應(yīng)對翻床的處理措施。
    (5)在每次起爐時，用消防水對風(fēng)道燃燒器膨脹節(jié)進行降溫，防止其內(nèi)部溫度過高，影響到膨脹節(jié)；在鍋爐起停過程中，應(yīng)限制升溫或降溫的速度，防止產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力。
    (6)每次臨修對回料腿、外置式換熱器、風(fēng)道燃燒器、分離器處非金屬膨脹節(jié)內(nèi)膨脹縫進行檢查，發(fā)現(xiàn)縫隙必須進行填塞，防止熱風(fēng)外竄。
    (7)如果在運行中發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)燒穿，應(yīng)及時處理，在膨脹縫寬、澆注料開裂嚴重、時間緊促的情況下，可在膨脹縫填充陶瓷纖維，并分層給陶瓷纖維涂以高溫熱堵膠，這樣一方面加固了陶瓷纖維與膨脹縫的粘結(jié)，另一方面可對開裂的澆注料進行暫時的密封。
    (8)風(fēng)道燃燒器處的非金屬膨脹節(jié)應(yīng)改為金屬膨脹節(jié)，以防撕裂引起停爐。
    通過采取上述措施，有效地避免了非金屬膨脹節(jié)燒穿，減少了壓火次數(shù)，在一定程度上保障了CFB鍋爐的安全穩(wěn)定運行。