張朝暉

DG35-3.82/13型循環(huán)流化床防磨改進(jìn)措施

張朝暉①

(陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司發(fā)供電分公司)

DG35-3.82/13型鼓泡床鍋爐改為循環(huán)流化床鍋爐后,帶來(lái)了磨損、爐膛負(fù)壓不能維持等問(wèn)題。本文針對(duì)磨損問(wèn)題,利用磨損量與煙氣流速間成3.6次方比例增長(zhǎng)的機(jī)理,將流化床中心筒至鍋爐尾部的煙道進(jìn)行擴(kuò)容,以增大煙氣流通截面積來(lái)降低煙氣流速,從而達(dá)到緩解煙氣流經(jīng)省煤器及煙道時(shí)對(duì)這些部位的磨損程度,同時(shí)還對(duì)煙道防磨材料進(jìn)行改進(jìn),達(dá)到了降低磨損,提高流化床運(yùn)行周期的目的。

循環(huán)流化床;煙氣流速;旋風(fēng)分離器;防磨;改進(jìn)措施

循環(huán)流化床燃燒作為一種高效、低污染潔凈煤技術(shù)正逐步取代鼓泡床燃燒技術(shù)。為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策,陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)發(fā)供電分公司委托東方鍋爐廠對(duì)原鼓泡床鍋爐進(jìn)行了循環(huán)流化床技術(shù)改造,主要對(duì)原鼓泡床鍋爐尾部煙道及飛灰回燃裝置進(jìn)行改進(jìn),使鍋爐的熱效率和出力有了較大提高,并產(chǎn)生了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益,但鍋爐改造后帶來(lái)的磨損問(wèn)題卻成為影響安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患,尤其是省煤器和尾部煙道的磨損。

本方案主要解決改造后的循環(huán)流化床鍋爐中心筒出口至省煤器連接煙道及二級(jí)省煤器蛇形管束的磨損問(wèn)題,通過(guò)增大煙氣流通截面積來(lái)降低煙氣流速,以達(dá)到緩解煙氣流經(jīng)部位的磨損程度的目的,即只對(duì)循環(huán)流化床鍋爐中心筒出口至省煤器部分煙道及省煤器防磨措施進(jìn)行改進(jìn)。

1 磨損原因分析

現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)粗灰分離回燃裝置為兩個(gè)對(duì)稱旋風(fēng)分離筒上排氣結(jié)構(gòu),中心筒出口至省煤器煙道結(jié)構(gòu)為雙水平煙道,省煤器與空氣預(yù)熱器斜“L”形煙道連接,中心筒出口至省煤器煙道計(jì)算平均風(fēng)速為〔1〕：

Wy=(BjVy/Fy)×(273+θ)/273=23.87 m/s

式中：

Bj—燃料消耗量,kg/s,取2.85;

Vy—煙氣總?cè)莘e,Nm3/kg,取6.264;

Fy—水平煙道設(shè)計(jì)平均截面積,m2,取1.288×0.898×2=2.318 8。

正對(duì)省煤器入口部分煙道截面積為：1.288×0.888 ×2=2.29 m2,。

鍋爐正常運(yùn)行時(shí),煙氣從中心筒高速排出,經(jīng)雙水平煙道及90°直角煙道進(jìn)入省煤器豎井,因煙氣流向的改變,致使煙氣發(fā)生紊流,煙塵中的顆粒在慣性作用下撞擊水平煙道的頂部及兩側(cè),對(duì)煙道產(chǎn)生較大沖刷摩擦,后又經(jīng)垂直煙道進(jìn)入省煤器豎井,使正對(duì)入口處寬度888 mm×2 mm,長(zhǎng)度僅為1 288 mm×2 mm區(qū)域的省煤器蛇形管束受到煙塵顆粒的高速碰撞沖刷而產(chǎn)生較大摩擦,導(dǎo)致蛇形管束承壓能力下降,到一定程度后就發(fā)生了爆管故障。經(jīng)過(guò)近兩年來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查發(fā)現(xiàn),磨損部位主要集中在1～18排蛇形管束間,尤其是正對(duì)入口煙道的1 000 mm×1 300 mm兩個(gè)區(qū)域,在鍋爐剛投運(yùn)20天后,檢查個(gè)別部位磨損量就達(dá)到1.5 mm,檢查現(xiàn)象與上述分析原因基本一致。

2 解決方案

1)增大煙氣流通截面積,降低煙氣流速減小摩擦量。根據(jù)磨損機(jī)理分析,磨損速度主要決定于：飛灰速度、飛灰濃度、飛灰顆粒的大小及形狀、磨損時(shí)間等,在影響磨損速度的各因素中,飛灰速度又是關(guān)鍵(一般飛灰速度等于煙氣速度)〔2〕。研究表明,磨損與風(fēng)速的3.6次方成正比。將中心筒出口至省煤器入口處兩個(gè)水平煙道合并為一個(gè)煙道,煙道截面積可由原來(lái)的2.318 m2增大到3.105 m2,省煤器入口梯形煙道改為矩形煙道可使煙道截面積由原來(lái)的2.318 m2增加到8.28 m2,并將轉(zhuǎn)彎處煙道采取圓弧過(guò)渡,以減少煙氣流阻,并可使煙氣流向均勻,通過(guò)兩個(gè)煙道的合并,可將中心筒出口旋轉(zhuǎn)煙氣相互混合,使煙氣中的塵粒相互碰撞減弱流速,而減小對(duì)頂板及兩側(cè)煙道的摩擦,省煤器入口處的煙氣飛灰濃度,也會(huì)因煙道截面積增大而降低,減小對(duì)流經(jīng)部位的磨損,水平煙道的煙氣流速也由原來(lái)的23.87 m/s降低為〔1〕：

Wy=(BjVy/Fy)×(273+θ)/273=18 m/s

式中：

Bj—燃料消耗量,kg/s,取2.85;

Vy—煙氣總?cè)莘e,Nm3/kg,取6.264;

Fy—煙道截面積,m2,取3.105;

省煤器入口煙氣流速由23.87 m/s降低為：

Wy=(BjVy/Fy)×(273+θ)/273=6.7 m/s。

式中：

Bj—燃料消耗量,kg/s,取2.85;

Vy—煙氣總?cè)莘e,Nm3/kg,取6.264;

Fy—水平煙道截面積,m2,取8.28。

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)煙道的計(jì)算,磨損量可下降為原來(lái)的42.9%,省煤器磨損量下降為原來(lái)的1.2%,從而達(dá)到降低磨損量的目的。

加上煙氣中飛灰濃度下降因素,磨損量將進(jìn)一步下降,這里不再進(jìn)行定量計(jì)算。

改進(jìn)前后分離器及煙道示意圖見(jiàn)圖1、圖2。

2)煙道內(nèi)壁及省煤器管束采取防磨措施。改造后的煙道內(nèi)壁采用20 mm龜甲網(wǎng)固定,YN K-100棕剛玉耐磨可塑料防磨結(jié)構(gòu)(面積約65 m2)。

3)煙道內(nèi)加裝煙氣分流裝置。其示意圖見(jiàn)圖3。

在改造煙道中增加百葉窗,強(qiáng)迫煙氣向兩側(cè)分流以減少對(duì)中部省煤器磨損,百葉窗采用45#角鋼制作,分布采用中間密,兩端疏的方法。

4)煙道膨脹問(wèn)題。由于將原設(shè)計(jì)兩個(gè)煙道合并增大截面積,膨脹節(jié)安裝位置不夠,故對(duì)整個(gè)煙道膨脹量進(jìn)行核算,其水平最大伸脹量為7.1 mm,可利用90°自然彎頭煙道進(jìn)行補(bǔ)償吸收水平及垂直方向的伸脹量,但經(jīng)過(guò)計(jì)算僅可吸收0.007 m左右,故需增加膨脹節(jié)才能吸收。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題

1)由于煙道合并,需將汽包給水管移位。2)施工時(shí)間可以與鍋爐大修同步進(jìn)行,可節(jié)省施工時(shí)間。

4 運(yùn)行情況

循環(huán)流化床鍋爐防磨措施改造完成后,通過(guò)近一年來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行觀察,鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間明顯加長(zhǎng)(最長(zhǎng)周期達(dá)到80天,以往只能達(dá)到20天左右),鍋爐煙氣側(cè)運(yùn)行阻力有所降低(引風(fēng)機(jī)電流下降5 A),省煤器磨損量明顯降低(通過(guò)測(cè)厚發(fā)現(xiàn)運(yùn)行8個(gè)月平均磨損量?jī)H為0.23 mm,且2008年至今只磨破過(guò)1根管,原因是舊管子承壓不足造成),原來(lái)磨損最為嚴(yán)重的中心筒出口處煙道,運(yùn)行至今再?zèng)]有發(fā)生磨破現(xiàn)象,這些部位的維修量大大下降,有效提高了鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行水平。

5 工程費(fèi)用概算及經(jīng)濟(jì)性分析

工程費(fèi)用概算共計(jì)16.775萬(wàn)元,包括：

材料費(fèi)：A3鋼板：δ=8 mm,75 m2,0.6萬(wàn)元;

角鋼：L50×50×5 120 m,0.225萬(wàn)元;

龜甲網(wǎng)棕剛玉耐磨搗打料：65 m2,8.45萬(wàn)元;

膨脹節(jié)制作：2.5萬(wàn)元;

人工費(fèi)：5萬(wàn)元。

按照原來(lái)省煤器的磨損情況,鍋爐省煤器使用壽命最多為兩年,且中間使用過(guò)程需多次修補(bǔ),改造后可延長(zhǎng)壽命3年,停爐壓火次數(shù)減少2/3,按每套省煤器30萬(wàn)元計(jì)算,每年減少因省煤器、出口煙道磨損停爐6次、壓火9次,每次停爐損失按1萬(wàn)元、壓火按2 000元計(jì)算,鍋爐防磨改造后,平均每年維護(hù)費(fèi)用按大致與改造以前相同計(jì)算,每年可節(jié)約11.4萬(wàn)元,再加上省煤器壽命增加每年節(jié)約10萬(wàn)元,共計(jì)每年可節(jié)約21.4萬(wàn)元。這樣經(jīng)9.4個(gè)月即可收回投資。

[1] 岑可法,倪明江,駱仲泱,等.循環(huán)流化床理論設(shè)計(jì)及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社,2004：471-473,518,545-547.

[2] 馮俊凱,沈幼庭.鍋爐原理及計(jì)算[M].北京：科學(xué)出版社,2003：113-115.

Abrasionproof Improvement Measures of DG35-3.82/13 Type Circulating Fluidized Bed

Zhang Zhao-hui

DG35-3.82/13 type bubbling bed boiler instead of circulating fluidized bed boilers,bring wear and tear,the chamber negative pressure can not be maintained and so on.In this paper,in connection with issues of wear and tear,by using wear and the flue gas flow rate into 3.6-th power between the growth mechanism,the fluidized-bed center tube to the rear of the boiler flue carries out broadened,in order to increase the flue gas flow cross-sectional area,reduce the flue gas flow rate,achieve the mitigation and the flue gasflowing through the economizer when the wear of these parts,but also has taken on the flue of measures,improve anti-wear materials and reduce wear and reach the purpose of raising fluidized bed operation cycle.

Circulating fluidized bed;Flue gas flow rate;Cyclone separator;Abrasionproof;Improvement measure

TD407

A

1672-0652(2010)01-0045-03

張朝暉 男 1968年出生 2007年畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué) 工程師 陽(yáng)泉 045000

2009-12-23