型循环流化床锅炉防磨技术的改进及改造.docVIP

型循环流化床锅炉防磨技术的改进与改造 1前言 国内CFB锅炉历经十多年的开发、研制和运行单位不断改造，无论在设计、制造和运行方面 都在日渐成熟，基本上解决了CFB锅炉出力过低达不到额定负荷、点火启动困难、运行中易 超温结焦、安全运行不过关等严重问题，但CFB锅炉目前仍存在设备磨损严重、防磨措施不 力的问题，限制了锅炉运行周期，引起非计划停炉率增高，检修工作量增大。因此，CFB锅 炉能否采用合理的、有效的、经济的防磨技术是关系CFB锅炉技术成熟及大型化发展的关键。 2防磨设计思路及结构特点 现运行的三台BG-75/5.29-M1型CFB锅炉是北京锅炉厂引进美国RELIY公司技术，自行制造达 到完全国产化的典型circofluid型CFB锅炉，具有以下特点： a.炉膛前竖井采用塔式布置，悬吊结构，燃烧室净高度为15.31米，下半部炉膛9.6米高度 内完全采用倒梯形结构，使密相区被一次风夹带的部分粗灰经扩容后降低上升烟速，形成自 身分离，减少了烟气对粗灰的夹带浓度，有利于降低对流管束的磨损。 b.锅炉采用中温分离、低倍率循环的低速床是为了解决高速床的磨损问题，研制单 位通过实验，得出锅炉受热面的磨损有如下关系式： E=f1×f2×C×V3.5 式中：E—磨损量，f1—灰粒特性系数，f2—受热面布置型式及冲刷方式系数，C—飞 灰浓度，V—烟气速度。可以看出，当煤种和受热面结构型式一定时，其磨损量与飞灰浓度的一次方成正比，与烟气流速的3.5次方成正比。说明影响磨损的首要因素是烟气流速，其次 是飞灰浓度。因此，为了解决磨损问题，锅炉设计上采取了如下的标本兼治的防磨措施： 大幅度降低烟气流速：对于前竖井上方的对流受热面控制烟气流速在5.5m/s以下，降低烟气 流速是最有效的防磨措施。大量试验结果和实践证明，只要控制在5.5m/s以下就是安全的。 降低烟气中的飞灰浓度：采用10倍以下的低倍率循环，流化风速选取3.5～4.5m/s使烟气中 的飞灰浓度降至1～2kg/Nm3，是高速床的1/5～1/10其磨损量也大幅度降低。 在对流受热面结构设计上均采用顺列管束，第一排管束迎风面设有平防磨板全部保护 ，主要弯头及穿墙管均设置耐热合金钢防磨挡板。 c.炉膛水冷壁完全采用耐火材料内衬全部防磨，密相区（二次风口以下）采用氮化硅砖覆 盖，稀相区（二次风口以上）采用高铝质砖覆盖。旋风分离器内加速段冲击区及其入口切向 烟道采用碳化硅砖焊接螺栓来固定，筒体内部采用高铝质砖高温粘合，以上各种衬砖厚度均 为47mm。 3锅炉暴露的主要设备、部件的磨损与防磨 3.1炉膛上方蒸发管、过热器的磨损分析与防磨改进措施 锅炉蒸发管、过热器管束布置在炉膛出口，蒸发管管径为Φ32×3.5管束纵向布置4列、横向 61排，材质为20g，过热器管径Φ42×4横向61排，材质为20g和15CrMo，对流受热面结构布 置如图1所示。 3.1.1管束磨损严重的原因分析 a.锅炉燃烧煤种热值过低，硬度大。烟气中飞灰浓度增大，相当于煤粉炉的十几倍至几十 倍，造成磨损冲刷十分严重。 b.防磨措施不完善，主要反映在所有弯头处在炉膛边缘，烟气流速较快且弯管加工时管壁 较薄，防磨挡板也未起到较大防磨作用。蒸发管直管段只有第一排迎风面设防磨板，第二、 三、四排管束磨损也很严重，多次出现爆管。另外，蒸发管纵向顺列管束易出现错乱，也造 成磨损严重。 c.运行人员调整一、二次风量过大也造成磨损加剧，内蒙古有一家电厂使用同型锅炉因一 次 风量过大，新炉只运行三个月就出现爆管故障。蒸发管、过热器易磨损部位如图1所示。 3.1.2蒸发管、过热器管束防磨措施的改进 a.对流受热面所有弯头部位都采用半圆形防磨瓦对扣包裹焊接，材质可选用硅铬铝、铁铝 瓷或耐热铸钢等耐磨耐高温金属,长期运行不会弯曲变形，且防磨瓦厚度不宜超过4mm，要求 内表面光洁，接触严密不易窜入飞灰，防止防磨瓦厚度增加过大,改变烟气流走向,对其它部 位磨损过大。 b.蒸发管管束安装时，仅第一排迎风面带有平板式防磨护瓦，材质为1Cr20Ni14Si2，长期 运行不耐高温出现弯曲变形，改换为Cr25Ni20耐热不起皮钢，蒸发管纵向管束限位的梳形卡 具是保证管束顺列不错乱而采取的防磨措施，也由原来1Cr20Ni14Si2改换这种材质，三年来 未发生损坏现象。后来将第2、3、4排直管段迎风面也采用半圆形防磨护瓦保护，即使管壁 磨损到1 mm厚加上防磨瓦也能保证运行一年不爆管。 c.在锅炉运行中，调整好一、二、三次风量配比，控制流化风速在3.5～4m/