內(nèi)容摘要：簡(jiǎn)述了針對(duì)福建無(wú)煙煤的燃燒特性而設(shè)計(jì)的DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的磨損從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā),提出了解決方法

關(guān)鍵詞：鍋爐   設(shè)計(jì)特點(diǎn)  磨損 

1   前言

    福建無(wú)煙煤具有揮發(fā)性極低、碳化程度高、熱穩(wěn)定性差、著火和燃燒極其困難，且灰熔點(diǎn)低，易結(jié)焦的特性，在一般的燃燒設(shè)備上應(yīng)用受到局限，循環(huán)流化床鍋爐的出現(xiàn)為燃用福建無(wú)煙煤創(chuàng)造了良好的機(jī)會(huì)，福建省從九十年代福州華塑投運(yùn)第一臺(tái)10t/hCFB鍋爐以來(lái)，已逐漸安裝投運(yùn)了35t/h、45t/h、75t/h、130t/h、220t/h、260t/h、440t/h等各種規(guī)格的CFB鍋爐，為福建無(wú)煙煤的潔凈、高效燃燒積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。廈門國(guó)能新陽(yáng)熱電有限公司在2003年委托東方鍋爐廠針對(duì)福建無(wú)煙煤而采用“高爐膛、中溫分離、低循環(huán)倍率”技術(shù)方案設(shè)計(jì)的2臺(tái)DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐。具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    ⑴燃料適應(yīng)性廣：能燃用低位發(fā)熱量為14～28MJ/kg、含C量35～86％范圍內(nèi)的無(wú)煙煤，目前我司燃用的無(wú)煙煤為龍巖無(wú)煙煤和越南無(wú)煙煤。

    ⑵負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好：該爐設(shè)計(jì)額定蒸發(fā)量為75t/h，在40～90 t/h范圍內(nèi)能穩(wěn)定安全運(yùn)行。

    ⑶燃燒效率高：2006年度全年平均鍋爐效率86%。

2   鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：

    DG75/3.82-Ⅱ型鍋爐為單汽包自然循環(huán)、半塔式布置、中溫旋風(fēng)分離，全鋼結(jié)構(gòu)爐架的低循環(huán)倍率流化床鍋爐。

鍋爐為室外露天布置，由前部及尾部?jī)蓚€(gè)豎井煙道組成。前部豎井采用懸吊結(jié)構(gòu)，其四壁由膜式水冷壁組成，自下而上依次布置有一次風(fēng)室、布風(fēng)裝置、爐膛密相區(qū)、稀相區(qū)、蒸發(fā)管束、高、低溫過(guò)熱器及煙風(fēng)轉(zhuǎn)向室；尾部豎井為支承結(jié)構(gòu)，其內(nèi)布置有高溫省煤器、低溫省煤器及鋼管臥式空氣預(yù)熱器。兩豎井之間通過(guò)兩個(gè)并列布置的旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部接回料裝置，分離器及回料裝置均支承在鋼結(jié)構(gòu)梁上。前部豎井采用敷管爐墻，外置金屬護(hù)板，后部豎井采用輕型護(hù)板護(hù)墻。燃燒室下部、爐內(nèi)門孔區(qū)、前部豎井出口煙窗區(qū)域和分離器內(nèi)部等高灰濃度區(qū)域均設(shè)有防磨內(nèi)襯。鍋筒由鍋筒吊桿懸掛在大板梁上。六根鋼柱承受鍋爐的全部重量，爐頂設(shè)置輕型鋼結(jié)構(gòu)雨蓋。

    鍋爐參數(shù)：

    型號(hào)：DG75/3.82-Ⅱ型

    型式：中溫中壓?jiǎn)五佂?，燃用福建無(wú)煙煤循環(huán)流化床鍋爐

    額定蒸發(fā)量：75t/h

    額定蒸汽壓力：3.82MPa

    額定蒸汽溫度：450℃

    給水溫度：150℃

    熱一次風(fēng)溫度：180℃

    熱二次風(fēng)溫度：180℃

    冷空氣溫度：20℃

    鍋爐保證效率：87％

    布置型式：半露天布置（運(yùn)轉(zhuǎn)層以下封閉）

2.2設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

2.2.1防止汽包下降管管座裂紋采取的措施：采用加強(qiáng)型的下降管座并結(jié)合應(yīng)力計(jì)算，防止管孔附近熱疲勞裂紋的產(chǎn)生；在工質(zhì)與汽包金屬間存在較大溫差的進(jìn)水管孔，加強(qiáng)管孔等處，采用結(jié)構(gòu)形式成熟合理的套管式管座，以防止管孔附近因熱疲勞而產(chǎn)生裂紋。

2.2.2風(fēng)室采用水冷風(fēng)室，由膜式水冷壁彎制而成，與水冷壁連為一體。由于水冷風(fēng)室是由水冷壁管彎制而成的，鍋爐運(yùn)行時(shí)水冷風(fēng)室可隨爐膛一起熱膨脹，因而密封可靠。水冷風(fēng)室內(nèi)壁設(shè)置有較薄的耐火、絕熱材料層，以滿足鍋爐啟動(dòng)時(shí)890℃左右的高溫?zé)煔鉀_刷的需要，配合床下點(diǎn)火燃燒器的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)火，保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2.3采用中溫鋼板式絕熱型旋風(fēng)分離器，其內(nèi)壁敷設(shè)一層50mm的耐磨內(nèi)襯材料，通過(guò)螺釘固定在金屬分離器內(nèi)壁面，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于鍋爐的啟動(dòng)升溫、停爐降溫速度的限制小于汽包的限制，因此在滿足鍋爐啟動(dòng)升壓、升溫要求的前提下，分離器無(wú)特殊要求。這種分離器對(duì)細(xì)顆粒粒子的捕捉能力強(qiáng)、高效可靠，為保證爐風(fēng)高的循環(huán)灰濃度和高的傳熱以及高的碳粒子燃盡程度提供了保證；同時(shí)減少了尾部飛灰量，并有效地將飛灰粒徑控制在適當(dāng)范圍之內(nèi)，為降低尾部對(duì)流受熱面的磨損創(chuàng)造了條件。

2.2.4回料裝置：采用非機(jī)械式“J”型回料密封閥，由于鍋爐采用中溫分離，回料閥工作溫度在550℃左右，閥體及立管不會(huì)出現(xiàn)煤粒子再燃而導(dǎo)致局部高溫結(jié)焦現(xiàn)象，“J”閥回料器上有一定的密封料位高度，確保物料能夠連續(xù)穩(wěn)定地向爐內(nèi)回送，從而保證運(yùn)行中的料位具有自平衡能力，回料器立管上還采用了四層充氣口，確保循環(huán)灰的良好流動(dòng)，避免回料器內(nèi)因局部死區(qū)而出現(xiàn)結(jié)渣的現(xiàn)象。在立管上還設(shè)有壓力測(cè)點(diǎn)，運(yùn)行時(shí)通過(guò)對(duì)壓差的監(jiān)控來(lái)嚴(yán)格控制料位的高度，防止?fàn)t內(nèi)煙氣反串。在回料裝置與爐膛水冷壁的結(jié)合處設(shè)有復(fù)式金屬膨脹節(jié)，保證水冷壁自由膨脹。

2.2.5非機(jī)械式的風(fēng)力播煤裝置

    非機(jī)械式的風(fēng)力播煤裝置共設(shè)兩臺(tái)，在前墻下部收縮段沿寬度方向均勻布置。燃料從料倉(cāng)進(jìn)入輸煤皮帶后，靠重力落入風(fēng)力播煤裝置，播煤裝置下部布置三股播煤風(fēng)將燃料吹入爐膛。

    風(fēng)力播煤裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    ⑴播煤機(jī)內(nèi)部沒(méi)有傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)零、部件，消除了運(yùn)行時(shí)易卡死的隱患，增加了鍋爐運(yùn)行的可靠性； 

    ⑵高速的氣流可避免燃料在播煤槽內(nèi)停留、堆積和搭橋，保證給煤的通暢；

    ⑶高壓頭、高速氣流能將煤播散開，使給煤非常均勻地分布在整個(gè)床面，同時(shí)還可以有效地防止熱煙氣從爐內(nèi)返竄；

    ⑷給煤裝置全部置于爐前，使電廠的給煤系統(tǒng)布置形式簡(jiǎn)單，節(jié)省投資。

2.2.6兩級(jí)面式減溫器

    針對(duì)東鍋DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐在福建某熱電廠調(diào)試時(shí)出現(xiàn)過(guò)熱蒸汽超溫現(xiàn)象，采取把低溫過(guò)熱器管子總面積割除25％，但是由于低過(guò)面積變小了，在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)了過(guò)熱蒸汽溫度偏低（約415℃～430℃），東鍋在本爐設(shè)計(jì)中，采取了在低過(guò)出口設(shè)置了兩極面式減溫器，使過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)有足夠的富裕量，確保過(guò)熱蒸汽溫度的穩(wěn)定。

3   磨損的對(duì)策：

3.1風(fēng)帽的磨損：

    DG75/3.82-11型循環(huán)流化床鍋爐采用“7”字型大孔徑的導(dǎo)向風(fēng)帽，但由于風(fēng)帽節(jié)距小，布置過(guò)于密集，部分風(fēng)帽受到直接沖刷；我司風(fēng)帽現(xiàn)采用ZG35CrNiMnMorRe材料來(lái)減緩風(fēng)帽的磨損。“7”字型大孔徑的導(dǎo)向風(fēng)帽雖然壓降較少，有利排渣。定向風(fēng)帽在設(shè)計(jì)上使后排風(fēng)帽的噴口直接對(duì)前排風(fēng)帽“頭部”吹掃形成沖擊磨損，可適當(dāng)調(diào)整前后排風(fēng)帽之間的角度，防止后排風(fēng)直吹前排風(fēng)帽，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上采用將風(fēng)帽頭與立管做成兩段上下螺紋對(duì)接，便于更換。

3.2爐膛受熱面磨損：

    爐膛下部（18500mm以下）敷高衛(wèi)燃帶與水冷壁過(guò)度（交界）區(qū)域的管壁磨損。其磨損原因是在這過(guò)度界區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)行的固體物料運(yùn)行方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦旋流，另一個(gè)原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，因而對(duì)水冷壁管產(chǎn)生沖刷。

    為減緩這一區(qū)域的磨損可在衛(wèi)燃帶過(guò)渡區(qū)域水冷壁管上加焊防磨板或?qū)λ浔诠車娡糠滥ソ饘俨牧?span>,取得好的防磨效果。

3.3旋風(fēng)分離器中心筒的磨損

    旋風(fēng)分離器處于灰濃度高、煙氣溫度高、流速快的環(huán)境中，因此磨損速率較快，我司1#爐中心筒原設(shè)計(jì)為Φ1164×12×3000   1Cr26Ni14Si2材質(zhì)的鋼板卷制焊接而成，使用約4000小時(shí)后便發(fā)現(xiàn)中心筒下部已磨損了約1500mm；嚴(yán)重地降低了分離效率，然后采用了ZG8Cr26Ni4Mn3NRe  Φ1164×15的鑄造中心筒，使用效果良好。

3.4新材料防磨蓋板的應(yīng)用：

    爐內(nèi)布置的水冷管束、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器第一排管的迎風(fēng)面加裝了1Cr26Ni14Si2材質(zhì)軋制的半圓防磨片。原設(shè)計(jì)的防磨片兩端用同材質(zhì)的半圓卡子點(diǎn)焊在防磨片上，在較長(zhǎng)的防磨片中間鉆孔，用耐熱不銹鋼銷釘點(diǎn)焊在水管外壁上固定，由于這種材質(zhì)的防磨片耐熱度僅在900℃左右，當(dāng)煙氣溫度在950°～980°僅運(yùn)行3500小時(shí)便燒損碳化，并大量脫落，致使受熱面未得到保護(hù)。經(jīng)考察同行采用東方特鋼生產(chǎn)的材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3NRe，鑄造半圓形防磨片，并適當(dāng)?shù)乜s短防磨片兩端的支點(diǎn)長(zhǎng)度，使用效果良好，運(yùn)行4000小時(shí)無(wú)發(fā)現(xiàn)脫落。

4   結(jié)束語(yǔ)

    DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的先進(jìn)性、運(yùn)行可靠、能高效清潔地燃用無(wú)煙煤及越南無(wú)煙煤，針對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的磨損，采取一定的措施，鍋爐能達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。 

文章作者：應(yīng)銘新 廈門國(guó)能新陽(yáng)熱電有限公司 廈門361022