480t/h循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒改造

姚世偉　趙俊平

摘 要:保德神東發(fā)電有限責(zé)任公司2×480t/h循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒因設(shè)計(jì)缺陷,鍋爐運(yùn)行中中心筒變形嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)中心筒脫落。針對(duì)問(wèn)題的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析后,對(duì)中心筒的結(jié)構(gòu)和安裝方式兩個(gè)方面提出了改造方案,經(jīng)過(guò)改造的中心筒運(yùn)行穩(wěn)定,未出現(xiàn)變形、脫落等現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐中心筒改造

中圖分類號(hào):TD5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0109-02

循環(huán)流化床是一種新型的潔凈煤技術(shù),在我國(guó)近幾年得到飛速發(fā)展,我國(guó)已是世界上循環(huán)流化床鍋爐最多的國(guó)家,我國(guó)是產(chǎn)煤、用煤大國(guó),煤炭的開采必然有煤矸石的產(chǎn)生,大量煤矸石堆積,給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。由于我國(guó)重視環(huán)保事業(yè)的發(fā)展,煤矸石再利用受到社會(huì)各界的關(guān)注,利用循環(huán)流化床燃燒高熱值的煤矸石在我國(guó)許多產(chǎn)煤區(qū)得到推廣,效果顯著。但是我國(guó)的循環(huán)流化床技術(shù)還不太成熟,許多鍋爐廠設(shè)計(jì)的鍋爐存在缺陷,給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的障礙。保德神東發(fā)電有限責(zé)任公司兩臺(tái)480t/h循環(huán)流化床機(jī)組2006年并網(wǎng)發(fā)電以來(lái),因旋風(fēng)分離器中心筒脫落導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)兩次。針對(duì)這一問(wèn)題,進(jìn)行了深入研究,對(duì)中心筒的結(jié)構(gòu)及安裝方式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),將機(jī)組的基本情況及改造方案做詳細(xì)介紹,供同類型機(jī)組技術(shù)人員參考。

1 基本情況

鍋爐采用單汽包自然循環(huán)、高溫超高壓一次中間再熱、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、后墻給料、半露天布置,由武漢鍋爐廠生產(chǎn)制造,鍋爐型號(hào)為:WGF480/13.7-1,鍋爐型式為:480T/H循環(huán)流化床鍋爐[1]。高溫絕熱旋風(fēng)分離器布置在爐膛和尾部煙道之間,分離器采用入口煙道下傾、中心筒偏置、旋風(fēng)筒呈圓形的結(jié)構(gòu),使旋風(fēng)筒的分離效率提高。旋風(fēng)分離器使進(jìn)入的煙氣進(jìn)行離心分離,將氣固兩相流中的大部分固體粒子分離下來(lái),通過(guò)料腿進(jìn)入返料裝置,繼而送回燃燒室,分離后的較清潔的煙氣經(jīng)中心筒,流入連接煙道,最后進(jìn)入尾部對(duì)流受熱面。每個(gè)旋風(fēng)分離器有一個(gè)中心筒,中心筒為錐型,由δ=8mm,1Cr20Ni1 4Si2鋼板材料卷制而成。每個(gè)中心筒的重量通過(guò)焊在旋風(fēng)筒外殼上的8個(gè)支座,支撐在鋼梁上,并墊有石墨板可沿徑向自由膨脹。

2 運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

保德神東發(fā)電有限責(zé)任公司循環(huán)流化床鍋爐高溫絕熱旋風(fēng)分離器中心筒設(shè)計(jì)存在缺陷,機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中旋風(fēng)分離器中心筒變形嚴(yán)重,導(dǎo)致分離效率下降,飛灰含碳量升高。甚至出現(xiàn)過(guò)中心筒脫落等重大事故,從而導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)。

原因分析:

(1)安裝過(guò)程中,由于中心筒是拼裝的,吊耳的均勻度及外徑尺寸不一定完全一致,可能存在各個(gè)吊耳掛在支架上后,余有膨脹間隙的大小不一定均勻,有的吊耳偏外,有的吊耳偏內(nèi);

(2)運(yùn)行過(guò)程中,由于中心筒迎風(fēng)側(cè)受熱、受冷快,背風(fēng)側(cè)受熱、受冷慢,導(dǎo)致筒體在膨脹或收縮時(shí),各個(gè)方向的膨脹或收縮量不一致。經(jīng)過(guò)幾次變化,吊耳與支架間隙會(huì)發(fā)生變化,有的吊耳外側(cè)擠靠在吊架上,導(dǎo)致向內(nèi)膨脹受阻,有的吊耳內(nèi)側(cè)擠靠在吊架上,導(dǎo)致向外膨脹受阻。膨脹受阻后,吊耳必然會(huì)擠壓筒體,導(dǎo)致筒體變形,吊耳變形,部分吊耳從吊架中脫出,從而導(dǎo)致中心筒脫落。

3 改造方案

3.1 中心筒結(jié)構(gòu)改造

將原中心筒材質(zhì)改為Cr25Ni20Mo MnSiNRe耐熱鋼鑄造而成,性能較優(yōu)于1Cr20Ni14Si2材質(zhì),厚度為16mm厚,比原鋼板卷制的δ=8mm強(qiáng)度大大提高,運(yùn)行中受熱脹、冷縮的變形量明顯減少。(如圖1)

中心筒上部500mm高設(shè)計(jì)為直段,直段外徑Φ3672,壁厚16mm,中心筒下段設(shè)計(jì)為錐筒,錐筒下口外徑仍為3300mm,壁厚16mm,筒體高度比原來(lái)增加200mm。

制作時(shí)中心筒分上、中、下三段,每段高度段長(zhǎng)度月867mm,內(nèi)一周分十片鑄造,現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接。

上段中心筒上部有一圈δ=25mm厚的筋板,寬度150mm,筋板與中心筒為一體鑄造而成,強(qiáng)度增加。

上圈筋板上方有16塊均布三角筋板,寬150mm,高120mm,厚16mm,在中心筒與上圈筋板間起加固作用,上圈筋板不僅起到加固筒體作用,還起到吊掛中心筒時(shí),支撐整個(gè)筒體重量的作用。

筒體下部有兩圈厚度20mm,寬度35mm的筋板,起加固筒體作用。

3.2 安裝方式

中心筒吊掛采用自由吊掛,保留原32個(gè)吊架,再自制32個(gè)支架,支架采用Cr25Ni 20MoMnSiNRe材質(zhì)鑄造而成,支架寬120mm,高120mm,長(zhǎng)150mm,支架的厚度均為16mm,支架焊接在吊架上,采用A402焊條,三面滿焊牢固。(如圖2)

中心筒拼裝好后,靠中心筒的上圈筋板直接套放在支架上,筒體與支架間留有30～50mm膨脹間隙。

上圈筋板與支架不焊接,自由吊掛,即保證筒體重量均勻載到圓環(huán)上,又保證了筒體的自由膨脹。

這樣安裝后,筒體變形小,而且周向支撐牢固,由點(diǎn)支撐改為周向支撐,筒體永不會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象。

3.3 澆注料施工

中心筒安裝完后,澆注料施工與原鍋爐廠設(shè)計(jì)相同,但要保留足夠的膨脹縫。在敷設(shè)澆注料前在中心筒外壁及中心筒頂部圈板上方鋪設(shè)厚度為40mm的硅酸鋁氈,以保證澆注料與筒體之間有40mm的膨脹間隙。(如圖3)

4 改造后的效果及結(jié)論

通過(guò)旋風(fēng)分離器中心筒改造,消除了因中心筒設(shè)計(jì)缺陷而存在的問(wèn)題,提高旋風(fēng)分離器中心筒抗熱變形的能力。安裝方式改變后筒體變形小,而且周向支撐牢固,由點(diǎn)支撐改為周向支撐,支撐面擴(kuò)大,筒體膨脹間隙擴(kuò)大,筒體膨脹均勻,筒體不易變形而且不會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象。

保德神東發(fā)電公司鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒改造后,未因中心筒脫落而導(dǎo)致停機(jī)事故,減少了機(jī)組非停次數(shù),提高了機(jī)組運(yùn)行時(shí)數(shù)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] WGF480/13.7-1型鍋爐產(chǎn)品說(shuō)明書.