75th循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)研究及應(yīng)用.

1、實(shí)用節(jié)能技術(shù)75t/h 循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)研究與應(yīng)用 張建華，孫飛虹,郭楚文（中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇徐州 221008） 摘 要:介紹了矸石熱電廠針對(duì)兩臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行、檢修和維護(hù)中 所出現(xiàn)的鍋爐對(duì)流受熱面、爐墻內(nèi)襯及旋風(fēng)分離器等嚴(yán)重磨損問題進(jìn)行了技術(shù)分 析，并采取防磨措施和技術(shù)革新改造，有效地減緩了鍋爐受熱面等部位的磨損速度，提高了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率和熱效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和維修費(fèi)用，從而保 證了循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;磨損;改造措施；安全運(yùn)行中圖分類號(hào):TK299.6+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-

2、3950（2003）06-0039-03Stud y&applicatio nonan ti2weartech niquefor75t/hCFBboilers ZHANGJian2hua,SUNFei2ho ng,GUOChu2wen（Chi naU niversityofMi ning& Tech nology,XuzhouJia ngsu221008,Chi na）Abstract:Thispapera nalyzedthewearproblemsappearedduri ngrunningan dma intainin gfortwoCFBboilers,suchaswears on t

3、heco nv ectiveheati ngsurface,the inn erwallsoftheboiler,and whirlwi ndseparator.Tech niquemeasuresweretake ntoreducethewearo ntheheatexchangesu rfacesi no rdertoe nsurethesafetya ndreliabilityoftheboilers.Afterthetechnicalreform,thebur nin gefficie ncya ndheatexcha ngeefficie ncywere increasedwhile

4、laborde nsitya ndma intainc ostwerelow2ered.Keywords:CFBboiler;wear;measuresoftra nsformatio n;saferu nning0 概述 大屯煤電（集團(tuán)） 有限責(zé)任公司矸石熱電廠為節(jié)能、 環(huán)保和綜合利用型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī) 組,設(shè)計(jì)規(guī)模為三爐兩機(jī)，三臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐，配兩臺(tái) 12MW 抽汽凝汽式汽 輪機(jī)組，將來計(jì)劃發(fā)展為五爐四機(jī)。一期工程兩爐兩機(jī)已于2000 年 10 月建成并投入運(yùn)行，其中兩臺(tái)鍋爐為北京鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的 75t/h 次高壓、中溫循環(huán)流化床鍋爐（型號(hào)規(guī)格為:BG-75/5.29-M1;額

5、定流量為 75t/h;額）。在鍋定壓力為 5.29MPa;額定溫度為 450C爐機(jī)組的前期運(yùn)行、檢修和檢查維護(hù)中發(fā)現(xiàn)：兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐及其系統(tǒng)設(shè)備由 于燃料流速高和運(yùn)行工況、特性等對(duì)水冷壁、蒸發(fā)管、高低溫過熱器、爐墻內(nèi) 襯、布風(fēng)裝置、旋風(fēng)分離器和空氣預(yù)熱器等受熱面的沖刷和磨損非常嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)爐墻內(nèi)襯磨損脫落、鍋爐對(duì)流受熱面因磨損而爆管、旋風(fēng)分離器兩側(cè)灰位不平 衡、回送裝置回灰不暢收稿日期:2003-08-07等問題，多次造成鍋爐被迫緊急停爐而搶修，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為此，針對(duì)受熱面等磨損嚴(yán)重問題進(jìn)行了探索、研 究和分析,對(duì)易受磨損的系統(tǒng)設(shè)備或部位采取了一系列的防磨措施和技術(shù)革

6、新改 造。目前經(jīng)防磨處理和技術(shù)革新改造的鍋爐生產(chǎn)情況基本正常，鍋爐超負(fù)荷能力達(dá) 到 15%左右,每臺(tái)爐 2002年運(yùn)行時(shí)數(shù)均大于 6500h 各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到了 設(shè)計(jì)要求。1 鍋爐磨損機(jī)理的研究與分析北鍋設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 BG-75/5.29-M1 型鍋爐為 Circofluid 型 CFB75t/h 循環(huán)流化床鍋爐,其受熱面按布置方式分為蒸發(fā)受熱面、半輻射受熱面和對(duì)流受熱面等，受熱面存在的主要問題是磨損，而鍋爐的磨損主要與運(yùn)行參數(shù)、固體物料的濃度和速度、煙氣 中的含灰量、灰顆粒度、溫度、顆粒的特性和流道幾何形狀及與受熱面的碰撞角 度等密切相關(guān)，影響受熱面磨損的因素較多。作者簡(jiǎn)介:張建華(1

7、969-),男，工程師,現(xiàn)為中國礦業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生，長(zhǎng)期從事熱 電廠生產(chǎn)技術(shù)工作和研究。2003能源工程 -v-? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rightsreserved.實(shí)用節(jié)能技術(shù)1.1 爐內(nèi)物料總體循環(huán)形式造成的磨損所有管束彎頭內(nèi)外兩側(cè)對(duì)半包裹焊接，形成保護(hù)套。改造后，對(duì)流受熱面管束的磨 損程度和高溫氧化腐蝕未發(fā)現(xiàn)明顯變化。2.2 爐墻內(nèi)襯防磨處理與技術(shù)改造 循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損與流經(jīng)其表面的固體物料運(yùn)動(dòng)形式和速度密切相關(guān) 爐內(nèi)物料總體循環(huán)形式由鍋爐系統(tǒng)的幾何形狀和各種流動(dòng)決定。流動(dòng)因素包括布

8、風(fēng)送入的一次風(fēng)、爐膛中部送入的二次風(fēng)和三次風(fēng)、燃料給入時(shí)的播煤風(fēng)以及循 環(huán)物料流化的返料風(fēng)等等。1.2 運(yùn)行參數(shù)調(diào)整不當(dāng)造成的磨損 循環(huán)流化床磨損程度與煙氣速度成 n(n3)次方關(guān)系，沖蝕磨損之所以產(chǎn)生，就是由 于灰粒具有動(dòng)能，顆粒動(dòng)能與其速度的平方成正比，風(fēng)速越高磨損越大；磨損還與灰 濃度密切相關(guān)，灰濃度越高磨損越大；同時(shí)，由于鍋爐運(yùn)行人員的循環(huán)流化床鍋爐運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn)不足,鍋爐運(yùn)行參數(shù)控制及調(diào)整不當(dāng)，也是循環(huán)流化床鍋爐嚴(yán)重磨損的原因 之一。1.3 鍋爐燃料特性對(duì)磨損的影響兩臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐在密相區(qū)原裝設(shè)的是氮化硅異形磚，運(yùn)行一年來暴露的 主要問題是:密相區(qū)域內(nèi)襯多次發(fā)現(xiàn)大面積拱起

9、和掉磚，尤其落煤管附近脫落頻繁，而懸浮段高鋁磚表面沖刷磨損也較嚴(yán)重，致使脫落的異形磚經(jīng)常堵塞落渣口和事故 放渣口，或使得床料不能流化，多次造成緊急停爐搶修。分析其原因：一是在過度區(qū) 域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，在局部產(chǎn)生渦流造成磨損；二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，對(duì)爐襯產(chǎn)生沖刷磨損；三是在密相區(qū)的氮化硅異形磚采用磚邊相互壓接的整體結(jié)構(gòu) 且磚縫未做密封處理，僅靠單個(gè)螺絲固定在膜式水冷壁上，此區(qū)域溫度高、運(yùn)行環(huán) 境惡劣，高溫灰分容易進(jìn)入磚后，一旦螺絲被高溫氧化或碳化而脫離，只要有其中一 塊磚掉下，就會(huì)引起相鄰的磚大面積拱起、脫落。針對(duì)上

10、述情況，在落煤管、二次風(fēng)入口、鍋爐墻角及人孔門等復(fù)雜區(qū)域，不再使用磚結(jié)構(gòu)，改用耐高溫、耐磨損的 鉻鋼玉可塑料或亞白剛玉澆注料材料，利用不銹鋼龜甲網(wǎng)或抓釘綜合澆注搗打施工 在燃燒室密相區(qū)域和懸浮段改用雙孔磷酸鹽剛玉磚，并利用硅酸鋁棉板、高溫膠 泥、亞白剛玉澆注料及耐熱不銹鋼螺栓、抓釘?shù)染C合防磨處理。雙孔磷酸鹽剛玉 磚采用雙只耐熱不銹鋼螺絲固定在膜式水冷壁上，磚邊不再采用相互壓接方式，磚 與磚之間互為獨(dú)立，且磚縫用高溫膠泥進(jìn)行密封處理以防止螺絲高溫氧化和碳化，防磨效果非常理想。2.3 爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽防磨處理與技術(shù)改造大屯矸石熱電廠的燃料煤種為大屯礦區(qū)的原煤、洗煤廠的洗次煤和煤矸石按一定 的比例進(jìn)行

11、混合燃燒，其灰含量和濃度較高，達(dá) 38.5%,固體出渣量也較大，屬于中等 磨損燃料，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損程度也相對(duì)增加。1.4 鍋爐床料特性對(duì)磨損的影響循環(huán)流化床受熱面的磨損程度與床料的直徑大小有關(guān)，床料顆粒直徑很小時(shí)，受熱 面所受的沖蝕磨損程度很小；隨著床料直徑的增大，磨損量隨之增加；顆粒形狀對(duì)磨 損的影響是帶有棱角的顆粒比近似球形的顆粒更具磨蝕性。同時(shí)，床料硬度對(duì)磨損也有嚴(yán)重的影響，當(dāng)顆粒硬度比被磨材料的硬度低時(shí)，磨損率較低；當(dāng)顆粒硬度接近 或高于被磨材料的硬度時(shí)，磨損率就迅速增加。2 鍋爐防磨損措施的實(shí)施和技術(shù)革新改造2.1 鍋爐受熱面防磨處理與技術(shù)改造兩臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化

12、床鍋爐自 2000 年 10 月投產(chǎn)以來，在鍋爐運(yùn)行、檢修、檢查維 護(hù)中多次發(fā)現(xiàn)對(duì)流受熱面等磨損非常嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅鍋爐機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 一年來蒸發(fā)管壁厚由原來的 3mm 減少到 2.7mm 左右（局部彎頭處不足 1mm）,過熱 器壁厚由原來的3.5mm 減少到 3.2mm 左右。為此，對(duì)蒸發(fā)管全部管束、高低溫過 熱器、高溫省煤器的迎風(fēng)面和鍋爐對(duì)流受熱面管束所有彎頭的迎風(fēng)面和背風(fēng)面、 以及與鍋爐前后水冷壁交叉處的直管段部位都加裝U 型防磨管罩，兩臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐使用柱體風(fēng)帽，機(jī)組投產(chǎn)以來，在每運(yùn)行 4 個(gè)月左右時(shí)間 內(nèi)就發(fā)現(xiàn)大面積的風(fēng)帽本體表面磨損、筋板處斷裂、頂蓋脫落和局部

13、結(jié)焦而熔化 等,危及鍋爐的安全和正常運(yùn)行。為此，針對(duì)風(fēng)帽的材質(zhì)和性能進(jìn)行技術(shù)分析和研 究，對(duì)每臺(tái)鍋爐 242 只風(fēng)帽進(jìn)行分期分批技術(shù)改造和更新，并選用耐高溫耐磨損的 耐熱鑄鋼材料重新進(jìn)行加工制作，取得了明顯的效果，使用壽命延長(zhǎng)到一年以上。u 0-ENERGYENGINEERING2003? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.實(shí)用節(jié)能技術(shù)2.4 旋風(fēng)分離器防磨處理與技術(shù)改造兩臺(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐使用的中溫旋風(fēng)分離器的內(nèi)襯原設(shè)計(jì)為異型氮化硅和 高鋁磚砌筑，經(jīng)過近半年多的運(yùn)行，暴露的

14、主要問題有：一是經(jīng)多次啟停爐后，旋風(fēng)分 離器內(nèi)壁所敷設(shè)的高鋁磚表面易產(chǎn)生碎裂而層層起皮脫落，或局部整磚脫落；二是 旋風(fēng)分離器頂部出料口鋼制內(nèi)筒及出口水平煙道運(yùn)行不到一年，就發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重，甚至 8mm 的 Q235-A.F 鋼板被磨薄和磨穿。為解決以上問題，拆除了旋風(fēng)分離器內(nèi) 壁原來所敷設(shè)的高鋁耐火磚，在鋼制旋風(fēng)分離器內(nèi)壁上采用焊接方式敷設(shè)2.5mm厚度的不銹鋼龜甲網(wǎng)（高出內(nèi)壁 20mm）然后在網(wǎng)上搗打厚度為 5mm 的耐高溫耐磨 損的鉻鋼玉可塑澆注料，并在其表面涂一層耐高溫的防磨涂料；旋風(fēng)分離器的厚度 為 8mm 鋼制旋風(fēng)中心筒更換成厚度為 8mm 耐高溫耐磨損的不銹鋼旋風(fēng)中心筒，增 強(qiáng)其機(jī)械

15、強(qiáng)度和抗磨性能。自 2001 年 11 月改造以來，未發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)分離系統(tǒng)設(shè)備異 常，其內(nèi)襯磨損甚微。2.5 加強(qiáng)燃料和鍋爐運(yùn)行的控制與調(diào)整 2.5.1 燃料品質(zhì)的 控制與調(diào)整量負(fù)荷和對(duì)外供汽負(fù)荷的變化、燃料的性能，及時(shí)調(diào)整給煤量、風(fēng)量配比、風(fēng)煤配比和燃燒方式，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)床溫控制在 860 920r左右，床料差壓控制在 1012kPa,床料厚度控制在 600mm 左右，從而均布?xì)?流速度和風(fēng)壓，維持流化床層的穩(wěn)定，防止床溫突變而高溫結(jié)焦和磨損，確保流化質(zhì) 量，延長(zhǎng)風(fēng)帽和布風(fēng)板的使用壽命，提高鍋爐的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3 2001 和 2002 年度鍋爐生產(chǎn)狀況比較針對(duì)原來鍋爐運(yùn)行過程中存在的問

16、題，采取前文討論的防磨措施和技術(shù)革新改造后 鍋爐的運(yùn)行狀況得到顯著改善。表 1 是 2001 與 2002 年度鍋爐機(jī)組生產(chǎn)狀況的比 較。表 12001 與 2002 年度鍋爐機(jī)組生產(chǎn)狀況比較 200120021730177004424818380386888年發(fā)電量/萬 kWh年蒸汽量/t 年對(duì)外供汽量/t4 號(hào)鍋爐年利用小時(shí)數(shù)/h5 號(hào)鍋爐年利用小時(shí)數(shù)/h1059754187311117347194652循環(huán)流化床鍋爐對(duì)燃料顆粒度的要求較高，燃料煤質(zhì)的顆粒度和煤種的配比要進(jìn)行 嚴(yán)格控制。要求控制進(jìn)料粒度不大于10mm,其中 8mm 及以下要占燃料的90%,1.5mm 及以下要占燃料的 50

17、%,1.0mm 及以下要占燃料的 30%。我們對(duì)輸煤 系統(tǒng)的振動(dòng)篩進(jìn)行了技術(shù)改造，以確保燃料煤質(zhì)的顆粒符合要求，同時(shí)加強(qiáng)來煤品 質(zhì)的控制與管理，將原煤、洗混煤和煤矸石的合理配比，盡量減少因燃料品質(zhì)造成 的磨損。2.5.2 風(fēng)量的控制與調(diào)整4 結(jié)論大屯煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司矸石熱電廠針對(duì)北鍋設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 Circofluid 型 CFB75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的防磨技術(shù)探索、研究 和應(yīng)用，通過一系列的防磨處理、技術(shù)革新改造和運(yùn)行控制與調(diào)整，大大減少了鍋 爐因磨損造成的運(yùn)行故障，延長(zhǎng)了鍋爐運(yùn)行周期，提高了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效 率和熱效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和維修費(fèi)用，從而保證了循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全 性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)：1岑可法,等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行M.一、二次風(fēng)量的配比是決定循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的關(guān)鍵，同時(shí)也影響著鍋爐的磨損程度。滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)量在滿足流 化及控制床溫的前提下盡可能小一些，其比例占總風(fēng)量的 55%,二次風(fēng)比例為 45%。上二次風(fēng)量和下二次風(fēng)量也必須進(jìn)行合理地控制、調(diào)整，上二次風(fēng)量比例占總二次風(fēng)量的 60%,下