京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司 周燕輝 徐英俊 鄭 健 孫 晗

京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司煤矸石電廠I期建設(shè)兩臺(tái)2×150MW超高壓循環(huán)流化床燃煤供熱機(jī)組，同步配套兩臺(tái)無錫華光鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造的UG－480/13.7－M型超高壓循環(huán)流化床鍋爐，其型式為一次中間再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、雙高溫絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡“U”形回料閥。兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐各采用2個(gè)內(nèi)徑為7.1米的高溫絕熱分離器，進(jìn)口采用蝸殼形式、蝸殼最大直徑φ8.9m，布置在燃燒室與尾部對(duì)流煙道之間，外殼由鋼板制造，分離器上部為圓筒形下部為錐形，內(nèi)襯整體為磚砌結(jié)構(gòu)、絕熱材料及耐磨耐火材料，防磨絕熱材料采用拉鉤、抓釘、支架固定。從上到下依次為筒體爐墻、錐體、料腿和返料器。

爐膛出口煙道、筒體爐墻均采用磚砌結(jié)構(gòu)，分為3層，外層為113mm耐磨耐火高鋁磚、中間層為116mm耐火保溫澆注料、內(nèi)層為116mm硅酸鋁耐火纖維毯。延筒體垂直方向每隔一定間距設(shè)置托磚架，筒體砌磚由矩型磚、異型磚、楔形磚構(gòu)成，異型磚采用事先焊接在筒體上的“Y”形抓釘固定，矩型磚、楔形磚依靠砌筑而成，其他不規(guī)則部分采用澆注料澆筑而成。筒體爐墻的下部結(jié)構(gòu)依次為錐體、立管、返料器，同樣是由3層構(gòu)成，但與筒體爐墻不同的是這三部分采用耐火絕熱材料結(jié)構(gòu)，其厚度均為350mm，內(nèi)層為60mm硅酸鋁耐火纖維毯、中間層為170mm輕質(zhì)保溫澆注料、外層為120mm高強(qiáng)度耐磨耐火澆注料。

自雙機(jī)投產(chǎn)以來，該廠旋風(fēng)分離器中心筒頂部、38.5米爐膛出口水平煙道、16.4米返料器處外壁均發(fā)生過燒紅現(xiàn)象，外壁一但燒紅、鋼板碳化速度加快，嚴(yán)重時(shí)沿著碳化處向外漏灰，由于高溫灰呈流體狀，隨著運(yùn)行時(shí)間增加會(huì)迅速貼著鋼板內(nèi)壁蔓延至周邊區(qū)域，導(dǎo)致其他位置燒紅，如處理不及時(shí)會(huì)危及整個(gè)返料系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)組故障停運(yùn)。

圖1 旋風(fēng)分離燒紅位置圖

1 旋風(fēng)分離器燒紅原因及燒紅后處理方法

1.1 襯里砌磚脫落的影響

在熱脹冷縮的作用下，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，砌磚間灰漿縫和預(yù)留的膨脹縫是漲開的，砌磚之間擠壓在一起、高溫灰是進(jìn)不到保溫層的，但是隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增加，高濃度飛灰從爐內(nèi)出來后頻繁沖刷、撞擊該處的砌磚，導(dǎo)致砌磚出現(xiàn)龜裂、脫落等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致墻體坍塌。另外，由于近幾年機(jī)組深度調(diào)峰頻率的增加，旋風(fēng)分離器的振動(dòng)進(jìn)一步加大，加劇了砌磚的脫落。高溫耐磨耐火磚脫落后，里面的耐火保溫磚在高濃度飛灰的沖刷下會(huì)快速的脫落，導(dǎo)致高溫?zé)煔饨佑|旋風(fēng)分離器鋼板內(nèi)壁，導(dǎo)致分離器外表面燒紅，并逐漸蔓延到其它部位。

1.2 旋風(fēng)分離器內(nèi)澆注料裂縫的影響

從旋風(fēng)分離器內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可看出，分離器錐體及下部正壓區(qū)域的結(jié)構(gòu)采用耐火絕熱材料結(jié)構(gòu)，與上部結(jié)構(gòu)不同，這些部位最外層為高強(qiáng)度耐磨澆注料，在機(jī)組運(yùn)行中，立管及返料器物料濃度高，返料量較大，且運(yùn)行工況惡劣，導(dǎo)致澆注料磨損速度大，含塵煙氣反復(fù)沖刷導(dǎo)致部分區(qū)域澆注料出現(xiàn)龜裂，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，部分澆注料裂縫被高溫灰沖刷穿透，通過澆注料的裂縫竄到保溫層里，由于保溫層不具備耐磨性，中間保溫澆注料及內(nèi)層硅酸鋁纖維毯很快被吹空，這樣高溫灰直接接觸旋風(fēng)分離器鋼板內(nèi)表面，也會(huì)導(dǎo)致返料腿外表面燒紅。

1.3 常規(guī)處理方案

經(jīng)過調(diào)研一些循環(huán)流化床機(jī)組，業(yè)內(nèi)普遍的解決方案基本一致，在分離器燒紅處外壁焊接密封罩殼，外面敷以硅酸鋁纖維毯，然后將密封罩殼全部灌注澆注料，通過實(shí)際運(yùn)行效果來看并不理想，主要是沒有分析清楚旋分分離器燒紅的根本原因，只是將旋分分離器外壁焊接密封罩殼用澆注料灌注，由于澆注料硅酸鋁纖維板及澆注料二者絕熱效果好，導(dǎo)致燒紅處熱量不能及時(shí)散發(fā)，反而加速了旋風(fēng)分離器燒紅處外壁碳化的速度，導(dǎo)致燒紅問題沒有從根本上解決，導(dǎo)致燒紅的面積逐漸擴(kuò)大，進(jìn)而進(jìn)一步影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以這種方法不建議使用。

1.4 試驗(yàn)性技術(shù)處理方案

經(jīng)過細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)分離器表面燒紅原因分析，得出旋風(fēng)分離器表面燒紅是由于高溫灰通過澆注料裂縫或爐墻砌縫流動(dòng)到分離器保溫層內(nèi)與分離器內(nèi)壁鋼板接觸而導(dǎo)致的，通過分析灰的熔融特性得出，高溫的灰渣呈流體狀，隨著溫度的降低熔渣中晶體不斷析出，熔渣流型逐漸偏離牛頓流體的特征，如果溫度逐漸下降到臨界粘度溫度時(shí)為固-液共存的最高溫度，如果低于這一溫度，黏度驟然增加、迅速固化，就會(huì)出現(xiàn)晶體渣的特征。所以根據(jù)這一思路可以想一種辦法降低與分離器鋼板接觸灰的溫度，灰溫度一旦降低到臨界粘度溫度時(shí)灰就會(huì)停止流動(dòng)，那返料腿燒紅的問題就迎刃而解了。經(jīng)過實(shí)踐，可以通過以通過以下兩種方式進(jìn)行解決處理：

在旋風(fēng)分離器燒紅處外表面加裝微型冷卻裝置，由旋分分離器外表敷設(shè)的水箱或蛇形管換熱器、冷卻水系統(tǒng)、水泵等組成，通過循環(huán)水系統(tǒng)強(qiáng)制冷卻，將旋分分離器燒紅處外表面敷設(shè)的水箱或蛇形管換熱器內(nèi)的高溫水進(jìn)行冷卻，從而將分離器外壁的熱量及時(shí)帶走，快速降低燒紅鐵板內(nèi)部灰的流動(dòng)性，從而降低燒紅處外表面溫度。為了保證冷卻效果，應(yīng)使進(jìn)入水箱的水溫度越低越好，最好保證冷水水溫不超20℃，這樣才能保證冷卻效果，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行參數(shù)分析，如果高于這一溫度，由于冷卻效果降低導(dǎo)致燒紅處的溫度會(huì)有所上升，這是其中一種處理方法。

在旋風(fēng)分離器燒紅處的外表面焊接密封罩殼，但所有罩殼必須要形成一個(gè)通道，這樣使空氣可以很好的流通，向密封罩殼接入一定壓力的冷空氣（壓縮空氣或一、二次風(fēng)冷風(fēng)），如圖2、3所示，分別對(duì)各個(gè)密封罩殼進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，但是在選擇冷卻風(fēng)的時(shí)候要保證冷卻風(fēng)要有0.25MPa的壓頭，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，使用一、二次風(fēng)冷卻效果并不理想，原因是在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)一、二次風(fēng)壓頭較小，風(fēng)量不足，另一方面一、二次風(fēng)冷風(fēng)溫較高，冷卻效果不理想。所以可以考慮在室外加裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)向裝置進(jìn)行通風(fēng)冷卻，這樣既能保證風(fēng)壓又能可以降低風(fēng)溫，提高整個(gè)裝置的冷卻效果，可有效降低灰的流動(dòng)性，降低旋風(fēng)分離器外壁溫度，從而解決分離器外壁燒紅的問題。

圖2 燒紅部位密封罩殼通入冷卻風(fēng)

圖3 燒紅部位密封罩殼通入冷卻風(fēng)

上述是解決在線處理分離器燒紅的兩種有效方法，適宜用在立管及返料器等正壓區(qū)域的燒紅部位處理。第一種處理方法準(zhǔn)備時(shí)間比較長(zhǎng)、設(shè)備多且工藝復(fù)雜，但是冷卻效果好；第二種方法冷卻效果雖然不如第一種，但是準(zhǔn)備時(shí)間較短，只需焊接密封罩殼，大大縮短了處理時(shí)間。在實(shí)際處理的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)燒紅的部位、面積選擇合適的處理方法，通過以上兩種處理方法使得分離器燒紅問題得以很好解決。

1.5 灌注法處理方案

這種方法適用于爐膛出口到中心筒負(fù)壓區(qū)域旋風(fēng)分離器燒紅的處理，由于該區(qū)域處于負(fù)壓區(qū)，可以將燒紅部分區(qū)域開孔，通過機(jī)械輔助向燒紅區(qū)域注入一定量的澆注料，使用的澆注料濃度應(yīng)適宜，濃度太高流動(dòng)性差，注入難度大；濃度太小不宜成型，在攪拌時(shí)必須控制好澆注料濃度，注入時(shí)應(yīng)一次注入，如果面積較大可以分多孔分別注入，始終要保持作業(yè)的連續(xù)性，防止?jié)沧⒘瞎袒?、粘結(jié)。但是該方法具有一定的危險(xiǎn)性，在開孔的過程中容易造成人員燙傷，所以需要做好安全措施才能進(jìn)行施工，這種方法不建議使用。

1.6 運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

該廠的流化風(fēng)和返料風(fēng)各有一個(gè)風(fēng)箱，通過管徑不同的管子連接在高壓流化風(fēng)機(jī)出口母管上，在前后返料風(fēng)管上各設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)，從而可以較好的調(diào)節(jié)、分配風(fēng)量，另外從高壓流化風(fēng)母管引出一路卸荷風(fēng)去一次風(fēng)，可以降低返料風(fēng)室風(fēng)壓，從而達(dá)到控制返料量和返料溫度的目的。

通過運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，在機(jī)組高負(fù)荷的時(shí)，返料器及立管內(nèi)物料濃度大，一部分高溫灰通過澆注料裂縫進(jìn)入到保溫層后被鋼板外面低溫裝置冷卻，這部分灰經(jīng)過被冷卻后停止流動(dòng)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，后面進(jìn)入的灰的流動(dòng)性被前面的灰冷卻，流動(dòng)性逐漸降低、直至停止流動(dòng)，這樣灰就充滿了整個(gè)澆注料裂縫了，沒有高溫灰流入保溫層，返料器外表面的溫度自然就降低了，但是這樣使得鋼板燒紅的問題得到了解決，適合旋風(fēng)分離器立管及返料器正壓區(qū)域外壁燒紅的處理。

綜合以上三種處理方法分析得出，可以通過調(diào)節(jié)返料器返料風(fēng)門開度與實(shí)驗(yàn)性技術(shù)處理方案二者相結(jié)合的方法來處理分離外壁燒紅的問題，一方面通過外壁的冷卻裝置可以使進(jìn)入澆注料裂縫內(nèi)部高溫灰流動(dòng)性逐漸降低，直至灰將整個(gè)澆注料、砌磚裂縫填充；一方面通過調(diào)整返料風(fēng)門開度、卸荷風(fēng)來減小返料風(fēng)室壓力，保持返料風(fēng)室內(nèi)有較多的灰量，控制進(jìn)入爐內(nèi)的返料量，這樣使灰將整個(gè)澆注料或砌磚裂縫覆蓋，降低灰對(duì)裂縫的擾動(dòng)性。但是這樣調(diào)整得必須保證返料器返料正常，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定最佳開度。

2 旋風(fēng)分離器燒紅后的監(jiān)督管理

通過數(shù)據(jù)分析對(duì)比（表1）可以看出，通過加裝冷卻裝置，燒紅處各點(diǎn)溫度基本恢復(fù)正常，但隨著機(jī)組深度調(diào)峰頻次的增加，各點(diǎn)溫度變化還是存在反復(fù)的，偶爾會(huì)發(fā)生溫度升高的現(xiàn)象。尤其是在機(jī)組減負(fù)荷的過程中會(huì)出現(xiàn)這種狀況，由于之前物料是在一個(gè)平穩(wěn)的環(huán)境下，在機(jī)組減負(fù)荷的過程中返料器內(nèi)物料的平衡狀態(tài)被破壞。在這個(gè)過程中，旋風(fēng)分離器返料量的變化導(dǎo)致燒紅處的溫度有一定的波動(dòng)，所以運(yùn)行中要加強(qiáng)旋風(fēng)分離器外壁溫度監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，避免燒紅部位擴(kuò)大，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 改造后分離器運(yùn)行和物理特性參數(shù)

在機(jī)組加減負(fù)荷過程中必須嚴(yán)格控制變負(fù)荷率，按照規(guī)程規(guī)定要求進(jìn)操作，從而進(jìn)一步降低分離器的震動(dòng)，根據(jù)負(fù)荷的變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)返料風(fēng)門，在調(diào)整時(shí)緩慢操作、避免返料器內(nèi)物料大幅波動(dòng)。旋分分離器在燒紅后，應(yīng)及時(shí)在燒紅區(qū)域及下部通道加裝硬隔離圍欄并粘貼警示標(biāo)識(shí)，防止人員誤入燙傷。

3 結(jié)語

經(jīng)過鍋爐專業(yè)人員科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)分離器表面燒紅原因分析，確定處理的方案。采用試驗(yàn)性技術(shù)處理與高壓流化風(fēng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整相結(jié)合的處理方法，經(jīng)過處理后的旋風(fēng)分離器溫度正常，旋風(fēng)分離器燒紅的問題得到了很好的解決。通過簡(jiǎn)單高效的創(chuàng)新方法，解決了旋風(fēng)分離器燒紅的問題，保證了鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。