消除ＣＦＢ鍋爐尾部受熱面煙氣走廊磨損技術(shù)試驗(yàn)研究

曹　勇　劉志勇　李　榮

摘要：循環(huán)流化床鍋爐分離器與尾部煙道形成П型布置，煙氣由分離器進(jìn)入尾部煙道前，由于慣性原理作用，尾部煙氣特別是煙氣走廊區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重的非均勻含灰流動(dòng)，布置于該區(qū)域的受熱面由于承受不均勻的飛灰沖刷，經(jīng)常被局部磨損泄漏造成機(jī)組停運(yùn)。文章闡述了經(jīng)自主設(shè)計(jì)采用阻而不堵的均流技術(shù)，徹底解決了這一困惑諸多電廠的老大難問(wèn)題，該技術(shù)已經(jīng)多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐；尾部煙道；阻而不堵；防磨損；均流技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TK222文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）11-0035-02

一、概況

循環(huán)流化床鍋爐（CFB）是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的一種高效、低污染的新型鍋爐，具有煤種適應(yīng)性好、調(diào)峰幅度大、有害氣體排放少等優(yōu)點(diǎn)。在煤炭市場(chǎng)日益緊張，電廠用煤煤種多變的今天，CFB鍋爐良好的煤種適應(yīng)性具有了更好的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)煤灰顆粒大，特別是若分離器效率不高或運(yùn)行不正常，將引起尾部對(duì)流受熱面的嚴(yán)重磨損。

如圖1所示，循環(huán)流化床鍋爐煙氣流程為：爐膛—分離器—水平煙道—尾部對(duì)流受熱面—除塵器—煙囪。結(jié)構(gòu)上分離器與尾部煙道形成П型布置，煙氣由分離器進(jìn)入尾部煙道前，經(jīng)過(guò)九十度轉(zhuǎn)彎，由于慣性原理作用，煙氣進(jìn)入尾部煙道后外側(cè)（東向）含灰量及顆粒都大，內(nèi)側(cè)（西向）偏小。這樣由于煙道結(jié)構(gòu)造成尾部煙氣發(fā)生嚴(yán)重的非均勻含灰流動(dòng)。特別是尾部對(duì)流受熱面均存在煙氣走廊，由于煙氣走廊阻力小，煙氣流量大速度高。其結(jié)果飛灰含量大的外側(cè)受熱面煙氣走廊區(qū)管子被局部嚴(yán)重磨損，甚至發(fā)生泄漏造成機(jī)組停運(yùn)。

二、傳統(tǒng)的防磨損方法及存在缺陷分析

傳統(tǒng)的防止尾部對(duì)流受熱面局部磨損的方法是在外側(cè)彎頭部位加防磨瓦或加截堵鐵板。近幾年也有采用噴涂耐磨材料預(yù)以防磨。但這些措施均是被動(dòng)手段，不僅不能從根本上解決問(wèn)題，而且投資大對(duì)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)均有不同程度的負(fù)面影響。管子加防磨瓦，熱態(tài)由于防磨瓦膨脹比管子大，易變位，形成局部煙氣集中。發(fā)生局部磨損。另外管子加防磨瓦后改變了煙氣流向，對(duì)下層管排易形成局部煙氣集中磨損。煙氣走廊加截堵鐵板，會(huì)使煙氣向內(nèi)側(cè)集中，使截堵鐵板附近200mm范圍內(nèi)管子磨損加劇。而且加截堵鐵板影響彎頭的對(duì)流吸熱，直接影響了鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)性。

采用噴涂耐磨材料預(yù)以防磨也有致命的缺點(diǎn)，因尾部受熱面很臟，這與噴涂工藝要求差別很大，所以耐磨層很難保持較長(zhǎng)周期牢固敷著在管子上。一旦脫落，該區(qū)域磨損將十分厲害。另外噴涂耐磨材料多少會(huì)影響受熱面吸熱，鍋爐煤耗將增大。還有噴涂耐磨材料造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性很差。

三、煙氣流場(chǎng)測(cè)定試驗(yàn)

設(shè)計(jì)的前提必須搞清煙氣的實(shí)際煙氣速度和含灰量，最初在一臺(tái)670T/H鍋爐省煤器入口沿東西向等距裝五個(gè)測(cè)點(diǎn)，用測(cè)速儀測(cè)量各點(diǎn)煙速、用取樣裝置同時(shí)取煙氣含灰量。

從實(shí)測(cè)煙氣速度和灰量趨勢(shì)圖可以看處煙氣走廊區(qū)域煙速、含灰量明顯高于其他部位，均流的目標(biāo)已相對(duì)明確。

四、煙氣均流防磨結(jié)構(gòu)技術(shù)

設(shè)計(jì)的原始思路是對(duì)尾部煙氣通過(guò)一種結(jié)構(gòu)使其進(jìn)行再分配，再分配的結(jié)果達(dá)到煙氣量與含灰量均勻。

根據(jù)設(shè)計(jì)前的煙速、含灰量試驗(yàn)結(jié)果，要達(dá)到煙氣均流的目的，首先必須阻截?zé)煹劳鈧?cè)（東向）煙氣走廊區(qū)域的煙氣，但為了保證受熱面的換熱和整個(gè)東西向流速均勻，必須不能堵死。其次堵截的煙氣要設(shè)法引流到煙氣量小的區(qū)域，只有這樣才能保證整體煙速均勻。

基于上述思路，按照煙氣走廊區(qū)域流場(chǎng)分布規(guī)律，設(shè)計(jì)采用了阻而不堵，分級(jí)反向拋撒的結(jié)構(gòu)技術(shù)。

阻而不堵：如圖3所示，在煙道外側(cè)煙氣走廊區(qū)域設(shè)計(jì)了截堵煙氣通過(guò)的導(dǎo)流弧板?？紤]走廊區(qū)受熱面的換熱（經(jīng)濟(jì)性），在導(dǎo)流弧板上均勻開(kāi)孔。讓一定比例的煙氣順流通過(guò)受熱面。這種結(jié)構(gòu)徹底統(tǒng)籌兼顧地解決了磨損和換熱的問(wèn)題。保證安全、經(jīng)濟(jì)雙向受益。

分級(jí)拋撒：如圖所示R帶孔的導(dǎo)流弧板為一級(jí)拋撒，R1的導(dǎo)流弧板為二級(jí)拋撒。分級(jí)拋撒后達(dá)到均流均灰目的。

這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)具有投資少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便的特點(diǎn)。試驗(yàn)性的改造項(xiàng)目安裝后已經(jīng)過(guò)近35000H的機(jī)組運(yùn)行檢驗(yàn)，其間經(jīng)過(guò)小弧型板尺寸的改良，最終結(jié)果熱態(tài)測(cè)試煙速五點(diǎn)偏差和含灰量均小于百分之十的偏差。

五、技術(shù)應(yīng)用及安裝工藝要求

（一）關(guān)鍵尺寸

1．一級(jí)導(dǎo)流弧板具有均流作用。開(kāi)孔面積是試驗(yàn)所得。一般選不大于百分之三十。導(dǎo)流弧板至受熱面間距選取科學(xué)，必須保證下部管排不被沖刷。

2．導(dǎo)流弧板出口角按飛灰拋到最遠(yuǎn)設(shè)計(jì)。

3．導(dǎo)流弧板半徑選取按煙氣走廊寬度確定。一般選取大R=1-1.1走廊寬度，小R=1/2大R。

4．牙型板起固定均流導(dǎo)流弧板作用，牙型尺寸視墻面管子情況確定。寬度一般選50～80mm。

5．導(dǎo)流弧板及連接板厚度4～6mm。

（二）安裝工藝要求

1．阻而不堵，分級(jí)拋撒的結(jié)構(gòu)一般適用于含灰量大的外側(cè)煙氣走廊。內(nèi)側(cè)煙氣走廊可采用常用的雙層阻力棒結(jié)構(gòu)。

2．牙型板、均流導(dǎo)流弧板、連接板材質(zhì)選用根據(jù)煙氣走廊區(qū)煙溫確定。煙溫小于450℃，可以使用Q235鋼。煙溫小于480℃，使用20g鋼。煙溫小于530℃，使用15CrMo鋼。煙溫小于580℃，使用12Cr1MoV鋼。煙溫小于580℃，使用12Cr1MoV鋼。

3．牙型板與包墻焊接，要求焊接在鰭片上。未焊對(duì)接處用高溫膠泥粘鋁棉密封，均流導(dǎo)流弧板與側(cè)墻用高溫膠泥粘鋁棉密封。

4．牙型板、均流導(dǎo)流弧板、連接板對(duì)接必須滿焊。

5．二級(jí)導(dǎo)流板浮隔在受熱面鰭片上。

6．受熱面下層可配套安裝均流平板，效果更佳。

六、結(jié)論

利用阻而不堵、分級(jí)拋撒消除П型布置的尾部受熱面煙氣走廊磨損技術(shù)，屬于專(zhuān)利性技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究，該技術(shù)已應(yīng)用在350MW以下的九臺(tái)機(jī)組，徹底解決了尾部受熱面煙氣走廊的磨損，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于飛灰顆粒大的CFB鍋爐，具有更大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：曹勇（1982－），男，陜西榆林人，神華神東電力有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部鍋爐主管，助理工程師，研究方向：發(fā)電廠技術(shù)管理。