循環流化床鍋爐返料器改造分析

張 飛 劉素艷 王麗輝

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城476600）

河南龍宇煤化工有限公司一期工程為年產50萬噸甲醇項目，動力廠使用的是四川鍋爐廠生產的3×130t/h高溫、高壓循環流化床鍋爐，型號為CG-130/9.81-MX9，采用高溫分離，鍋爐采用單鍋筒，自然循環，水冷高溫旋風分離器，床下熱煙氣點火，膜式壁爐膛，前吊后支，全鋼架結構，半露天布置，設計燃用煤種為無煙煤。

為保證水循環良好，鍋筒分別與膜式壁爐膛，兩排水冷屏，兩臺水冷旋風分離器組成各自獨立的水循環回路，鍋筒采用橫向吊掛，內部裝有旋流分離器，分離器頂部裝有梯形波形板分離器對汽水混合物作進一步分離，整個水循環系統吊掛在鍋爐頂梁上，向下自由膨脹［1］。爐膛出口布置兩臺水冷旋風分離器，鋼管與扁鋼焊接成膜式壁結構，上部為直筒，下部為錐體，在分離器的下部布置非機械式“J”型返料器，通過流化方式實現返料燃燒，返料量通過壓差自動平衡，“J”型返料器通過立管、返料管與爐膛、分離器連接，并通過補償器實現自由膨脹。

鍋爐返料裝置為J型結構，返料閥為高流率、低壓頭、小風量自平衡回灰閥，返料閥松動風采用一次冷風，將循環物料由爐膛后墻送入沸騰層，使用過程中返料裝置的配風管出現彎曲變形，返料不均勻造成堵塞［2］，影響鍋爐的安全穩定運行，造成了一定的經濟損失，為徹底解決此問題，對此進行技術改造，通過對返料器進行改造，徹底避免了停運事故的發生。

1 改造原因分析

鍋爐返料裝置為技術較為落后的J型結構（圖1），返料風使用的是五根φ60×5的配風管，每根配風管上焊接25個φ18×3的小口徑管以便配風，呈W型反吹出形成返料流化風，將循環物料流化后送入爐膛，由于該結構形式的返料風管在運行中長期處于高溫環境（返料溫度為750～850℃），配風管母管端固定在澆注料內，盲板端并無任何固定措施，故該配風管容易出現彎曲變形，造成了返料風及松動風配風點少、風量集中的缺點，結合高溫熱灰的流動特性來講，這種結構形式容易造成返料不暢、返料不均勻、循環灰量不穩定等情況，同時由于配風管的固定端風速較自由端高，引起固定端風壓較自由端低，配風的不均勻影響返料的連續穩定，鍋爐運行工況有變動時容易造成返料堵塞。

盡管前期我廠對配風管做過較多的加固和改造，但是由于配風管工作環境溫度高，同樣出現了彎曲變形和風管盲板脫落等現象，造成循環灰量不穩定、不連續，最終造成停爐的事故。而對于循環流化鍋爐，返料系統的流暢和穩定性是保證鍋爐穩定運行的根本條件。改造后的布風結構設計，能夠實現運行時間長，檢修方便，使回料閥的布風均勻、流化正常，避免了因配風管變形、盲板脫落等原因造成的返料連續性差和結焦等現象，保證鍋爐安全、穩定、長周期、高負荷運行。

圖1

2 改造過程

改造后的返料器由布風板、風帽、風室、返料管，舌形擋板，送風管、落灰管組成（圖2）。

返料箱采用可靠性最好的淺U型自鎖結構，保證返料流暢及運行可靠，返料床面尺寸為1460mm×600mm，床面上共布置179個風帽，分為φ2.5mm和φ2.0mm的大、小孔兩種風帽，每個風帽上開12個小孔，分兩層錯列布置，風帽材質為1Cr18Ni9Ti，風帽采用可更換帽頭結構，如果長期運行風帽有所磨損，方便更換。在返料箱前部的返料區布置100個φ2.5mm的大孔風帽，在后部的松動區布置79個φ2.0mm的小孔風帽，風帽的布置簡單合理，確保無流化死區。

返料箱舌盒材質為ZG4Cr26Ni4Mn3NRe，布置在距離床面高600mm的位置，兩端支撐在返料箱的兩側墻上。

圖2

返料床下的風室用隔板隔成返料風和松動風，安裝時要保證其嚴密性。一臺鍋爐配置兩臺返料風機，一用一備，使返料順暢、操作方便。返料風機選用風量為2 900Nm3/h，風壓為30 000Pa的變頻羅茨風機，風帽小孔的風速為51m/s，高于高溫熱灰達到氣力輸送的臨界流速，保證滿足使用要求。

返料風母管為一根φ219×5的有縫鋼管，向上穿過運轉層后連接4根φ108×4的管子，分別為兩個返料箱的松動風和返料風，φ108×4的管子上面設置PN1.0 DN100的閘閥作運行時調節風量之用。返料風室及松動風室各設置里一根φ76×4的放灰管，上面設置PN1.0 DN65的閘閥，防止風室漏灰后影響返料風和松動風的流化。

鍋爐運行時只需打開送風閥，使回灰暢通，負荷變動時，不需再次調節風量，U型閥能根據回灰量的大小自動平衡，所以現場操作極其簡單。另外可通過放灰控制爐膛差壓，滿足燃燒要求。

3 改造效果

對于循環流化床鍋爐來講，返料系統的流暢和穩定是鍋爐穩定運行最根本的條件，改造后的返料裝置結構簡單可靠、運行時間長、檢修方便，避免了原結構配風管受熱彎曲變形、配風不合理的現象，經實踐檢驗使用效果良好，能徹底解決返料連續性差和結焦等情況，配合合理的料腿差壓、送風壓力，使返料器長期安全可靠，保證鍋爐長周期、高負荷運行，給電廠創造良好的經濟效益。

［1］趙明泉.鍋爐結構與設計［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1991.

［2］屈衛東，楊建華，等.循環流化床鍋爐設備及運行［M］.鄭州：河南科學技術出版社，2002.