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4×6 电缆_4×690T/H循环流化床锅炉风帽改造经验介绍

来源:经济论文 时间:2018-10-12 点击: 推荐访问:130t循环流化床锅炉

  摘要:分析国产4×690T/H循环流化床锅炉风帽的运行工况和运行中发现的问题及所做的技改措施,为国产此等级流化床锅炉机组运行及改造积累经验。
  关键词:循环流化床锅炉风帽改造
  中图分类号:TK223 文献标识码:A 文章编号:
  一、电厂简介及运行状况:
  神华亿利能源有限责任公司#2炉为上海锅炉厂有限公司采用中国科学院工程热物理研究所技术生产的超高压、自然循环、一次中间再热、平衡通风的循环流化床锅炉,锅炉型号SG-690/13.7-M451。锅炉采用水冷布风板,布风板上布置有2615个嵌形逆流柱型风帽,风帽的材质为AH297,可防止其烧毁和堵塞。自机组投运以来,由于风帽结构设计及磨损原因,锅炉风室一直存在严重的漏渣问题(见图1、图2)。
  
  图1风室漏渣情况图2风帽磨损情况
  二、风帽改造经验及对比分析
  在设计单位及设备厂家的共同努力下,先后对风帽进行过五次改造,因风帽漏渣,对风帽实施了改造,最终将风帽漏渣问题彻底解决。
  1、第一次改造试验:(#1炉风帽芯管结构进行了改变,风帽数量不变)
  1)原因分析:风帽阻力太小,芯管结构不合适。
  2)改造方案:风帽芯管由向上开口(φ43×6)改为侧向开孔三排24个(φ8.5小孔),风帽头结构不变。
  3)改造结果:布风板阻力提高至4.8kPa,风帽漏渣有所缓解, 风量低于280km3/h后布风板四周仍有漏渣现象,机组停运后布风板前后3~4排风帽存在堵塞、烧损。
  2、第二次改造试验(#4炉去掉了629个风帽)
  1)原因分析:布风板四周物料浓度较高,一次风均匀穿过布风板结构布置不合理
  2)改造方案:布风板中间风帽进行拉稀,前后墙各4排、左右侧墙10排风帽不动,共割除风帽629个。
  3)改造结果:布风板阻力提高至6.0kPa,风帽漏渣有所缓解;风量低于270kNm3/h后布风板四周有漏渣现象,风量越低,漏渣越明显;机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象。
  3、第三次改造试验
  1)改造方案:前后墙各增加一排间隔拉稀,两侧墙各增加两排风帽拉稀,在原有基础上再减少风帽166个。
  2)改造结果: 布风板阻力提高至6.7kPa,风帽漏渣有所缓解;风量低于270km3/h后布风板四周有漏渣现象,风量越低,漏渣越明显;机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象。
  4、第四次改造试验
  1)改造方案:修改风帽结构第一次改造试验形式,恢复锅炉已经割除风帽,同时将前后墙各两排风帽(共532个)进行割除,用耐火材料砌筑台阶。
  2)改造结果:布风板阻力提高至7.8kPa( 200℃ ,300km3/h );风量低于200kNm3/h后布风板仍有有漏渣现象;大修前一次风机在292kNm3/h风量时一次风机电流与大修后275kNm3/h风量相当,两台一次风机电流多耗电近40A。
  经过前四次改造,改造后风帽阻力有所提高,高负荷高一次风量运行时风帽漏渣相对减轻,但中低负荷低一次风量运行情况下,锅炉风室漏渣较为严重。为了减少风室漏渣,在低负荷工况下运行人员需要将一次风量提高至250kNm3/h以上,这造成了锅炉厂用电偏高、经济性差。此外,长期使用高一次风量运行还增加了水冷壁管的磨损量,降低了机组运行的安全性。
  5、第五次改造试验
  为了彻底解决风帽漏渣问题,2011年4月及9月,神华亿利电厂利用大修机会委托中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司对我厂#4、#2锅炉风帽进行了更换。改造后的运行结果显示,锅炉风帽漏渣现象基本消除,锅炉一次风量在低风量下时可以安全稳定运行,风帽改造项目取得了较好成效。
  1)漏渣成因分析
  亿利电厂锅炉风帽漏渣现象已经对机组长周期经济运行构成了严重的影响。因此,首先需要对漏渣的成因进行分析。
  一般而言,大型循环流化床锅炉具有较大的布风板面积,结构合理的风帽可以使空气均匀地分布在整个炉膛的截面上,在保证物料均匀地流化的前提下,避免流化死区。风帽阻力决定布风板阻力,虽然高的布风板阻力会增加辅机电耗,但是一定的阻力却是保证锅炉正常运行的关键。以图3为例,锅炉总阻力由布风板阻力和料层阻力两部分共同决定,布风板阻力与气体速度u的平方成正比,而料层阻力在流态化以后随u增大而减小。如果布风板阻力偏低,锅炉总阻力就会如图(a)所示,出现不稳定状态,表现在在某一操作气速下出现三种工作点,布风板上某些区域气体以u2通过,形成气相通道而另外一些区域气体以u1通过,作为固定床无法流化固体颗粒层,而当脉动压力增值大于布风板阻力时,床料就会漏入风室。因此给通过布风板的气流以一定阻力,能使布风板具有均匀的气流速度分布,取得良好的流化工况,并维持流化床层的稳定。
  
  (a)低布风板阻力; (b)高布风板阻力
  图3布风板阻力、料层阻力、总阻力关系示意图
  布风板阻力主要体现在气体通过风帽内部所产生的沿程阻力和局部阻力之和,因此风帽的结构决定其阻力特性。布风板阻力设计主要包括风帽进口局部阻力△pi、风帽沿程阻力△pa、风帽芯管阻力△pb和风帽出口局部阻力△po,由于风帽尺寸较小△pa可忽略不计,因此布风板阻力为表示为:
   (1)
  式中ζi、ζo、ζb――分别为风帽进、出口和芯管的局部阻力系数;
  ui、 u0、ub――分别为风帽进、出口和芯管的气体平均速度,m/s;
  ρ――气体密度,kg/m3。
  根据上述公式,即使在风帽进口、出口速度不变的情况下,通过调整改变芯管参数能够改变风帽阻力。亿利电厂布风板原设计阻力为4.5kPa(30万风量,230℃),实际运行中由于暖风器未投运以及空预器漏风较大,一次风温较设计值低(一般为180℃),因此实际布风板阻力大约为3.5kPa,而#2炉由于未对风帽结构进行任何改造,且破损数量较多,因此实际布风板阻力低于3kPa,运行期间必然存在风帽漏渣。要想充分治理漏渣必须完成风帽结构改造和风帽布置优化。
  2)改造方案研究及施工
  根据前期进行的数据分析,现有风帽结构不合理是造成漏渣问题的重要原因,最靠近后墙的风帽内流速较低,可能是潜在的漏渣点。因此在进行技术改造时各覆盖一排前后墙和左右墙的风帽,风帽总数量降至2313个。清能院设计了便于现场施工改造的风帽结构形式,该方案利用芯管内孔控制布风板阻力,同时选用较低的外孔速度降低外罩磨损,需要指出的是考虑到风帽特殊的运行环境,对风帽外孔区域进行加厚处理,以提高其耐磨性和使用寿命;风帽外罩风孔向下倾斜20°,减少相邻风帽风孔的扰动,减少床料反窜;此外风帽芯管上端部利用端板焊死,防止风帽脱落从芯管漏渣。
  改造后的风帽结构图如图4所示。同时改型风帽也已在亿利电厂#4、2锅炉改造中加以应用,应用时间近6个月。相比亿利#4锅炉,本次改造增加了芯管壁厚,此举措有助于简化现场安装程序,另一方面还能延长风帽使用寿命。
  
  图4改造后的风帽结构图
  3)改造后效果及结论:测量不同风量下布风板的空床阻力可以了解布风板阻力特性,借助冷态布风板阻力试验可以推导出热态时的布风板阻力特性计算公式,为运行人员根据风室压力判断料层厚度提供参考。
  根据国家标准提出的试验方法,电厂运行人员进行了布风板阻力试验最小流化风量为100kNm3/h,在此风量下床料流化均匀、流化良好;改造后布风板阻力约5kPa,流化风量降低至170kNm3/h也不发生漏渣(见图5);安全性显著提高布风板阻力明显降低,一次风机电耗明显下降(见图5)。
  
  
  图5风帽改造后布风板阻力试验结果
  三、总结:
  经过锅炉的风帽改造,神华亿利电厂锅炉运行日趋稳定,经济指标得到明显改善,从运行参数上看,此次改造彻底解决了自从投产以来困扰神华亿利电厂一年多的风帽漏渣带来的很多问题。此次改造也给后续的国产此等级机组积累了经验,为其余机组的安全经济运行提供了可靠地借鉴。
  参考文献[1]岑可法等著.循环流化床锅炉的设计与运行
  [2]屈卫东 杨建华等编著.循环流化床锅炉设备及运行
  [3]岑可法等著. 大型电站锅炉安全及优化运行技术
  [4]西安热工院风帽改造方案设计说明书
  [5]上锅厂690t/h等级循环流化床锅炉说明书
  作者简介:
  王彦林工作单位:神华潞新哈密发电有限责任公司,现任职务:发电运行部锅炉主管。

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