440?T/h CFB鍋爐中心筒改造

摘 要：針對440T/H CFB鍋爐由于分離器中心筒變形導致鍋爐返料回灰不暢，影響鍋爐穩定運行。該文從中心筒的制造方法，材料選擇及固定方式等方面分析了現有中心筒變形原因，并提出了改造方案。

關鍵詞：CFB鍋爐 中心筒 變形改造

中圖分類號：TK229.6文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0066-02

1 設備概括

神華鄂爾多斯煤制油是我國第一條百萬噸級煤直接液化項目，目前已成功運行多年。為綜合利用資源，保護環境，提高經濟效益，就地配套建設油灰渣、煤矸石、煤泥、洗中煤綜合利用動力中心，設置3×440 t/h CFB鍋爐+2×100 MW汽輪發電機組，既解決環保問題，同時為直接液化項目提供所需的蒸汽、電力、除鹽水，實現循環經濟戰略。其中3臺鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司開發設計生產的UG-440/10-M型CFB鍋爐，為高溫高壓、單爐膛、單鍋筒橫置、汽水自然循環、全鋼架、全懸吊結構、π型布置。鍋爐采用緊身封閉，在運轉層9m標高設置格柵平臺。爐膛采用氣密型膜式水冷壁；爐膛和尾部豎井煙道之間并排布置兩個蝸殼式絕熱型旋風分離器；尾部豎井煙道內布置兩級三組對流過熱器；過熱器下方布置四組省煤器及一、二次風各三組空氣預熱器，無再熱器。前墻均布4個給煤口、后墻布置2個返料口，底部布置4個排渣口。

2 運行情況

#1鍋爐自投用以來年運行均能達到設計的7500 h以上。運行初期1-3年間因磨損導致水冷壁管泄漏的停爐時有發生，為此先后進行了防磨噴涂、加裝防磨梁、加裝防側磨片等多項改造措施，取得了一定的效果，最長連續運行達到過210 d。2013年初在對#1鍋爐停爐檢查時發現右側中心筒出現變形，中心筒中及下段變為橢圓狀（如圖1），左側中心筒下部幾乎完全合攏（如圖2）。

但因檢修時間短、材料備件短缺未能進行中心筒的更換，將右側中心筒做了簡單的加強和防墜措施，左側中心筒下半部進行了切除同時也進行了防墜保護。啟動初期時因循環物料量少，左側中心筒被截短，左側分離器回料量減少，床溫上升緩慢，隨著投煤量加大有所緩解，鍋爐負荷能夠達到90%額定出力。但分離器返料波動較大，左側返料器溫度偏低60 ℃左右，分離器溫度偏低20 ℃左右，但阻力變化較小。

3 變形原因簡要分析

3.1 從中心筒制造工藝分析

目前中心筒的制造分兩種方法：當壁厚在8-12 mm時多使用鋼板卷制，材質為Cr25Ni20；超過12 mm多使用高鉻鎳耐熱鋼并添加稀有材料鑄造而成。我中心使用的中心筒恰好是由鋼板卷制，鋼板厚度為δ=10 mm。通過近些年同類型電廠使用情況來看，鋼板卷制的中心筒均出現了不同程度的變形，主要是因為受工藝限制鋼板卷制的中心筒壁厚普遍較薄，雖然使用了Cr25Ni20等耐熱鋼，但對于長期懸吊于接近1000 ℃環境下的大型部件來說強度仍顯不足，在鍋爐啟動時，中心筒整體受熱不均，停爐時受冷不均勻，尤其在發生水冷壁爆管等極端情況下，極易產生變形，成為橢圓形，插入深度越深越容易變形，中心筒直徑越大越容易變形。同時，壁厚過薄也不利于抗磨。

3.2 從筒體加強結構分析

我中心使用的中心筒插入深度為3800 mm，從中心筒下沿起，每隔900 mm設置一道加強圈，共設置3道，加強圈下部均布12個三角形的加強肋板，雙面焊接在中心筒和加強圈上。從實際變形情況分析，加強結構設置單薄三角形肋板數量明顯不足，從圖三中可以看出在相鄰的兩個肋板中間的加強圈變形尤為嚴重。由此可以看出，由鋼板卷制的中心筒加強結構的設計同樣重要，如加強圈厚度可再適當增加，三角型肋板改為上下兩圈圓錐板加強。

3.3 從懸吊結構分析

吊掛方式采用吊桿吊掛，中心筒由24個卡槽和24個吊架固定，由于卡槽強度不夠，卡槽易斷裂并脫離中心筒，導致中心筒易下移并產生偏斜，這也會使分離效率下降，并且此種卡槽連接方式，在中心筒受熱膨脹、受冷收縮時，卡槽與中心筒連接處脹縮受阻，脹縮頂拉力會使中心筒上部產生嚴重變形，同時卡槽易被扭斷，使中心筒下沉，嚴重時會導致中心筒脫落。

4 改造方案的選擇

針對中心筒變形原因的分析，通過周邊同類型電廠的調研，并對多家投標單位方案評選后，最終選用了山東煙臺通用風帽有限公司的方案，并由其進行安裝，具體方案如下：

（1）中心筒由鋼板卷制改為鑄造，厚度由原來的δ=10 mm增加到δ=16 mm，厚度增加，強度相應的有所提高。材料由1Cr25Ni20變為ZG40Cr26Ni20MoMnSiNRe，C由0.1%變為0.15%～0.2%，增加了Mn、N、Re微量元素，在合金中摻入少量Re能增大硬度，多用于制造長期耐受磨損的金屬零件，進一步提高中心筒的抗磨性能。

（2）筒體加強

筒體加強圈與筒體一體鑄造，厚度δ=20 mm，同時三角型的加強筋板增加到32塊，均勻焊接在加強圈上層，加強圈下層也增加32塊三角型加強筋，并與上層的錯開一定角度。加強圈共有3道，這樣筒體強度得到提高，抗變形能力更加可靠。

（3）固定方式改為自由吊掛的支承方式

自由吊掛是指中心筒通過上部大筋板安放在支架上的安裝方式，這種安裝方式大筋板與支架間為自由配合（無焊接等任何方式的固定），可以相對滑動，因此中心筒在受熱膨脹時或冷卻收縮時均不會受到較大的阻力發生變形。并且由于大筋板、三角筋板和中心筒為一體鑄造具有較高的強度，不會發生扭曲變形，具有良好的使用效果。

如圖5，筒體δ=16 mm厚，筒體上圈筋板為吊掛筋板δ=20 mm厚，寬度200 mm，與筒體一體鑄造而成強度很高，筋板上部配有32個均布的三角筋板，連接筒體與上圈筋板以增加上圈吊掛筋板的強度。上圈筋板的下平面上也均布32個三角筋板與筋板上平面三角筋板錯開布置，使上圈吊掛筋板的牢固度更強，不會發生上圈吊掛筋板走形彎曲等現象，這樣筒體偏斜也就不會發生。

5 改造效果

2013年6月份利用停工檢修機會，對中心筒進行了更換，單側中心筒更換工期6 d。啟動后使用效果良好，鍋爐各項參數恢復正常。2014年停爐檢查，中心筒結構完好，通過標記觀察，未發生明顯位移。 2014年6月份停工檢修期間計劃對另外兩臺鍋爐的中心筒進行統一更換。

6 結語

通過對我動力中心鍋爐中心筒變形改造分析，建議中心筒盡量鑄造，但要嚴格控制鑄造工藝，防止氣孔、沙眼的形成。中心筒的設計應充分考慮筒體的加強，以提高抗變形能力。中心筒的懸掛應充分考慮各種工況下的膨脹和位移，使用自由吊掛的方法。

參考文獻

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