大型循环流化床锅炉风帽改造研究.ppt

大型循大型循环环流化床流化床锅锅炉炉风风帽改造研究帽改造研究 中国华能集团清洁能源技术研究院中国华能集团清洁能源技术研究院循循环环流化床流化床锅锅炉技炉技术术部部黄黄 中中20112011年年1111月月2 2日日 成都成都报告内容报告内容u CFB锅炉炉风帽的功能作用帽的功能作用u CFB锅炉炉风帽的帽的结构形式构形式u 风帽常帽常见问题与成因与成因n 磨磨损n 烧毁n 漏渣漏渣u 风帽帽设计方法及要求方法及要求u 风帽改造案例帽改造案例u 总结 CFB锅炉风帽的功能作用锅炉风帽的功能作用u 冷冷态及运行及运行时与布与布风板共同承托床料板共同承托床料u 维持布持布风均匀、流化均匀、流化稳定定u 避免出避免出现流化死区流化死区u 防止大防止大颗粒沉粒沉积u 产生合理阻力生合理阻力 CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 最早的最早的风帽形式帽形式n孔板孔板n圆柱形柱形风帽帽CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 早期早期应用的用的CFB锅炉炉风帽帽结构形式构形式n猪尾巴型猪尾巴型风帽帽n定向定向风帽帽n剑型型风帽帽n钟罩型罩型风帽帽风帽数量 外孔尺寸 布风均匀性 磨损特性 防漏渣性能 使用周期柱形风帽多小好较轻一般一般猪尾形风帽多好最轻较好较长定向风帽多大较好较重弱较短箭形风帽少大较好较轻弱较短钟罩形风帽较少较大好轻好较长CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 目前目前应用的用的CFB锅炉炉风帽帽结构形式构形式n定向定向风帽及其改帽及其改进形式形式 n钟罩式罩式风帽及其改帽及其改进形式形式风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u磨磨损n 磨磨损普遍普遍发生，运行条件决定生，运行条件决定风帽磨帽磨损不可避免不可避免n 磨磨损主要位置是外罩出口、主要位置是外罩出口、顶部、芯管部、芯管n 磨磨损与运行与运行维护密切相关密切相关磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析u设计因素因素 为了保了保证流化避免流化避免颗粒沉粒沉积，需要，需要较大的大的动量量动量越大，衰减的越慢量越大，衰减的越慢传递给颗粒的粒的动量越大量越大对相相邻风帽的冲帽的冲击越大越大相互磨相互磨损越大越大磨损因素分析磨损因素分析u安装因素安装因素节距小，距小，风帽布置数量多，布帽布置数量多，布风越均匀越均匀上游上游风帽气流帽气流对下游下游风帽冲帽冲击越大，磨越大，磨损越大越大设计、安装精度造成下游、安装精度造成下游风帽某一部分位于上游帽某一部分位于上游风帽射流流帽射流流场中中错列布置和列布置和顺列布置也有影响列布置也有影响P.,Mirek,et al.Circulated Fluidized Bed Technology VIII（2005）Chemical Engineering and Processing(2011)磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析u维护因素因素风帽定期帽定期进行更行更换维护频率率u煤煤质特性特性 灰分、粒径分布、灰分、粒径分布、掺矸率矸率u运行因素运行因素是否大是否大风量运行量运行E=Kd2U3风量增加15%，磨损增加50%风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u烧毁n 烧毁是主因的无法通是主因的无法通风冷却冷却n 材材质和制造不合格有一定影响和制造不合格有一定影响n 烧毁与运行操作也有关与运行操作也有关烧毁因素分析烧毁因素分析u烧毁的的预防防n认识到到风帽的帽的恶劣工作劣工作环境境n选用性能更好的耐高温、耐磨用性能更好的耐高温、耐磨损材料材料 早期采用早期采用ZG8Cr33Ni9N，高温使用高温使用发生生组织变化，化，风帽脆性增加帽脆性增加 目前外罩多采用目前外罩多采用ZG8Cr26Ni4Mn3N、ZG40Cr25Ni20，性能有保，性能有保证 芯管多采用芯管多采用1Cr18Ni9Ti、CPH20、HHTn点火、点火、压火火时选用合理的运行参数（通用合理的运行参数（通风冷却）冷却）n启停机启停机组加加强对风帽的帽的检修、疏通修、疏通风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u漏渣漏渣n设计因素（因素（结构、阻力特性）构、阻力特性）n运行运行环境（流化境（流化风量、量、风温）温）n运行运行维护（破（破损、脱落）、脱落）n危害危害严重（重（经济性、安全性、磨性、安全性、磨损加加剧）漏渣因素分析漏渣因素分析锅炉大型化后炉膛的变化锅炉大型化后炉膛的变化漏渣因素分析漏渣因素分析n 风帽阻力决定布帽阻力决定布风板阻力板阻力n 一定的阻力是保一定的阻力是保证锅炉正常运行的关炉正常运行的关键n 炉内流炉内流态化的化的稳定由布定由布风板阻力和料板阻力和料层阻力两部分共同决定阻力两部分共同决定n 如果布如果布风板阻力偏低，板阻力偏低，总阻力就会出阻力就会出现不不稳定状定状态某一操作气速下会出某一操作气速下会出现三工作点三工作点某些区域气体以某些区域气体以u（未充分流化）或（未充分流化）或u2（充分流化）速度通（充分流化）速度通过一些区域气体以一些区域气体以u1速度通速度通过（固定床状（固定床状态）漏渣因素分析漏渣因素分析漏渣因素分析漏渣因素分析u 综综合成因合成因单单炉膛炉膛结结构使用的大床面构使用的大床面对风对风室室压压力均匀性有影响力均匀性有影响风风帽阻力不足以克服帽阻力不足以克服风压风压、流量波、流量波动动造成的床造成的床层层不不稳稳定定流化流化较较差区域的床料在炉内差区域的床料在炉内压压力力驱动驱动下下进进入入风风帽造成漏渣帽造成漏渣u 解决途径解决途径合理的阻力（低合理的阻力（低负负荷下荷下的流化及布的流化及布风风均匀性）均匀性）选择选择良好的良好的风风帽帽结结构及参数构及参数实现风实现风帽阻力与帽阻力与风风速的独立速的独立避免避免风风帽脱落帽脱落合理控制燃料合理控制燃料 风帽设计方法及要求风帽设计方法及要求u选择合理的阻力分布合理的阻力分布阻力越大，布阻力越大，布风越均匀，但能耗相越均匀，但能耗相应增加增加布布风板阻力占板阻力占总阻力的阻力的1/3方可方可维持床持床层稳定运行定运行u风帽帽设计要求要求寿命寿命长（外罩、芯管）（外罩、芯管）风帽帽结构及阻力特性构及阻力特性优良，不漏渣良，不漏渣检修修维护便捷便捷选择良好的及参数良好的及参数u实现风帽阻力与帽阻力与风速的独立速的独立n n阻力和出口速度独立控制阻力和出口速度独立控制阻力和出口速度独立控制阻力和出口速度独立控制n n首选钟罩风帽首选钟罩风帽首选钟罩风帽首选钟罩风帽n n具体项目具体分析，优化结构设计具体项目具体分析，优化结构设计具体项目具体分析，优化结构设计具体项目具体分析，优化结构设计n n合理利用数值模拟软件合理利用数值模拟软件合理利用数值模拟软件合理利用数值模拟软件n n重视制造加工和现场安装重视制造加工和现场安装重视制造加工和现场安装重视制造加工和现场安装风帽设计方法及要求风帽设计方法及要求u 内蒙某厂内蒙某厂4200MW CFB锅炉锅炉 锅炉型号锅炉型号SG-690/13.6-M451风帽改造案例风帽改造案例u 问题问题表表现现四台四台锅锅炉自投炉自投产产后普遍存在后普遍存在风风室漏渣室漏渣问题问题先后先后进进行行过过四次改造四次改造试验试验改造后漏渣情况得到一定程度改造后漏渣情况得到一定程度缓缓解，但始解，但始终终没有得到没有得到彻彻底解决底解决低低负负荷工况下荷工况下风风帽漏渣帽漏渣严严重、磨重、磨损损加加剧剧，检检修更修更换换量大量大 风帽改造案例风帽改造案例风室结构风室结构u 等等压绝热风压绝热风室，一次室，一次风风由四根支管由四根支管进进入入u 床面尺寸床面尺寸22.743.53m风帽初始结构风帽初始结构u大直径逆流柱状大直径逆流柱状风风帽帽u 布布风风板上均匀布置板上均匀布置风风帽帽2615个（个（节节距距170mm）u 布布风风板阻力板阻力3.8kPa（设计设计4.5kPa）u芯管出口直径芯管出口直径43mm，芯管壁厚，芯管壁厚6mmu外罩下部均等布置有外罩下部均等布置有8个直径个直径15mm的的圆圆孔出口孔出口u外罩材外罩材质为质为ZG8Cr26Mn7N，芯管材，芯管材质为质为1Cr18Ni9Ti改造试验改造试验u 第一次改造第一次改造试验试验原因分析：原因分析：风风帽阻力太小，芯管帽阻力太小，芯管结结构不合适构不合适改造方案：改造方案：风风帽芯管由向上开口（帽芯管由向上开口（436）改）改为侧为侧向开孔向开孔（三排（三排24个个8.5小孔）小孔）风风帽帽头结头结构不构不变变改造改造结结果：果：布布风风板阻力提高至板阻力提高至4.8kPa，风风帽漏渣有所帽漏渣有所缓缓解解风风量低于量低于280km3/h后布后布风风板四周仍有漏渣板四周仍有漏渣现现象象机机组组停运后布停运后布风风板前后板前后34排排风风帽存在堵塞、帽存在堵塞、烧损烧损u 第二次改造第二次改造试验试验原因分析：原因分析：布布风风板四周物料板四周物料浓浓度度较较高，一次高，一次风风均匀穿均匀穿过过布布风风板板结结构布置不合理构布置不合理改造方案：改造方案：布布风风板中板中间风间风帽帽进进行拉稀行拉稀前后前后墙墙各各4排、左右排、左右侧墙侧墙10排排风风帽不帽不动动，共割除，共割除风风帽帽629个个改造改造结结果：果：布布风风板阻力提高至板阻力提高至6.0kPa，风风帽漏渣有所帽漏渣有所缓缓解解风风量低于量低于270kNm3/h后布后布风风板四周有漏渣板四周有漏渣现现象，象，风风量越低，漏渣越明量越低，漏渣越明显显机机组组停运后布停运后布风风板前后前后板前后前后墙风墙风帽不存在堵渣帽不存在堵渣现现象象改造试验改造试验u 第三次改造第三次改造试验试验改造方案：改造方案：前后前后墙墙各增加一排各增加一排间间隔拉稀，两隔拉稀，两侧墙侧墙各增加两排各增加两排风风帽拉稀帽拉稀在原有基在原有基础础上再减少上再减少风风帽帽166个个改造改造结结果：果：布布风风板阻力提高至板阻力提高至6.7kPa，风风帽漏渣有所帽漏渣有所缓缓解解风风量低于量低于270km3/h后布后布风风板四周有漏渣板四周有漏渣现现象，象，风风量越低，漏渣越明量越低，漏渣越明显显机机组组停运后布停运后布风风板前后前后板前后前后墙风墙风帽不存在堵渣帽不存在堵渣现现象象改造试验改造试验u 第四次改造第四次改造试验试验改造方案：改造方案：修改修改风风帽帽结结构第一次改造构第一次改造试验试验形式形式恢复恢复锅锅炉已炉已经经割除割除风风帽，同帽，同时时将前后将前后墙墙各两排各两排风风帽（共帽（共532个）个）进进行割行割除，用耐火材料砌筑台除，用耐火材料砌筑台阶阶改造改造结结果：果：布布风风板阻力提高至板阻力提高至7.8kPa（200，300km3/h）风风量低于量低于200kNm3/h后布后布风风板仍有有漏渣板仍有有漏渣现现象象大修前一次大修前一次风风机在机在292kNm3/h风风量量时时一次一次风风机机电电流与大修后流与大修后275kNm3/h风风量相当，两台一次量相当，两台一次风风机机电电流多耗流多耗电电近近40A改造试验改造试验治理改造原则治理改造原则u 优选风优选风帽帽结结构构u 保保证证布布风风板具有合理的阻力特性板具有合理的阻力特性u 一次一次风风量量200300kNm3/h时时均能保均能保证证布布风风均匀均匀u 一次一次风风量量200300kNm3/h时时均能保均能保证证布布风风板不漏渣板不漏渣u 额额定定负负荷下布荷下布风风板阻力不超板阻力不超过过5.5kPa（一次（一次风风温温200）布风均匀性布风均匀性u 四周区域与中四周区域与中间间区域差异大区域差异大u 风风帽自身阻力特性有待提高帽自身阻力特性有待提高治理改造治理改造u采用采用钟钟罩罩结结构形式构形式结结构构经过实经过实炉炉长长期运行期运行检验检验低出口速度低出口速度长长寿命寿命细节优细节优化化u 利用冷利用冷态风态风帽帽试验试验台台验证结验证结构构u 数数值值模模拟优选拟优选方案，减小方案，减小风险风险 治理改造效果治理改造效果u最小流化风量为最小流化风量为100kNm3/h，在此风量下床料流化均匀、流化良好，在此风量下床料流化均匀、流化良好u改造后布风板阻力约改造后布风板阻力约5kPa，流化风量降低至，流化风量降低至170kNm3/h也不发生漏渣也不发生漏渣u安全性显著提高安全性显著提高u布风板阻力明显降低，一次风机电耗明显下降布风板阻力明显降低，一次风机电耗明显下降 u风风帽是循帽是循环环流化床流化床锅锅炉的重要部件，需要炉的重要部件，需要给给与足与足够够的关注的关注u风风帽的常帽的常见问题见问题是磨是磨损损、烧烧毁毁和漏渣和漏渣u风风帽漏渣受到帽漏渣受到结结构构设计设计、阻力匹配等多个因素的共同影响，改造、阻力匹配等多个因素的共同影响，改造过过程中程中需要全面予以考需要全面予以考虑虑，否，否则则很很难难达到良好效果达到良好效果u风风帽改造帽改造对对于提高循于提高循环环流化床流化床锅锅炉安全炉安全经济经济性有重要意性有重要意义义u钟钟罩形罩形风风帽帽较为较为适适应应大型循大型循环环流化床流化床锅锅炉的炉的发发展，展，应应当予以当予以优优先先选择选择u改造改造采用的采用的钟钟罩形罩形风帽阻力特性优良，具有良好的抗磨损能力，适用于风帽阻力特性优良，具有良好的抗磨损能力，适用于新建机组及老机组改造，对于推动循环流化床锅炉技术的发展和应用具新建机组及老机组改造，对于推动循环流化床锅炉技术的发展和应用具有积极意义有积极意义总结总结中国中国华能集能集团清清洁能源技能源技术研究院研究院循循环流化床流化床锅炉技炉技术部部 北京市海淀区知春路甲北京市海淀区知春路甲48号号 盈都大厦盈都大厦A座座2223层 循循环流化床流化床锅炉炉设计研究研究 循循环流化床流化床锅炉炉优化与技化与技术改造研究改造研究 循循环流化床流化床锅炉脱硫脱硝技炉脱硫脱硝技术研究研究手机：手机：13636706755电话：029-82102325 010-58733806-338传真：真：029-82102556 010-58733800邮件：件： 谢 谢!