循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)防磨導(dǎo)流梁改造方案優(yōu)化

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)防磨導(dǎo)流梁改造方案優(yōu)化

(一)鍋爐結(jié)構(gòu)及布置中國(guó)的循環(huán)兵器鍋爐的開發(fā)處于世界領(lǐng)先地位。影響循環(huán)兵器碗的使用壽命的最大問題是設(shè)備中冷壁的磨損。過去，連州發(fā)電#3和4號(hào)的循環(huán)兵器鍋爐一直采用金屬涂層進(jìn)行防磨。2008年10月，第三環(huán)路采用了驅(qū)磨槽內(nèi)的預(yù)埋梁，并在爐內(nèi)的冷壁上打磨。連州發(fā)電廠#3、4機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì),型號(hào)為HG-440/13.7-L.PM4型,鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、循環(huán)流化床鍋爐。分別于2004年2月、4月投產(chǎn)。鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁,水循環(huán)采用單汽包、自然循環(huán)、單段蒸發(fā)系統(tǒng)。布風(fēng)裝置采用水冷布風(fēng)板,大直徑鐘罩式風(fēng)帽,燃燒室內(nèi)布置雙面水冷壁來(lái)增加蒸發(fā)受熱面。燃燒室內(nèi)布置屏式二級(jí)過熱器和屏式熱段再熱器,以提高整個(gè)過熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)的輻射傳熱特性,使鍋爐過熱汽溫和再熱汽溫具有良好的調(diào)節(jié)特性。本鍋爐水冷壁是采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu),由光管和扁鋼焊制而成,由膜式水冷壁組成的燃燒室斷面呈長(zhǎng)方形,深度、寬度=7220×13700mm,底部為水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室。燃燒室四周和頂部的管子節(jié)距均為90mm。下部水冷壁采用Ф60×8mm管子和Ф60×6.5mm管子、中部水冷壁采用Ф60×6.5mm管子,其余采用Ф60×6.5mm管子,管子材料為20G,下部前后水冷壁向爐內(nèi)傾斜與垂上方向成18角。布風(fēng)板的截面積小于上部燃燒室的截面積,使布風(fēng)板上部具有合理的流化速度。燃燒室中上部貫穿爐膛深度布置有雙面水冷壁,與前墻垂直布置,由99根管子組成,管子直徑為Ф60×6.5mm節(jié)距72.7mm。全部水冷壁的重量由48根吊桿懸吊于頂板上。(二)鍋爐水冷壁磨損量測(cè)厚鍋爐爐膛密相區(qū)由Ф60×8mm水冷管束和鰭片組成,在運(yùn)行過程中鍋爐磨損問題已成為影響#3、4循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)期安全運(yùn)行的重大問題。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)固體物料濃度是其他鍋爐的幾十倍,且顆粒大。因此鍋爐的金屬受熱面與耐火材料磨損非常嚴(yán)重,鍋爐燃燒室受熱面管束容易被磨損爆管。利用多次停爐檢修機(jī)會(huì),我們對(duì)密相區(qū)水冷壁管進(jìn)行抽樣測(cè)厚,得出鍋爐水冷壁的磨損量。由數(shù)據(jù)可得出,循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)水冷壁磨損量是非常的大,平均半年管壁磨損在0.8mm～1.0mm之間,基本上每年都要對(duì)水冷壁管金屬噴涂?jī)纱巍?三)防雨棚安裝和施工技術(shù)1.鍋爐冷壁與納米材料深損害表1爐膛水冷壁管束的磨損部位主要集中在爐膛密相區(qū),尤其在圍燃帶過渡區(qū)上方至標(biāo)高13～26m處,磨損主要是由于爐內(nèi)氣、固體的內(nèi)分離效應(yīng)造成的。循環(huán)流化床鍋爐的傳熱機(jī)理為敷設(shè)傳熱效率較低,而對(duì)流傳熱強(qiáng)度較高,在爐膛內(nèi)含塵氣體以較高的速度向上運(yùn)動(dòng),呈懸浮燃燒狀態(tài),一般講,中部為上升氣流。而由于水冷壁面邊界層的效應(yīng)作用,擴(kuò)散到水冷壁面上的不同粒徑的固體顆粒由于高度的關(guān)系沿水冷壁面向下運(yùn)動(dòng),從而形成內(nèi)分離效應(yīng)。由于固體顆粒流和煙氣流的方向相反,同時(shí)又由于爐膛的自身結(jié)構(gòu)原因,在水冷壁與耐火材料層過渡區(qū)的凸出部位沒有上行的氣流,使沿水冷壁自上而下落到耐火材料層上沿的固體顆粒,從耐火層邊緣流出時(shí),又被上行的較強(qiáng)氣流托起,再沿水冷壁落下,如此反復(fù)作用形成“漩渦流”。由于該部位位于密相區(qū)域,固體顆粒濃度粒度都特別大,這樣“渦流”即對(duì)水冷壁面產(chǎn)生一種刨削作用。當(dāng)沿著水冷壁面下行的顆粒流在向下作加速運(yùn)動(dòng)的過程中,在水冷壁與耐火材料過渡區(qū)突遇凸出物發(fā)生猛烈撞擊,造成粒子團(tuán),同時(shí)顆粒流方向聚然改變,立即對(duì)管束產(chǎn)生一種切割作用。如此經(jīng)過大量反復(fù)的作用即水冷壁面造成微觀的嚴(yán)重磨損,加上物料在水冷壁上的渦流沖刷,成為水冷壁磨損的主要因素。在爐膛的不同標(biāo)高位置,物料的濃度和速度分布不同,造成的磨損嚴(yán)重程度不一樣。這就是為什么密相區(qū)磨損嚴(yán)重的重要原因之一。鍋爐密相區(qū)磨損嚴(yán)重,特別是在爐膛四角。鍋爐在密相區(qū)上沿水冷壁防磨采用軟著陸結(jié)構(gòu),變徑管加防磨護(hù)板的方式。由于物料在此處的濃度和速度均為最大,所以渦流和刨削的作用也最強(qiáng)烈,造成了此處水冷壁管和護(hù)瓦的強(qiáng)烈磨損。爐膛四個(gè)角部為前水冷壁和側(cè)水冷壁之間,后水冷壁和側(cè)水冷壁之間的連接是用扁鋼連接,兩者之間距離32mm(其余單面水冷壁之間扁鋼距離20mm)。原因?yàn)?經(jīng)流化燃燒的粉塵煙氣在一定的速度下從密相區(qū)進(jìn)入稀相區(qū),從理論上講應(yīng)該有一定的煙氣動(dòng)力場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)則。但實(shí)際上由于煙氣中所含粉塵量的多少及顆粒大小的不等,再加上水冷風(fēng)室床面上風(fēng)量分布的不均勻性,使得粉塵煙氣的流動(dòng)狀況、煙氣動(dòng)力場(chǎng)使帶不完全有規(guī)則的在爐膛中運(yùn)動(dòng)。從而很容易使帶粉塵的煙氣在爐膛四角處產(chǎn)生渦流,引起磨損。2.防磨梁與放射線的安裝為了消除在過渡區(qū)域由于截面的關(guān)系而形成的“漩渦流”和控制沿水冷壁面向下運(yùn)動(dòng)的固體顆粒流的運(yùn)動(dòng)速度,減緩在凸出物上的撞擊力,在爐膛水冷壁面上的相對(duì)標(biāo)高1500、2000(相對(duì)第一道)、3300mm(相對(duì)第二道)處分別布置防磨梁,使撞擊壁面的顆粒改變運(yùn)動(dòng)方向,同時(shí)起到分散顆粒濃度的集中狀態(tài),而分布投入到密相區(qū)高溫區(qū)再燃,使粒徑快速呈融化燃盡狀態(tài)。(1)施工材料:剛玉莫來(lái)石可塑料Cr25Ni20材質(zhì)抓釘(2)焊接:采用Φ8·Cr25Ni20材質(zhì)圓鋼制作Τ型(或V型)抓釘,按每隔一個(gè)鰭片布置1個(gè)V型抓釘,間距為隔一根管束安裝一個(gè)斜向上的V型抓釘,水平布置,多點(diǎn)滿焊,保證耐磨料錨固強(qiáng)度。采用A312特種焊條,經(jīng)過110℃烘烤處理,用直流焊機(jī)滿焊。(3)施工:采用剛玉莫來(lái)石耐磨可塑料施工,施工尺寸如下圖所示:(四)效果監(jiān)測(cè)連州廠#3循環(huán)流化床至2008年10月進(jìn)行改造后,利用停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)防磨導(dǎo)流梁上下水冷壁管進(jìn)行測(cè)量檢查,效果如下表:1.后墻從上面連接到上面的第一條護(hù)梁后墻由A側(cè)數(shù)(防磨梁平臺(tái)上200mm處,單位:mm,管子規(guī)格Ф60×8mm,左代表管子左側(cè),右代表管子右側(cè)):2.金屬噴涂一次10月2月10月2月10月2月10月10月10月10月10月10月2月10月10月后墻由A側(cè)數(shù)(防磨梁平臺(tái)上200mm處,單位:mm,管子規(guī)格Ф60×8mm,左代表管子左側(cè),右代表管子右側(cè),其中09年2月進(jìn)行金屬噴涂一次):3.試驗(yàn)結(jié)果及分析后墻由A側(cè)數(shù)(防磨梁平臺(tái)上200mm處,單位:mm,管子規(guī)格Ф60×6.5mm,左代表管子左側(cè),右代表管子右側(cè),其中09年2月進(jìn)行金屬噴涂一次):根據(jù)上表所知,加裝防磨梁后,水冷壁管磨損量有所減輕,每半年的磨損量在0.3～0.4mm之間,防磨導(dǎo)流梁起到了一定的防磨作用,延緩了水冷壁管的磨損,增加了水冷壁管的使用壽命。(五)