440吨循环流化床锅炉安装工艺.doc

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1、440吨循环流化床锅炉安装工艺 杜成杨 吉林电力建设总公司 吉林 长春 【摘要】 针对哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-440/13.4-L.PM4型循环流化床锅炉，循环流化床作为一种新兴的燃烧技术，其优点越来越被人们认同，但在施工中所特有的环节及性能必需引起足够的关注，以充分发挥其长处，消除不利因素，更好地为经济建设服务。【关键词】CFB 安装 环节 0 m2 1 z/ h! 9 h5 a1 R- V1.概述& OE- % E8 y r& k循环流化床（CFBC）锅炉技术是七十年代发展起来的新技术，它发展的动力在于人类社会对环境保护的日益重视，作为一种清洁燃烧技术，其特殊的燃烧方式大大地减

2、少了作为世界主要大气污染源燃煤电站的二氧化(SO2)和氮氧化物（NOX）排放，即从根本上解决了酸雨问题；循环流化床锅炉固体物料能在流化床内实现多次循环燃烧。下面就新疆川宁生物自备热电厂2440T/hCFB锅炉技改工程中，安装中的几个关键环节予以剖析。2.循环流化床锅炉安装施工之关键环节( r1 6 q9 ) _1 ! 21优化施工程序，统筹安排，缩短整体施工工期。: F# $ Y5 L2 A) K r- 8 循环流化床锅炉的最突出特点是增加了旋风分离器，旋风分离器上半部分为圆柱形，下半部分为锥形。烟气出口为圆筒形钢板件，形成一个端部敞开的圆柱体；正常的施工程序是：锅炉汽水系统安装（含水冷套）水

3、压试验外护板及浇筑料施工。这样，在锅炉水压试验合格后需要留出二个月的时间进行旋风筒浇筑料施工，如果将水冷套提前独立进行水压试验，就可使浇筑料施工与汽水系统安装同时进行，在锅炉整体水压试验后一个月内锅炉砌施工基本上就可以结束，既使整体工期明显缩短，又缓解了砌筑高峰。7 U t% E/ X% Q222解决浇筑料脱落现象的几个注意事项。浇筑料脱落是循环流化床锅炉的“老大难”，而浇筑料又主要集中在旋风筒内，它经常造成返料器结焦，导致锅炉停炉。从施工中如何避免浇筑料脱落，保证锅炉稳定运行，介绍以下四个方面：+ V. , 2 y31）把好销钉、钢筋等重要材料选材关。很多锅炉厂家从工程成本考虑，将旋风筒内的

4、销钉、钢筋等不锈钢材质设计为1Cr18Ni9Ti，这种钢材虽有一定的耐热性和抗腐蚀性，但在循环流化床的运行工况下，浇注料温度在900以上，且在点火、停炉及负荷变化过程中，钢筋时而受拉，时而受压，钢筋在浇筑料的膨胀缝和浇筑料运行中产生的缝隙中断裂，从而引起浇筑料脱落。而1Cr20Ni14Si2，具有较高的高温强度及抗氧化性，抗拉强度在590MPa以上，明显大于前者，适用于制作承受应力的各种炉用构件。上述选材的变更，虽引起工程造价的上升，但对锅炉的长期稳定运行产生积极的影响。1 m5 t7 P5 c# 2）托板由封闭的圆周改为有段落间隔的组合圆周，达到消除托板热应力作用。因为在锅炉启动过程中，托板

5、内弧温度高快，托板向外延展，温度稳定后，托板产生塑性变形，形状稳定；在停炉过程中，由于内弧冷却书本，托板向内收缩。如此周而复始，在焊缝疲劳开裂部位出现了托板向内突出，在没有发生焊缝疲劳开裂的部位，则向外推拉旋风筒护板，造成外部旋风筒护板焊缝开裂，内部托板呈波浪变形。浇筑料失去托板支护或受托板挤压，使该部位产生裂缝甚至脱落，外护板也因此而超温。# r; $ R9 G! V6 f/ w如将托板改为有间隔的圆周后，温度变化产生的热应力通过隔板间隙得以释放，消除了上述不利 影响。; B( K; F3 ; a9 L8 BB; ?3）托板与浇筑料施工作一体宜改为浇筑料与托板间留“Z”字形膨胀缝。在启停炉过

6、程中，由于托板与浇筑料的温度变化速度不同而造成托板与浇筑料的胀差，通过“Z”形膨胀缝得以消除，避免了托板与浇筑料相互挤压而产生托板部位浇筑料受挤压松动脱落现象。4）0 Z% p1 U8 0 0 |8 x6 b6 h : |/ J: $ n Y4444在运行中要控制温度变化过程，绝不允许快速启停；膨胀缝要定期进行清理，避免缝内积灰阻碍浇筑料膨胀，从而产生浇筑料受挤压松动脱落现象。% h2 a; F3 |! V) p5 U% q23水冷壁磨损; x) F. T* d. I% YCFB与传统的煤粉炉不同，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，被分离出

7、来的固体粒子经“J”阀回料器再返回炉膛下部。在CFB的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及反应物的固体床料在炉膛分离器“J”阀回料器炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内850900进行高效率燃烧及脱硫反应。除床料在这一回路作外循环流动外，床料在重力作用下在炉内不断的进行循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生磨损。磨损不仅影响锅炉的安全运行，还限制了这类锅炉一些优点的发挥。磨损给锅炉造成直接危害是使承受内压的受热面金属管子壁厚减薄直至爆管停炉。磨损使锅炉运行维护费用增大，机组利用率降低，给用户造成巨大的损失。/ N% ac0 A: v7 K磨损是煤或灰粒以某一角度（090

8、）撞击受热面管子表面，引起冲蚀磨损，造成管子表面金属流失。冲蚀磨损主要是冲击与切削的作用，而切削是最主要的因素。固体粒子作为微小的切削工具在相对较软的金属表面上滑动切削出槽沟的痕迹。磨损是非常复杂的失效过程，它不仅受力原因的影响，同时还与材料、环境、介质等多种因素密切相关。CFB受热面管子磨损是受煤粒子与灰粒子浓度、粒子特性、流体几何形状影响的。在固体粒子浓度较高区域，磨损主要取决于固体粒子及烟气流与受热面的相对运动。磨损与烟气流速密切相关，固体粒子的速度是影响磨损的主要因素。因此严重磨损区域通常发生在流速突变区域。CFB的受热面磨损主要发生在燃烧室的下部，炉膛的上部出口周围及布置在燃烧室中屏

9、式受热面的下部。) z8 ?: P23.1锅炉磨损的具体情况及各种因素的分析C$ ! y/ ! 7 f9 y$ 6 Y2.3.1.1布风装置+ P+ Q- : g% G9 s: e c循环流化床锅炉布风装置的磨损中风帽的磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近，其原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽。- Q* C) I6 X2 0 w2.3.1.2炉膛水冷壁管) z9 mc/ yq- I水冷壁管的磨损是循环流化床锅炉中与材料有关的最严重的问题。炉内水冷壁管的磨损为四种情形：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损；炉膛四个角落区域的磨损；一般水冷壁管的磨

10、损；不规则区域管壁的磨损。# x$ , C2.3.1.3炉膛下部敷设卫燃带与水冷壁管过渡（交界）区域的管壁磨损- ( iJ0 0 n$ X6 循环流化床锅炉在炉膛内布置了水冷壁蒸发屏管，在炉膛下部的水冷壁管上敷设了耐火材料（卫燃带），在燃烧的同时吸收部分热量。大型流化床锅炉，其炉膛下部敷设耐火材料的高度通常为5m左右。) ?# X% E! $ t# y1 K水冷壁卫燃带过渡区域的磨损主要发生在炉膛下部卫燃带与水冷壁的交界处。其原因主要在于以下两个方面，一是过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，因而在局部产生涡旋流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域

11、产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷。卫燃带与水冷壁过渡区域内水冷壁管的磨损并不是在炉膛四周均匀发生的，而是与炉内物料总体流动形式有关。7 5 9 P$ v( Y( C! c# d2.3.1.4炉膛角落区域的水冷壁磨损% A2 p5 A8 G/ m X在循环流化床锅炉中发现，在炉膛角落区域水冷壁磨损比较严重，其原因是角落区域内沿壁面向下流动的固体物料浓度比较高，同时流动状况也受到破坏。2.3.1.5不规则管壁的磨损# L8 + _7 9 x# b不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等；此外还有一些炉内的测试元件，如热电偶等。从实际的现场运行效果看，即使很小的几何尺寸的不规

12、则也会造成局部的严重磨损。. o/ w7 C5 D( n$ 4 e对接水冷壁管焊缝局部区域的磨损首先发生在焊缝的上部，停炉检查时焊缝沿焊缝上部焊肉被冲刷出下倾斜角，据另外一些参考资料介绍一些炉子焊缝上面的管子也发生磨损。这种磨损现象在炉膛的浓相区较严重，对于用于测试温度的热电偶，为测得炉内真实温度必须有足够的热电偶插入深度，这样插入热电偶后会对局部的流动特性造成较大的扰动，因而会造成热电偶护套或邻近水冷壁管的磨损。, l0 b: c o C0 O! 2.3.2循环流化床锅炉受热面的防磨措施4 7 Pz6 M. M. F4 B2.3.2.1选择适合于流化床使用的防磨材料* C& _/ Z+ a%

13、 W0 u低碳钢和合金钢用于氧化性气氛下的传热耐压件和其他结构件；- g5 G+ i2 g4 耐火材料用于腐蚀性或还原性气氛的区域；7 B5 m d# P9 R P!锅炉大型部件（例如旋风分离器和燃烧室）之间采用调节胀差的膨胀节。* | k; A5 N, # W8 2.3.2.2采用金属表面喷涂技术和其它表面处理技术防磨1 Y4 D6 C+ L X金属表面喷涂能防止磨损和腐蚀有两个方面的原因：一、涂层的硬度可能较基体的硬度更大；二、涂层在高温下会产生致密的坚硬和化学稳定性更好的氧化层，且氧化层与其基体的结合更牢。8 S- W s* M5 -2.3.2.3浓相区埋管受热面加装防磨构件 o; R

14、?3 U/ C6 v0 Y* G浓相区埋管受热面加装防磨鳍片进行防磨。鳍片防磨作用有两个方面：一是阻碍气泡与埋管表面的直接接触，减轻了气泡尾涡粒子对表面的冲击；二是隔断了颗粒沿表面的滑动，导致埋管表面的颗粒流化强度相对减弱，部分地消除了表面的周期性气隙现象及由此产生的锤击效应。8 D o3 J# 0 l2 S e g1 2.3.2.4炉膛下部水冷壁与耐火材料（卫燃带）交接处的防磨4 o) G4 Z. k. v7 K q* o+ N0 j一种较新的方法是改变水冷壁管的几何形状，耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直，这样固体物料沿壁面平直下流，消除了局部产生易磨区。另一种方法可采

15、用增加卫燃带高度，但增加卫燃带高度要降低水冷壁吸热量效果，须提高炉膛高度才能达到相应的吸热量。 A2 P7 S5 s9 L2 B6 2.3.2.5对流受热面的防磨措施： G( M( c+ q1 V C, G控制水冷壁的平整度，减小了物料循环过程中的垂直冲击力； & J( H% Y% * |& Q9 Q水冷壁上的临时铁件去掉后，要用角向磨光机将其根部打磨到与鳍片相平，同样水冷壁的拼缝除要对接平整外，凸出的焊瘤也要打磨平整，否则会增大物料对其两侧水冷壁管的磨损. / h/ _9 X3 p4 G2 d24“J”阀回料器 v 0 l5 , L8 B回料器是循环流化床主要的组成部分之一。被汽冷式旋风分离

16、器分离下来的循环物料通过“J”阀回料器送回到炉膛下部的密相区。烟气携带的灰粒和正在燃烧的煤粒，通过炉膛进入分离器，而烟气则通过分离器上部进入尾部受热面。一般循环流化床锅炉的循环倍率为520，几倍于给煤量的返料灰需经过反料器返回燃烧室再次燃烧，同时循环倍率的大小也靠返料器来调节。因此返料器是关系到锅炉燃烧和负荷调整的重要部件。3 ! n* Y0 H# E% F g! I返料器的安装要点： W5 j! % 2.4.1保证返料器与料腿的相对尺寸。 ( P: z5 y- x) N! t. V8 3 _7 2.4.2返料器前后风室各个风帽小孔的孔数不同，相互只差2个。一般情况下孔径多的风帽安装在返料侧，

17、孔径少的风帽安装在料腿侧。风帽小孔必须全部畅通；不分清风帽类型安装的返料器，返料不畅。0 Z$ l% K2 V& 2.4.3返料器内部几何尺寸要严格控制，上部舌板的高度和前后距离、下部返料板的高度和角度、上下两板的重合高度等都是键尺寸，上下两板的重合高度一般为4050mm。这几个关键尺寸有一个存在误差，便会导致返料不畅或不返料。825增加播煤风，改善给煤特性。: * N; e,循环流化床密相区属微正压运行状态，落煤管压力分布呈下高上低之势，造成落煤不畅，甚至发生堵管，有时出现烟气窜入给煤机内，严重影响锅炉的安全、经济运行；在落煤管上加入播煤风，可以阻止烟气返窜现象，但播煤的效果不明显，因为从一

18、次风引来的播煤风进入落煤管后进成一个高压气团，在阻止烟气返窜的同时，也阻止了煤粒下落，由此增加了堵管的机率。如将播煤风沿落煤管底部引至管口，此时，播煤风高速吹向密相区，在落煤管口形成负压区，对管内形成抽吸作用，使落煤变得顺畅，改善了给煤特性。* s$ v( W+ i% 26流化床、布风板和旋风筒外护板施工中注意事项: y& M: kW N% + ; m 锅炉厂设计流化床布风板上风帽安装中不焊接，耐火混凝土与风帽间的粘接力不能保证风帽的稳固。为防止运行中风帽被吹起，在浇筑前将流化床和布风板上的风帽安装到位，进行现场焊接，风帽上的小孔应临时封闭，防止浇灌耐火混凝土时堵塞。上述措施保证了流化床和返料

19、器的可靠运行。同时，为流化床下落渣管堵灰现象，在落渣管根部加装捅渣孔。) % m& R u/ a% P; e3.小结E% R* U# R8循环流化床作为一种新兴的燃烧技术，同时，循环流化床锅炉还具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、投资和运行成本相对较低等优点，越来越被人们所认可，不断地在工业锅炉和电站锅炉行业得到实践和发展；但如何让它更好地为我们所利用，还有待进一步去研究。作者：杜成杨 2011年3月3 | ?( w0 C/ ? |7 w: n/ L7 i5 R: I4 i?( p) O7 f6 a: s& X- g x- O5 & Q) r参考文献：6 z; L/ B8 Z; p; x# s8 w7 H（1）哈尔滨锅炉厂440t/h循环流化床锅炉安装说明书及图纸 (2)电力建设施工及验收技术规范（锅炉篇、管道篇、焊接篇） (2