1089T/H循環(huán)流化床鍋爐中心筒掉落原因分析及改進(jìn)方案

練純青+楊志榮+韓文錄

摘 要：中心筒是循環(huán)流化床旋風(fēng)分離器的重要部件，中心筒變形、脫落不僅影響分離器分離效率，嚴(yán)重時(shí)影響鍋爐的安全運(yùn)行。針對(duì)我廠分離器中心筒在運(yùn)行中產(chǎn)生的各種問(wèn)題，分析原因并進(jìn)行技術(shù)整改，取得了良好效果，以供探討借鑒。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；中心筒；掉落分析；改進(jìn)方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.040

0 引言

我廠兩臺(tái)2*1089t/h鍋爐為循環(huán)流化床、亞臨界參數(shù)，一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，采用三臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器。分離器中心筒原設(shè)計(jì)耐熱鋼板卷制而成：規(guī)格為Φ4149×12mm，筒體高度為6343mm，材質(zhì)為RA253MA。該材料非完全奧氏體耐熱合金，具有很高的強(qiáng)度和極佳的耐氧化性和耐熱的性能。

1 中心筒變形脫落情況

中心筒原先卷制的耐熱不銹鋼板換成高強(qiáng)度、耐高溫耐腐蝕性材質(zhì)的加厚鑄造中心筒；鑄造中心筒材質(zhì)Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚：δ=16mm。外徑由原來(lái)的Φ4149mm縮小至Φ4000mm，長(zhǎng)度為6320mm。旋風(fēng)分離器中心筒的連接方式由固定式改成自由吊掛式。自由吊掛是將與中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上無(wú)任何固定方式，這種安裝方式可以相對(duì)滑動(dòng)，中心筒不會(huì)因熱脹冷縮受阻而發(fā)生變形。

2015年1月份1號(hào)鍋爐D級(jí)檢修期間發(fā)現(xiàn)中心筒出現(xiàn)入口稍微變形，出口立焊縫出現(xiàn)開(kāi)焊。為了防止中心筒固定架處于高溫運(yùn)行環(huán)境，采取了在筒體外側(cè)底口上200mm處加裝一道加強(qiáng)筋板。

2015年12月1號(hào)機(jī)組進(jìn)行C級(jí)檢修期間發(fā)現(xiàn)，12中心筒支撐牛腿脫落，筒體出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜，且入口嚴(yán)重變形。采取了在筒體外側(cè)底口上200mm處第四節(jié)和第五節(jié)焊口上100mm處分別加裝一道加強(qiáng)筋板處理。焊縫開(kāi)焊處貼鋼板加強(qiáng)焊接處理，母材不規(guī)則裂紋采取了補(bǔ)焊后加裝立筋板焊接處理。2016年8月1日14時(shí)45分1號(hào)爐因12、13分離器中心筒掉落故障停機(jī)。

2 掉落原因分析

（1）分離器處于超高溫狀態(tài)運(yùn)行：原鍋爐設(shè)計(jì)摻燒煤矸石，正常運(yùn)行時(shí)分離器入口煙溫在900℃左右；后響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召大量摻燒煤泥后，大量細(xì)煤泥顆粒進(jìn)入分離器二次燃燒，使分離器在高負(fù)荷時(shí)煙溫急劇上升至1000℃左右。（2）煙氣的影響：分離器入口煙道高度為10m，中心筒在分離器內(nèi)插入凈高度為4.55m，高流速煙氣的沖擊力對(duì)中心筒筒體變形影響相當(dāng)大，使筒體入口變形開(kāi)始于筒體迎風(fēng)面處。（3）中心筒未設(shè)計(jì)膨脹限位裝置：實(shí)際運(yùn)行膨脹方向與設(shè)計(jì)膨脹存在偏差，受熱的耐火材料下沉，擠壓中心筒大筋板，致使中心筒大筋板變形，中心筒為吊掛非固定式支持，中心筒嚴(yán)重變形在無(wú)限位裝置發(fā)生脫落。（4）尾部負(fù)壓影響：中心筒入口變形嚴(yán)重導(dǎo)致通流面積嚴(yán)重縮小，在負(fù)壓作用下，筒體入口向三角形趨勢(shì)發(fā)展越嚴(yán)重，最終入口變形成三角形閉合形狀。（5）中心筒吊掛密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理：在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于巖棉從錐筒和中心筒之間脫落，密封作用失效，形成通路，高溫?zé)煔鈴闹行耐餐鈭A穿過(guò)，錐筒、支架與中心筒大筋板長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，造成錐筒變形、支架與錐筒焊縫析碳氧化脫落開(kāi)裂、中心筒大筋板承重能力下降。另在高溫狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，由于耐火材料施工過(guò)程中抓釘、焊接的鋼筋網(wǎng)，因超溫后強(qiáng)度不足以承受耐火材料的重量，造成中心筒上邊緣耐火材料整體下墜導(dǎo)致中心筒膨脹受阻，澆注料逐漸脫落，掉落在中心筒外壁與錐筒中間，在熱脹冷縮的作用力下，中心筒慢慢向內(nèi)側(cè)變形，空間加大，耐火材料在重力作用下，繼續(xù)下沉，惡性循環(huán)，中心筒變形嚴(yán)重，錐筒變形，上部密封遭到破壞，加劇中心筒外側(cè)竄火，在高溫?zé)煔庾饔孟?，?dǎo)致支架與錐筒之間產(chǎn)生裂紋，長(zhǎng)時(shí)間受重力和熱脹冷縮的擠壓，導(dǎo)致支撐護(hù)板及中心筒嚴(yán)重變形，支架與支撐護(hù)板完全開(kāi)裂無(wú)法支撐中心筒而導(dǎo)致筒體掉落。

3 改進(jìn)方案

（1）由于中心筒與分離器間隙密封不良，存在密封澆注料及巖棉容易脫落的問(wèn)題。采用雙層密封，第一層密封采用在支撐支架焊接完后使用扇形板連接成一體，與中心筒大筋板緊密結(jié)合；第二層密封在中心筒與分離器下沿結(jié)合處增加環(huán)形鋼板，中心筒筒體與錐形板之間除膨脹間隙外使用耐火材料填充其余空間，防止串煙氣。（2）由于中心筒直徑大壁厚薄，強(qiáng)度不夠，需要用加固肋保持強(qiáng)度。筒體在上部增加一道大筋板，第二節(jié)筒體外壁加裝一道大筋板，中心筒筒體外壁加裝四道加強(qiáng)筋板。（3）防止支撐支架的焊縫開(kāi)裂脫落，原中心筒支撐支架采用單邊焊接方式，現(xiàn)支撐支架改為雙面焊接結(jié)構(gòu)，即支架穿過(guò)吊掛錐形板雙面滿焊。（4）中心筒的固定方式為自由吊掛。自由吊掛是將與中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上無(wú)任何固定方式，這種安裝方式可以相對(duì)滑動(dòng)，中心筒不會(huì)因熱脹冷縮受阻而發(fā)生變形。（5）為了有效保護(hù)中心筒支撐支架，中心筒筒體與錐形板之間除膨脹間隙外使用耐火材料填充其余空間。為了防止煙氣短路，中心筒支撐架（牛腿式）焊接完后使用扇形板連接成一體，與中心筒大筋板緊密結(jié)合。（6）在實(shí)際運(yùn)行中，鉻鎳合金鑄件中心筒長(zhǎng)期處于高溫運(yùn)行環(huán)境，容易受膨脹擠壓，熱脹冷縮變形使分離器分離效率下降。因此造成尾部煙道中固體顆粒的增多，會(huì)使尾部受熱面管磨損加劇。為了徹底解決此問(wèn)題，方案一可將中心筒引入蒸汽改為汽冷中心筒，方案二將中心筒引入二次風(fēng)改為風(fēng)冷中心筒，但此二種方案國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。（7）為減小水平煙道出口煙氣直接沖刷中心筒，引起中心筒迎風(fēng)面變形，在水平煙道出口處打斜墻，即對(duì)分離器入口煙道進(jìn)行縮口處理，使水平煙道出口煙氣環(huán)向進(jìn)入分離器，避免直接沖刷中心筒外壁，從而減輕對(duì)中心筒的沖刷磨損和變形。

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