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循环流化床锅炉旋风分离器耐磨损改造及效果
作者:天津镀锌厂    来源:www.tjnxgg.com    点击数:   更新时间:2012年08月22 【字体: 】 

 

循环流化床锅炉旋风分离器耐磨损改造及效果

吴剑恒   庄松田

(福建省石狮热电有限责任公司   福建  石狮 362700

 

 

[内容摘要]  介绍两台35t/h 循环流化床锅炉存在的旋风分离器磨损情况,对其磨损原因进行了分析,并采取了改造,取得了良好的效果。

[关 键 词]  循环流化床锅炉;旋风分离器;磨损;技术改造

 

 

 


  前言

某公司的235t/h循环流化床锅炉自199812月投运以来,已累计运行32909h32312h,各项指标均达到设计要求。但旋风分离器磨损严重,先后更换3次中心筒和出口转向室,并对筒体耐磨可塑料进行2次修补,费时费力又耗财,给正常的生产经营带来较大的不良影响。

本文分析了这235t/h 循环流化床锅炉旋风分离器(含筒体、中心筒、出口转向室)的磨损原因,先后采取了更换分离器材质以及“龟甲网+纯刚玉耐磨耐火可塑料”,取得了良好的效果。

 

  磨损情况

(一) 旋风分离器简介

35t/h循环流化床锅炉采用中温分离技术,2个旋风分离器左右对称布置在水平烟道出口。分离器采用下出灰、上排气方式,分离后的烟气通过布置在分离器上部的连接烟道引出,进入省煤器上部烟道。分离器与回料器之间设有储灰仓,储灰仓的灰通过回料装置送入炉膛循环燃烧。

该直径较小,分离效率较高,可提高锅炉燃烧效率;设计入口烟温为567,回料温度远低于煤着火温度,不存在分离器内燃烧结焦等问题,利于锅炉安全、连续运行。分离器结构简图见图1

分离器入口截面为1950mm×340mm,设计烟速25.0m/s,用12mm厚的12Cr1MoV钢板制成,入口处、四周及顶部焊有60mm长的φ6销钉(密度174 mm×174mm),敷设70mm厚的耐磨可塑料。筒体通流部分直径φ1620mm

1—分离器锥体  

2—分离器筒体

3—入口膨胀节

4—中心筒

5—出口膨胀节

6—出口转向室

 

 

 

 

 

1  旋风分离器结构简图

 

中心筒直径800mm,长度1887mm,厚度12mm,材质12Cr1MoV,额定工况下中心筒内的设计烟速为35.0m/s

出口转向室用12mm厚的12Cr1MoV钢板制成,出口截面为1288 mm×898 mm,设计出口烟速为14.3m/s

 

(二) 旋风分离器磨损情况

19999月,发现1#炉(已累计运行5538h)分离器漏灰,停炉检查发现左侧中心筒法兰处被磨穿1个长152mm、宽12mm的口子,右侧中心筒相同部位有1个长93mm、宽8mm的口子;左、右侧转向室法兰处则磨有128mm×9 mm86mm×7mm的口子;其他部位也有磨损痕迹。检修时,在磨穿部位外部加焊10mm厚的钢板。

20002月春节检修时,两台炉(分别累计运行8233h8119h)的中心筒和转向室磨损严重,其中1#炉左侧中心筒法兰处被磨穿1个长862 mm、宽42mm的口子,中部被磨穿3372mm×24mm165mm×13mm146mm×11mm的口子(见图2);右侧中心筒相同部位则分别有356mm×22 mm170mm×12mm126mm×9mm的口子;中心筒还有许多深36mm的冲蚀点,局部冲蚀点已经连接成片。1#炉左、右侧转向室法兰处被磨穿一个736mm×41mm650mm×27mm的口子。分离器入口处、迎流面等局部磨损严重,可塑料表层部分脱落。2#炉磨损情况类似。因此只能更换全部中心筒和转向室,并对可塑料脱落部分进行修补。

2  中心筒磨损情况

 

从中心筒和转向室的磨损情况可以清楚地看出,被磨损部位都是由内侧往外壁磨的,同时烟气流冲蚀轨迹清晰可见(见图3)。

3  中心筒冲蚀情况

 

  原因分析

结合循环流化床锅炉的燃烧机理[1],根据磨损情况可以判断,分离器的磨损是受到含尘烟气的高速撞击和冲刷而造成的,即是一种冲蚀磨损。对于循环流化床锅炉而言,冲蚀磨损的影响因素主要有粒子速度、粒子浓度、粒子颗粒度、环境温度、材料性能及冲蚀时间等。根据有关试验得出经验公式:ε∝υ3d2p/2g,即:磨损率ε与粒子浓度p成正比关系,与粒子颗粒度d成二次方关系,与粒子速度υ成三次方关系[2]

由于影响分离器磨损的因素较多,其中部分因素是实际运行中产生的,简要分析如下:

(一)燃料特性

入炉煤细粉所占比例过大,小于1mm的颗粒重量百分比达到47.44%(表1),远高于设计值(30%);并且无烟煤煤质脆、强度低,煤粒在挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压产生大量细粉,提高了分离器入口的飞灰浓度,增大磨损速度。

1  实际燃用煤种筛分特性

粒径范围

/mm

>8

83

31

10.6

0.60.28

<0.28

重量百分比/%

10.82

22.05

19.69

9.43

13.36

24.65

2 实际燃用煤种特性

组分

Var

/%

War

/%

Aar

/%

Car

/%

Qar net

/KJ·Kg1

设计煤种

3.69

12.73

15.35

68.56

22390

实际燃用煤种

3.58

8.00

26.91

61.51

20720

  影响及效果

(一) 烟气速度

由于浇注1层耐磨耐火可塑料,使旋风分离器进口截面缩小为1920mm×310mm,额定工况下进口烟速增至27.8 m/s,增加了11.1%;中心筒内径减为φ730 mm,通流面积减小11.50%,烟速增加到39.6m/s,增加13.0%;转向室出口截面缩为1242mm×852mm,烟速增加到15.6m/s,增加9.3%

(二)烟气阻力

由于分离器通流面积减少,提高了分离器进、出口烟气速度,增大了分离器本体的阻力。在同等负荷下,引风机的电流也有所增加。

(三)分离效率

通过表3和表4可知,电除尘飞灰中d98μm的粒子含量由87.99%降低到38.50%,降低了49.49%;回料灰中d125μm的粒子含量由24.02%增加到56.11%,增加了32.09%。这表明,旋风分离器效率有所提高,降低了分离器后的飞灰浓度和颗粒度,从而减小了分离器的磨损率。

(四)磨损情况

20041月,对1#2#锅炉旋风分离器(累计运行12096h11512h)进行检查,除分离器入口、迎流面和中心筒法兰处等处有小面积脱落、磨损外,大部分耐磨耐火可塑料表面仍基本完好,没有明显的磨损痕迹(见图5)。这表明,虽然烟气速度有所增大,但由于分离效率的提高,使飞灰浓度和颗粒度均大幅度降低,并且纯刚玉耐磨耐火可塑料的耐磨性能远远好于12Cr1MoV钢和310S耐磨耐热不锈钢,更能承受分离器剧烈的磨损。

5  中心筒磨损情况(改造后)

(五)锅炉效率

由于分离效率的提高,电除尘飞灰d98μm的粒子含量大幅度降低,使大量的细颗粒参加循环燃烧,提高了燃烬度,使飞灰可燃物含量降低了2%5%,机械未完全燃烧损失(q4)降低了1.082.58个百分点(渣灰比按4060计算),锅炉运行热效率相应得到了提高。

 

  结论

运行实践证明,纯刚玉耐磨耐火可塑料的耐磨性能(表5)远远好于12Cr1MoV钢和310S耐磨耐热不锈钢,更能承受分离器剧烈的磨损。

若锅炉平均效率提高1.50%,按年运行5000h计算,每年可节约标煤350t,折合人民币12万元。

根据目前的磨损情况,改造后的分离器运行周期可以达到3年,并且可以对磨损严重的部分进行修补,以延长其寿命。每个周期可以节约维护费用25万元以上,并大大减低了检修人员的劳动强度。

本次改造从材料性能着手,使分离器磨损率降低,达到预期的目的。但是没有解决入炉煤细粉多、回料装置料位、负荷波动等问题。

 

[参考文献]

[1] 岑可法,倪明江,等.循环流化床锅炉理论设计与运行.北京:中国电力出版社,1998.

[2]姚佰洪,林观振.HMS高耐磨砖在循环流化床锅炉上的应用.福建热能动力,200012.

 

[作者简介]

吴剑恒(1975,男,工程师,1997年毕业于中国矿业大学机电学院,获工学学士学位,主要从事电厂生产运行和技术管理工作。

庄松田1975~),男,大专毕业,主要从事电厂锅炉管理与检修工作。

 

单位:福建省石狮热电有限责任公司

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