300MW CFB鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒變形脫落問題分析

練純青+陳浩+鄭秀平

摘 要：旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐的重要部件，分離器的分離效率直接關(guān)系到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。旋風(fēng)分離器中心筒變形下移，造成氣體短路引起分離器分離效率下降，分離器中心筒脫落，影響了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文針對(duì)這些問題，分析了原因并采取了一系列措施，取得了一定的效果。

關(guān)鍵詞：旋風(fēng)分離器；中心筒變形；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.168

循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件之一，中心筒是連接安裝在旋風(fēng)分離器上部部件，即排氣管。它不僅排出分離后的煙氣，與分離器的外筒體形成環(huán)形通道，進(jìn)入分離器的煙氣繞著中心筒旋轉(zhuǎn)，在離心力和重力作用下，大部分灰粒被分離出來，送回爐膛，以保證燃料多次循環(huán)燃燒反應(yīng)，含有細(xì)灰的煙氣向上折轉(zhuǎn)成為旋流，由中心筒排出進(jìn)入尾部煙道。

1 300 MW CFB鍋爐及其分離器

內(nèi)蒙古京泰電廠采用DG1089/17.45-II1 型鍋爐，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、緊身封閉、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、爐頂設(shè)密封罩殼。鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁爐膛，三臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器和一個(gè)由汽冷包墻包覆的尾部豎井（HRA）三部分組成。

2 分離器出現(xiàn)問題分析

2.1 13分離器中心筒變形及參數(shù)變化

中心筒變形的影響：

（1）中心筒變形后，爐膛上部差壓低，帶來床溫升高，回料器溫度升高、分離器入口煙溫升高。

（2）影響煙氣流旋轉(zhuǎn)速度和分布，導(dǎo)致分離效率下降，循環(huán)物料濃度降低，鍋爐煙氣飛灰含碳量升高，鍋爐不完全燃燒損失增大，鍋爐效率降低。煙氣中的固體顆粒增加還會(huì)使過熱器和煙道受熱面磨損加劇，影響鍋爐的安全運(yùn)行。

（3）中心筒嚴(yán)重變形引起的澆注料脫落，進(jìn)而使中心筒與煙道接口處超溫?zé)t。脫落的澆注料引起回料器回料不暢，回料器振動(dòng)。

具體參數(shù)變化如下：機(jī)組負(fù)荷315MW，13分離器中心筒脫落時(shí)參數(shù)有較為明顯的波動(dòng)，脫落前后參數(shù)變化如下：回料器入口靜壓由-0.5KPa突升至1.2KPa；分離器出入口差壓由1369Pa降至1235Pa；回料器料位有波動(dòng)，由22.5KPa降至20KPa后升高至25.5KPa，穩(wěn)定約2分鐘后又降至至21.6KPa左右達(dá)到平衡狀態(tài)；伴隨床壓由5.6KPa降至4.5KPa，爐膛上部差壓由1.15KPa降至0.99KPa，鍋爐床溫由942℃升高至958℃。飛灰含碳量由正常運(yùn)行時(shí)的2.0%左右，降至1.3%左右。

2.2 13分離器中心筒脫落

負(fù)荷272MW，鍋爐床壓由5.59KPa快速降低至2.32KPa，降低負(fù)荷后無上升，爐膛上部差壓由0.96KPa降至0.15KPa。13回料器入口靜壓值為1.35KPa，床溫由937℃升至981℃。發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常后，采取了降負(fù)荷，減少給煤量，同時(shí)投入風(fēng)道油槍穩(wěn)燃等措施。仍無法維持床壓穩(wěn)定， 機(jī)組解列停機(jī)。

2.3 13分離器中心筒變形及脫落分析

變形原因：中心筒上口變形原因?yàn)橹谓畎逄幨芰^大，中心筒與出口煙道接口處的耐火材料下沉擠壓中心筒上口處，同時(shí)高溫?zé)煔飧Z入支撐筋板處，在長時(shí)間高溫下引起變形。中心筒下口變形主要原因?yàn)橄驴谑軣岵痪?，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，在煙氣溫度急劇變化情況下，加劇膨脹受力不均。

中心筒脫落原因：中心筒吊掛方式為自由膨脹吊掛式結(jié)構(gòu)，中心筒與出口煙道接口處的耐火材料下沉擠壓中心筒上口處，同時(shí)高溫?zé)煔飧Z入支撐筋板處，使與中心筒與支架大筋板長時(shí)間高溫運(yùn)行，中心筒與出口煙道接口處耐火材料整體下墜導(dǎo)致中心筒膨脹受阻，中心筒上口變形嚴(yán)重，上部密封遭到破壞，在高溫?zé)煔庾饔孟?，?dǎo)致支架與中心筒之間形成裂紋，在長期的作用下，最終導(dǎo)致完全開裂，支撐起不到作用，中心筒脫落。

3 采取的防范措施及對(duì)策

（1）中心筒與煙道接口處采用雙密封，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。

（2） 支撐支架設(shè)計(jì)為雙面焊接結(jié)構(gòu)。

（3）為了保護(hù)中心筒上口及大筋板，不被耐火材料擠壓變形，一方面在中心筒上口設(shè)置δ=10mm環(huán)形耐熱鋼板與錐板焊接固定；另一方面中心筒上口筒壁采取加厚鑄造。

（4）中心筒的固定方式為自由吊掛，受溫度影響下膨脹不受阻。

（5）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。

（6）鍋爐啟動(dòng)中，嚴(yán)格控制床壓不低于7KPa，床溫溫升率不大于3℃/min，控制床溫；保證煤泥摻煤50%左右；加強(qiáng)飛灰含碳量監(jiān)測(cè)；加強(qiáng)鍋爐排煙溫度，煙氣含氧量不低于2.5%參數(shù)監(jiān)視；加強(qiáng)疏灰系統(tǒng)監(jiān)視。

（7）正常運(yùn)行中，維持分離器入口溫度小于980℃運(yùn)行，入口靜壓不冒正，分離器料位密度正常。

4 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)旋風(fēng)分離器中心筒變形和脫落問題分析，采取可靠的應(yīng)對(duì)措施解決了中心筒運(yùn)行中存在的隱患，保證了旋風(fēng)分離器的分離效果，延長了鍋爐連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，有效提高了鍋爐效率。

參考文獻(xiàn)：

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