循環(huán)流化床鍋爐返料器改造分析

張 飛 劉素艷 王麗輝

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城476600）

河南龍宇煤化工有限公司一期工程為年產(chǎn)50萬噸甲醇項目，動力廠使用的是四川鍋爐廠生產(chǎn)的3×130t/h高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐，型號為CG-130/9.81-MX9，采用高溫分離，鍋爐采用單鍋筒，自然循環(huán)，水冷高溫旋風(fēng)分離器，床下熱煙氣點火，膜式壁爐膛，前吊后支，全鋼架結(jié)構(gòu)，半露天布置，設(shè)計燃用煤種為無煙煤。

為保證水循環(huán)良好，鍋筒分別與膜式壁爐膛，兩排水冷屏，兩臺水冷旋風(fēng)分離器組成各自獨立的水循環(huán)回路，鍋筒采用橫向吊掛，內(nèi)部裝有旋流分離器，分離器頂部裝有梯形波形板分離器對汽水混合物作進(jìn)一步分離，整個水循環(huán)系統(tǒng)吊掛在鍋爐頂梁上，向下自由膨脹［1］。爐膛出口布置兩臺水冷旋風(fēng)分離器，鋼管與扁鋼焊接成膜式壁結(jié)構(gòu)，上部為直筒，下部為錐體，在分離器的下部布置非機械式“J”型返料器，通過流化方式實現(xiàn)返料燃燒，返料量通過壓差自動平衡，“J”型返料器通過立管、返料管與爐膛、分離器連接，并通過補償器實現(xiàn)自由膨脹。

鍋爐返料裝置為J型結(jié)構(gòu)，返料閥為高流率、低壓頭、小風(fēng)量自平衡回灰閥，返料閥松動風(fēng)采用一次冷風(fēng)，將循環(huán)物料由爐膛后墻送入沸騰層，使用過程中返料裝置的配風(fēng)管出現(xiàn)彎曲變形，返料不均勻造成堵塞［2］，影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行，造成了一定的經(jīng)濟損失，為徹底解決此問題，對此進(jìn)行技術(shù)改造，通過對返料器進(jìn)行改造，徹底避免了停運事故的發(fā)生。

1 改造原因分析

鍋爐返料裝置為技術(shù)較為落后的J型結(jié)構(gòu)（圖1），返料風(fēng)使用的是五根φ60×5的配風(fēng)管，每根配風(fēng)管上焊接25個φ18×3的小口徑管以便配風(fēng)，呈W型反吹出形成返料流化風(fēng)，將循環(huán)物料流化后送入爐膛，由于該結(jié)構(gòu)形式的返料風(fēng)管在運行中長期處于高溫環(huán)境（返料溫度為750～850℃），配風(fēng)管母管端固定在澆注料內(nèi)，盲板端并無任何固定措施，故該配風(fēng)管容易出現(xiàn)彎曲變形，造成了返料風(fēng)及松動風(fēng)配風(fēng)點少、風(fēng)量集中的缺點，結(jié)合高溫?zé)峄业牧鲃犹匦詠碇v，這種結(jié)構(gòu)形式容易造成返料不暢、返料不均勻、循環(huán)灰量不穩(wěn)定等情況，同時由于配風(fēng)管的固定端風(fēng)速較自由端高，引起固定端風(fēng)壓較自由端低，配風(fēng)的不均勻影響返料的連續(xù)穩(wěn)定，鍋爐運行工況有變動時容易造成返料堵塞。

盡管前期我廠對配風(fēng)管做過較多的加固和改造，但是由于配風(fēng)管工作環(huán)境溫度高，同樣出現(xiàn)了彎曲變形和風(fēng)管盲板脫落等現(xiàn)象，造成循環(huán)灰量不穩(wěn)定、不連續(xù)，最終造成停爐的事故。而對于循環(huán)流化鍋爐，返料系統(tǒng)的流暢和穩(wěn)定性是保證鍋爐穩(wěn)定運行的根本條件。改造后的布風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)運行時間長，檢修方便，使回料閥的布風(fēng)均勻、流化正常，避免了因配風(fēng)管變形、盲板脫落等原因造成的返料連續(xù)性差和結(jié)焦等現(xiàn)象，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、長周期、高負(fù)荷運行。

圖1

2 改造過程

改造后的返料器由布風(fēng)板、風(fēng)帽、風(fēng)室、返料管，舌形擋板，送風(fēng)管、落灰管組成（圖2）。

返料箱采用可靠性最好的淺U型自鎖結(jié)構(gòu)，保證返料流暢及運行可靠，返料床面尺寸為1460mm×600mm，床面上共布置179個風(fēng)帽，分為φ2.5mm和φ2.0mm的大、小孔兩種風(fēng)帽，每個風(fēng)帽上開12個小孔，分兩層錯列布置，風(fēng)帽材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，風(fēng)帽采用可更換帽頭結(jié)構(gòu)，如果長期運行風(fēng)帽有所磨損，方便更換。在返料箱前部的返料區(qū)布置100個φ2.5mm的大孔風(fēng)帽，在后部的松動區(qū)布置79個φ2.0mm的小孔風(fēng)帽，風(fēng)帽的布置簡單合理，確保無流化死區(qū)。

返料箱舌盒材質(zhì)為ZG4Cr26Ni4Mn3NRe，布置在距離床面高600mm的位置，兩端支撐在返料箱的兩側(cè)墻上。

圖2

返料床下的風(fēng)室用隔板隔成返料風(fēng)和松動風(fēng)，安裝時要保證其嚴(yán)密性。一臺鍋爐配置兩臺返料風(fēng)機，一用一備，使返料順暢、操作方便。返料風(fēng)機選用風(fēng)量為2 900Nm3/h，風(fēng)壓為30 000Pa的變頻羅茨風(fēng)機，風(fēng)帽小孔的風(fēng)速為51m/s，高于高溫?zé)峄疫_(dá)到氣力輸送的臨界流速，保證滿足使用要求。

返料風(fēng)母管為一根φ219×5的有縫鋼管，向上穿過運轉(zhuǎn)層后連接4根φ108×4的管子，分別為兩個返料箱的松動風(fēng)和返料風(fēng)，φ108×4的管子上面設(shè)置PN1.0 DN100的閘閥作運行時調(diào)節(jié)風(fēng)量之用。返料風(fēng)室及松動風(fēng)室各設(shè)置里一根φ76×4的放灰管，上面設(shè)置PN1.0 DN65的閘閥，防止風(fēng)室漏灰后影響返料風(fēng)和松動風(fēng)的流化。

鍋爐運行時只需打開送風(fēng)閥，使回灰暢通，負(fù)荷變動時，不需再次調(diào)節(jié)風(fēng)量，U型閥能根據(jù)回灰量的大小自動平衡，所以現(xiàn)場操作極其簡單。另外可通過放灰控制爐膛差壓，滿足燃燒要求。

3 改造效果

對于循環(huán)流化床鍋爐來講，返料系統(tǒng)的流暢和穩(wěn)定是鍋爐穩(wěn)定運行最根本的條件，改造后的返料裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠、運行時間長、檢修方便，避免了原結(jié)構(gòu)配風(fēng)管受熱彎曲變形、配風(fēng)不合理的現(xiàn)象，經(jīng)實踐檢驗使用效果良好，能徹底解決返料連續(xù)性差和結(jié)焦等情況，配合合理的料腿差壓、送風(fēng)壓力，使返料器長期安全可靠，保證鍋爐長周期、高負(fù)荷運行，給電廠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。

［1］趙明泉.鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1991.

［2］屈衛(wèi)東，楊建華，等.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運行［M］.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.