钟罩式风帽在DG450t_h循环流化床锅炉的应用

作者简介:赵建英(1962-),男,高级工程师,主要从事电站锅炉检修及技术管理工作。

钟罩式风帽在D G 450t /h 循环流化床锅炉的应用

Application of Bell Windcap s in D G 450t/h CFB Boiler

赵建英1,胡俊峰1,张国辉1,徐杰清2,张道强2

(1.大唐保定热电厂,河北　保定　071051;2.烟台通用风帽有限公司,山东　烟台　2004)

摘要:针对D G 450t/h 循环流化床锅炉原设计“Γ”型定向风帽和“┬”型风帽固有的磨损、漏渣等问题,结合煤质、运行工况、布风板特性等实际情况进行原因分析,选择将床上风帽全部更换为钟罩式风帽的方案,并用试验数据和实际运行状况说明钟罩式风帽的应用效果。

关键词:循环流化床锅炉;钟罩式风帽;漏渣;风量

Abstract :In view of abrasion and leaking slag in directional windcaps of original "Γ"type designed former and “┬”type former in D G 450t/h CFB boiler ,this paper analyzes causes with coal quality ,operation condition ,the bed characteristic etc.The project is chosen that the bed windcaps are all re 2placed to bell spout.The test data and real operation condi 2tion shows bell windcaps application.

K ey words :CFB boiler ;bell windcap ;slag leakage ;wind quantity

中图分类号:T K229.66文献标志码:B

文章编号:1001298(2008)022*******

大唐保定热电厂2台D G 450t/h 循环流化床

锅炉布风板风帽设计为“Γ”型定向风帽和“┬”型风帽,自2002年投产以来,风帽漏渣、磨损问题一直未

能从根本上解决,对锅炉连续、安全、可靠运行构成潜在的安全隐患,急需采用新技术、新工艺对风帽进行技术改造。

1　存在的问题

1.1　漏渣

在投运初期,由于风帽向下漏渣,运行20天左

右,漏渣就将水冷风室、点火风道内填满而被迫停炉。1.1.1　原因分析

a.各风帽出口流速不均。经测试,“Γ”型定向风帽间最大与最小流速之差为20m/s 左右,“┬”形风帽与定向风帽间的流速差在30m/s 以上。

b.布风板阻力较小。设计为5.4kPa ,实测只

有3kPa 左右。从实际运行情况看,风室风压设计值为14.95kPa ,而实际运行值在12kPa 左右,风室风压低于设计值。

c.与“Γ”型风帽结构形式有直接的关系。由于风帽自身阻力小,当风压波动时,部分物料就会被回吸进入风室,导致风室内积渣。1.1.2　危害

a.漏入水冷风室的渣在一次风的作用下,对水

冷风室和点火风道内耐火浇注料造成强烈冲刷,导致大量耐火浇注料层损坏,最严重部位露出销钉和受热面管;点火风道内耐火浇注料大面积脱落,在风道内壁上只剩下销钉。每次检修时都要对这些损坏部位进行大量的修补工作,增加检修工作量和工作难度,耗费大量的人力、物力。

b.漏渣堆积到一定程度还会影响对入炉风量

和床压的正常调节,严重威胁床料的正常流化,导致排渣困难,甚至加剧漏渣,形成恶性循环。水冷风室内积渣后,使风道的流通面积减小,一次风系统阻力加大,从而增加风机电耗。

c.漏渣堆积到一定程度必须停炉清理,否则难

以保证锅炉的安全、稳定运行。同时由于渣温高,每次清理漏渣都要停炉后进行,而且停炉冷却时间要比煤粉炉长,电量损失巨大。1.1.3　采取的措施

根据产生漏渣的原因,先后采取了以下措施:a.在风帽下部加装节流圈,通流直径由24.5mm 缩为19mm ,以提高风帽阻力,减少漏渣;

b.在点火风道下方设计加装排渣装置,进行定

期排渣,减少漏渣在风道内的存积;

c.将前后墙两排风速较低的“┬”形风帽堵死,

相对提高“Γ”型风帽的流速。

采取上述措施后,漏渣情况明显减缓,未再发生因漏渣堵塞风道造成的停炉事件,但未彻底解决风

・

51・

帽漏渣问题。1.2　磨损

随着机组稳定性提高、连续运行时间的延长,风帽磨损问题又凸现出来。1.2.1　原因分析

a.设计采用的定向风帽,在结构布置上为后排风帽的喷口直接对前排风帽,形成直接吹损。

b.风帽吹损后,失去定向作用,形成无规则射

流,引起空气动力场紊乱,不仅影响流化质量,而且

又加剧了风帽的磨损,形成恶性循环。图1为风帽磨损情况

。

图1　风帽磨损情况

c.一次风携带漏入风室的细床料高速通过风

帽,加速了对风帽的冲击磨损。1.2.2　危害

a.引起空气动力场紊乱,导致流化不良,飞灰

含碳量升高,锅炉热效率下降。

b.磨损风帽产生局部高速射流,吸卷床料对水

冷壁形成直接冲刷,加速水冷壁的磨损,是造成水冷壁磨损的一个重要原因。

2　技术改造方案

循环流化床锅炉基于流态化原理,以空气携带大量高温固体颗粒循环燃烧为重要特征。因此从炉底布风装置出来的一次风气流必须具有足够的速度和刚度,在携带固体颗粒的同时,产生强烈的扰动,以保证床料始终处于流态化状态燃烧。

布风装置的布风是否均匀,取决于风帽的结构形式,不同形式的风帽各有其优缺点。随着流化床锅炉技术的不断发展,钟罩式风帽因磨损轻微,能彻底避免布风板漏渣问题,得到普遍认可。

结合现场实际情况,根据煤质、运行工况、布风板特性,在保证正常流化风量的情况下,重新设计了布置风帽的数量及结构尺寸。2.1　风帽间距

改造设计中,受布风板结构的,风帽横向间距不能改变,能调整的只有纵向间距。在保证风速恒定、床料流化均匀的情况下,既要避免由于间距近而导致风帽对吹产生的磨损,又要避免流化不良产生流化死区,影响正常燃烧,同时还要兼顾布风板结构,使改造工作量达到最小。经反复计算各部尺寸及阻力,采用将原风帽隔一去一的改造方案,纵向间距由113mm 增大至226mm ,风帽总数由3534个减少至1767个。图2为改造后风帽布置情况

。

图2　改造后风帽布置

2.2　风帽出口风速

风帽间距加大后,为保证流化效果,加强气流的

扰动性,降低炉渣含碳量,提高锅炉效率,在额定风量下,应相应提高出口风速。因此,将热态下风帽出口风速由52.5m/s 提高到59.5m/s 。2.3　布风板阻力

布风板阻力设计是改造的关键。若布风板阻力设计不合适,会引起风帽出口风速产生较大偏差,发生布风流化不均现象,威胁锅炉安全运行。因此,根据燃烧风量的需求,确定风帽数量和出口流速后,通过调整夹层通流面积与底孔通流面积来达到阻力要求。

在相同风量下,计算原设计风帽阻力为2797Pa (实测3000Pa ),加装节流圈后阻力为4195Pa 。参考原风帽的阻力值,结合运行实际情况,确定风帽阻力为4500～5000Pa 。通过调整夹层与底孔通流面积,最后确定风帽的阻力为4572Pa 。2.4　安装固定方式

钟罩式风帽与芯管配合方式有多种。芯管封闭开小孔的出风方式,易使风帽头部过热烧坏;芯管风帽一体铸造型,检修、清理、更换难度大;风帽芯管螺纹连接型,螺纹经烧胀后,难以拆卸。结合实际经验,风帽与芯管连接采用间隙配合插入式,同时为防止风帽被吹起,在芯管上设计加工一宽台阶,安装就位后,将风帽与芯管台阶边缘点焊,既保证风帽不被吹起,又方便风帽头的清理、更换,不破坏耐火材料。风帽小孔均匀、对称布置,且向下倾斜,不会直接吹损其它风帽,大大延长了风帽的使用寿命。2.5　排渣

・

61・

　　原设计在每个排渣口处布有20个“Γ”型定向排渣风帽,为彻底杜绝漏渣问题,根据钟罩风帽设计的间距、风速,结合现场实际运行情况,认为在布风均匀的情况下,物料会自动从高压头处向排渣口低压头处流动。因此,在设计上进行了大胆改进,取消

了排渣口处布设的“Γ”型定向排渣风帽,布置为同

一型钟罩风帽,避免漏渣现象。

改造方案确定后,先后于2007年5、6月在2台炉的检修中实施。

3　应用效果

3.1　测试情况

为了解风帽改造后的阻力特性、流化均匀性、不同料层厚度下的临界流化风量,指导运行人员操作,风帽改造后进行了冷态测试。

a.布风板阻力2流量特性测量。通过布风板静态阻力特性试验,测量不同流量下的布风板阻力,做出布风板阻力特性曲线,见图3

。

图3　布风板阻力2流量特性试验曲线

由图3可以看出,当风量在设计值(30×104

m 3/h )及以下时,趋势线与实测线基本吻合。当风量达到35×104m 3/h 左右后,再稍微增加风量,阻力会急剧增加。

b.分别在500mm 、800mm 料层高度下进行布风板临界流化风量测量,测定曲线分别见图4、图5,可以推断出在冷态下的临界流化风量约为11×104m 3/h (以一次风机入口风量计算所得)

。

图4　500mm 料层高度临界流化风量测定曲线

c.布风均匀性试验。在500mm 和800mm 料

层高度下,达到临界流化风量后骤停所有一次风机和引风机,通过人孔门观察炉内情况,料层平整,无

明显凸起和凹陷部位,说明布风均匀性良好

。

图5　800mm 料层高度临界流化风量测定曲线

3.2　实际运行效果

a.运行床温控制均匀。点火初期,由于没有排

渣,床料横向流动弱,床面温度测点指示(共21点)最高与最低点偏差达120℃。随着负荷的逐渐提高,给煤机全部投运,锅炉连续排渣后,床温逐步趋向一致。风帽改造未影响锅炉带负荷能力,炉膛温度梯度分布合理,未发生过热器超温、排烟温度升高现象。

b.排渣通畅,布风板漏渣现象消失。新型钟罩式风帽运行4个月时间,布风流化均匀,排渣顺畅,未发生流化不良造成的炉膛结焦现象。停炉检查,未发现任何漏渣迹象,彻底解决了漏渣问题。

c.炉内空气动力工况改善,锅炉效率提高,水

冷壁磨损减轻。新型钟罩式风帽具有良好的流化效

果,有效地改善了炉内空气动力工况,促使底部粗颗粒的扰动,避免底料沉积,灰渣含碳量降低。经试验测试,锅炉效率提高0.5%;同时避免了定向风帽形成的旋流、涡流、射流造成的炉内空气动力流场紊乱对水冷壁的冲刷磨损。2台锅炉连续运行时间均超过130d ,水冷壁未发生磨损泄漏现象。可见风帽改造对减轻水冷壁磨损、提高机组运行的可靠性起到了良好作用。

d.经济效益显著。锅炉效率提高0.5%,发电

煤耗降低1.8g/kWh ,两炉年节标煤共计2160t ;每年可减少风帽更换维护费用、停炉清理漏渣人工费用共计60余万元;由于布风均匀、风道没有积渣,系统阻力减少,额定负荷下一次风机电流下降20A ,2台一次风机年节电2000MWh 。

4　结束语

从钟罩式风帽实际应用效果看,布风、流化均匀,排渣顺畅,没有漏渣现象,磨损程度减小;灰渣含碳量降低,提高了燃烧效率。运行实践证明,钟罩式风帽的应用取得了较好的效果。

本文责任编辑:戈文江

・

71・