480t/h循環流化床鍋爐旋風分離器中心筒改造

姚世偉　趙俊平

摘 要:保德神東發電有限責任公司2×480t/h循環流化床鍋爐旋風分離器中心筒因設計缺陷,鍋爐運行中中心筒變形嚴重,甚至出現中心筒脫落。針對問題的原因進行了詳細分析后,對中心筒的結構和安裝方式兩個方面提出了改造方案,經過改造的中心筒運行穩定,未出現變形、脫落等現象。

關鍵詞:循環流化床鍋爐中心筒改造

中圖分類號:TD5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0109-02

循環流化床是一種新型的潔凈煤技術,在我國近幾年得到飛速發展,我國已是世界上循環流化床鍋爐最多的國家,我國是產煤、用煤大國,煤炭的開采必然有煤矸石的產生,大量煤矸石堆積,給環境造成嚴重的污染。由于我國重視環保事業的發展,煤矸石再利用受到社會各界的關注,利用循環流化床燃燒高熱值的煤矸石在我國許多產煤區得到推廣,效果顯著。但是我國的循環流化床技術還不太成熟,許多鍋爐廠設計的鍋爐存在缺陷,給機組安全穩定運行帶來了極大的障礙。保德神東發電有限責任公司兩臺480t/h循環流化床機組2006年并網發電以來,因旋風分離器中心筒脫落導致機組停運兩次。針對這一問題,進行了深入研究,對中心筒的結構及安裝方式進行了重新設計,將機組的基本情況及改造方案做詳細介紹,供同類型機組技術人員參考。

1 基本情況

鍋爐采用單汽包自然循環、高溫超高壓一次中間再熱、高溫絕熱旋風分離器、平衡通風、后墻給料、半露天布置,由武漢鍋爐廠生產制造,鍋爐型號為:WGF480/13.7-1,鍋爐型式為:480T/H循環流化床鍋爐[1]。高溫絕熱旋風分離器布置在爐膛和尾部煙道之間,分離器采用入口煙道下傾、中心筒偏置、旋風筒呈圓形的結構,使旋風筒的分離效率提高。旋風分離器使進入的煙氣進行離心分離,將氣固兩相流中的大部分固體粒子分離下來,通過料腿進入返料裝置,繼而送回燃燒室,分離后的較清潔的煙氣經中心筒,流入連接煙道,最后進入尾部對流受熱面。每個旋風分離器有一個中心筒,中心筒為錐型,由δ=8mm,1Cr20Ni1 4Si2鋼板材料卷制而成。每個中心筒的重量通過焊在旋風筒外殼上的8個支座,支撐在鋼梁上,并墊有石墨板可沿徑向自由膨脹。

2 運行過程中出現的問題及原因分析

保德神東發電有限責任公司循環流化床鍋爐高溫絕熱旋風分離器中心筒設計存在缺陷,機組在運行過程中旋風分離器中心筒變形嚴重,導致分離效率下降,飛灰含碳量升高。甚至出現過中心筒脫落等重大事故,從而導致機組停運。

原因分析:

(1)安裝過程中,由于中心筒是拼裝的,吊耳的均勻度及外徑尺寸不一定完全一致,可能存在各個吊耳掛在支架上后,余有膨脹間隙的大小不一定均勻,有的吊耳偏外,有的吊耳偏內;

(2)運行過程中,由于中心筒迎風側受熱、受冷快,背風側受熱、受冷慢,導致筒體在膨脹或收縮時,各個方向的膨脹或收縮量不一致。經過幾次變化,吊耳與支架間隙會發生變化,有的吊耳外側擠靠在吊架上,導致向內膨脹受阻,有的吊耳內側擠靠在吊架上,導致向外膨脹受阻。膨脹受阻后,吊耳必然會擠壓筒體,導致筒體變形,吊耳變形,部分吊耳從吊架中脫出,從而導致中心筒脫落。

3 改造方案

3.1 中心筒結構改造

將原中心筒材質改為Cr25Ni20Mo MnSiNRe耐熱鋼鑄造而成,性能較優于1Cr20Ni14Si2材質,厚度為16mm厚,比原鋼板卷制的δ=8mm強度大大提高,運行中受熱脹、冷縮的變形量明顯減少。(如圖1)

中心筒上部500mm高設計為直段,直段外徑Φ3672,壁厚16mm,中心筒下段設計為錐筒,錐筒下口外徑仍為3300mm,壁厚16mm,筒體高度比原來增加200mm。

制作時中心筒分上、中、下三段,每段高度段長度月867mm,內一周分十片鑄造,現場吊裝拼接。

上段中心筒上部有一圈δ=25mm厚的筋板,寬度150mm,筋板與中心筒為一體鑄造而成,強度增加。

上圈筋板上方有16塊均布三角筋板,寬150mm,高120mm,厚16mm,在中心筒與上圈筋板間起加固作用,上圈筋板不僅起到加固筒體作用,還起到吊掛中心筒時,支撐整個筒體重量的作用。

筒體下部有兩圈厚度20mm,寬度35mm的筋板,起加固筒體作用。

3.2 安裝方式

中心筒吊掛采用自由吊掛,保留原32個吊架,再自制32個支架,支架采用Cr25Ni 20MoMnSiNRe材質鑄造而成,支架寬120mm,高120mm,長150mm,支架的厚度均為16mm,支架焊接在吊架上,采用A402焊條,三面滿焊牢固。(如圖2)

中心筒拼裝好后,靠中心筒的上圈筋板直接套放在支架上,筒體與支架間留有30～50mm膨脹間隙。

上圈筋板與支架不焊接,自由吊掛,即保證筒體重量均勻載到圓環上,又保證了筒體的自由膨脹。

這樣安裝后,筒體變形小,而且周向支撐牢固,由點支撐改為周向支撐,筒體永不會發生脫落現象。

3.3 澆注料施工

中心筒安裝完后,澆注料施工與原鍋爐廠設計相同,但要保留足夠的膨脹縫。在敷設澆注料前在中心筒外壁及中心筒頂部圈板上方鋪設厚度為40mm的硅酸鋁氈,以保證澆注料與筒體之間有40mm的膨脹間隙。(如圖3)

4 改造后的效果及結論

通過旋風分離器中心筒改造,消除了因中心筒設計缺陷而存在的問題,提高旋風分離器中心筒抗熱變形的能力。安裝方式改變后筒體變形小,而且周向支撐牢固,由點支撐改為周向支撐,支撐面擴大,筒體膨脹間隙擴大,筒體膨脹均勻,筒體不易變形而且不會發生脫落現象。

保德神東發電公司鍋爐旋風分離器中心筒改造后,未因中心筒脫落而導致停機事故,減少了機組非停次數,提高了機組運行時數的目的。

參考文獻

[1] WGF480/13.7-1型鍋爐產品說明書.