循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅解決方案比較

杜佳軍

（神華集團(tuán)循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)中心，陜西 西安 710065）

循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅解決方案比較

杜佳軍

（神華集團(tuán)循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)中心，陜西 西安 710065）

通過(guò)調(diào)查分析循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅問(wèn)題原因，確定了膜式壁水冷排渣管、埋管式水冷排渣管、水冷套式排渣管、內(nèi)襯耐火材料排渣管及外套管耐火材料排渣管等解決方案，并從排渣管外壁溫度、系統(tǒng)復(fù)雜性、設(shè)備可靠性、改造費(fèi)用成本等方面進(jìn)行綜合比較分析后，得出內(nèi)襯耐火材料排渣管及外套管耐火材料排渣管方案優(yōu)于其他解決方案，進(jìn)而在解決排渣管燒紅問(wèn)題基礎(chǔ)上，保證鍋爐設(shè)備可靠運(yùn)行。

循環(huán)流化床鍋爐；排渣管；燒紅；解決方案

循環(huán)流化床鍋爐入爐燃料在爐內(nèi)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的流動(dòng)及燃燒后，一部分作為飛灰隨煙氣經(jīng)尾部煙道排出并由除塵器捕集下來(lái)，另一部分較大的顆粒則從鍋爐下部排渣口排出成為底渣［1］。由于循環(huán)流化床鍋爐底渣溫度接近于爐膛燃燒溫度，流化床燃燒方式必須適時(shí)進(jìn)行排渣，因此其必須配備安全可靠的排渣系統(tǒng)［2］。排渣管作為循環(huán)流化床鍋爐排渣系統(tǒng)前端的關(guān)鍵部件，其安全可靠性直接影響著鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行［3］。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐排渣管由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理等原因出現(xiàn)了發(fā)熱燒紅等問(wèn)題，在惡化工作環(huán)境、加速周邊電子元件老化及增加散熱損失的同時(shí)，使鍋爐設(shè)備運(yùn)行存在嚴(yán)重安全隱患，為此在研究循環(huán)流化床鍋爐燒紅解決方案基礎(chǔ)上，通過(guò)比較分析確定了適宜的設(shè)備改造技術(shù)。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

圖1 循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅現(xiàn)象

循環(huán)流化床鍋爐常見(jiàn)排渣方式有側(cè)墻排渣和底部排渣2種，主要區(qū)別是鍋爐爐膛排渣口的開(kāi)孔位置不同，也導(dǎo)致了排渣管的結(jié)構(gòu)形式有所差異［4］。其中側(cè)墻排渣方式一般采用的是L形排渣管，而底部排渣方式則多為直管排渣管，2種排渣方式工程實(shí)踐使用中各有優(yōu)缺點(diǎn)，但排渣管大都存在發(fā)熱燒紅等問(wèn)題［5］（見(jiàn)圖1）?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐排渣管常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有光管式、水冷式、絕熱式3類(lèi)，其中水冷式排渣管又分為膜式壁、埋管式和水冷套3種，絕熱式排渣管又分為內(nèi)襯耐火材料和外套管耐火材料2種。目前對(duì)側(cè)墻排渣方式循環(huán)流化床鍋爐光管式、水冷式、絕熱式3類(lèi)排渣管都有使用，而底部排渣方式循環(huán)流化床鍋爐多采用的是光管式排渣管，其中出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象的主要為光管式排渣管。

2 問(wèn)題分析

循環(huán)流化床鍋爐一般設(shè)計(jì)采用的多為光管式排渣管，其主要由耐高溫不銹鋼管道制作而成，當(dāng)鍋爐爐膛排渣口排出的高溫底渣（900℃左右）進(jìn)入排渣管后，在無(wú)有效冷卻和隔熱措施下就使得排渣管出現(xiàn)了發(fā)熱燒紅現(xiàn)象［6］。循環(huán)流化床鍋爐排渣管一般由上灰渣閥、排渣管、下灰渣閥、膨脹節(jié)和錐段5部分組成（見(jiàn)圖2），其中出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象的主要為排渣管和錐段部位。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠循環(huán)流化床鍋爐排渣管均實(shí)施過(guò)相關(guān)設(shè)備技術(shù)改造，但由于缺乏系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮排渣管有時(shí)仍存在發(fā)熱燒紅等問(wèn)題，由此直接影響鍋爐設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 循環(huán)流化床鍋爐排渣管結(jié)構(gòu)

3 解決方案

a.膜式壁水冷排渣管

膜式壁水冷排渣管由多根膜式水冷管?chē)坪附佣桑ㄒ?jiàn)圖3），每根水冷管外壁向排渣管內(nèi)側(cè)焊接固定有鰭片，鰭片上整體敷設(shè)一定厚度耐火材料后形成圓形通道供高溫底渣流通。膜式壁水冷排渣管水冷管管子材質(zhì)一般采用20G，內(nèi)壁耐火材料為耐磨澆注料。膜式壁水冷排渣管可徹底解決排渣管燒紅問(wèn)題，但其改造費(fèi)用較高且易發(fā)生漏水現(xiàn)象，漏水后現(xiàn)場(chǎng)處理困難。

b.埋管式水冷排渣管

圖3 膜式壁水冷排渣管

圖4 埋管式水冷排渣管

埋管式水冷排渣管采用管道內(nèi)敷耐火材料及埋入水冷管方式制作而成（見(jiàn)圖4），多根水冷管以環(huán)形縱向方式布置在內(nèi)側(cè)且上下端接入水冷集箱，同時(shí)管子之間布置有抓釘以固定耐火材料。埋管式水冷排渣管水冷管管子材質(zhì)多選用20G，耐火材料為耐磨澆注料。埋管式水冷排渣管可徹底治理排渣管燒紅現(xiàn)象，但設(shè)備制造難度較大及工藝復(fù)雜，易發(fā)生耐火材料脫落進(jìn)而磨損水冷管問(wèn)題。

c.水冷套式排渣管

水冷套式排渣管由2根直徑不同的圓形鋼管嵌套形成（見(jiàn)圖5），其夾層為環(huán)形水流通道且上下連接有集箱，同時(shí)內(nèi)管內(nèi)壁敷設(shè)有一定厚度耐火材料。水冷套式排渣管選用材質(zhì)為普通碳鋼或不銹鋼，耐火材料為耐磨澆注料。水冷套式排渣管可解決排渣管燒紅問(wèn)題，但存在加工制造困難、耐火材料脫落后磨損內(nèi)管進(jìn)而出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，漏水后現(xiàn)場(chǎng)處理困難。

d.內(nèi)襯耐火材料排渣管

圖5 水冷套式排渣管

內(nèi)襯耐火材料排渣管一般采用310S耐高溫不銹鋼管道及其內(nèi)部敷設(shè)有一定厚度耐火耐磨澆注料制成（見(jiàn)圖6），由于受耐火材料施工工藝限制，排渣管需根據(jù)實(shí)際情況分段制作、整體組裝，其中重點(diǎn)應(yīng)做好排渣管接口處耐火材料膨脹與密封等工作。內(nèi)襯耐火材料排渣管可有效解決排渣管燒紅問(wèn)題，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)改造施工簡(jiǎn)單及造價(jià)費(fèi)用低，但排渣管堵塞后不能使用敲擊方式進(jìn)行疏通。

圖6 內(nèi)襯耐火材料排渣管

e.外套管耐火材料排渣管

外套管耐火材料排渣管是在光管式排渣管外部增加1根外套管及中間夾層灌入耐火保溫材料制成，其外套管可選用普通碳鋼或不銹鋼，但內(nèi)管必須使用耐高溫不銹鋼，耐火保溫材料采用輕質(zhì)保溫澆注料。外套管耐火材料排渣管可有效治理排渣管燒紅現(xiàn)象，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)改造施工簡(jiǎn)單及造價(jià)費(fèi)用低，但排渣管內(nèi)管由于長(zhǎng)期與高溫灰渣接觸易出現(xiàn)變形等現(xiàn)象，因此對(duì)鍋爐運(yùn)行排渣有一定影響。

4 方案比較

針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅問(wèn)題解決方案，現(xiàn)從排渣管外壁溫度、系統(tǒng)復(fù)雜性、設(shè)備可靠性、改造費(fèi)用成本、使用壽命及堵渣難以處理程度等方面進(jìn)行綜合比較分析，最終推薦采用內(nèi)襯耐火材料排渣管和外套管耐火材料排渣管方案解決其燒紅問(wèn)題，由此在解決問(wèn)題及保證設(shè)備長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)改造施工簡(jiǎn)單及成本費(fèi)用低目的，排渣管燒紅解決方案比較分析見(jiàn)表1。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐排渣管錐段部位燒紅現(xiàn)象，鑒于存在問(wèn)題和原因及設(shè)備結(jié)構(gòu)類(lèi)似，建議結(jié)合內(nèi)襯耐火材料或外套管耐火材料方式進(jìn)行治理，具體方法可參照排渣管解決方案進(jìn)行實(shí)施。

表1 循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅解決方案比較

5 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中排渣管燒紅現(xiàn)象普遍存在，其主要原因是設(shè)計(jì)采用光管式排渣管無(wú)有效冷卻及隔熱措施，為此從冷卻方面得出了膜式壁水冷排渣管、埋管式水冷排渣管及水冷套式排渣管解決方案，從隔熱方面確定了內(nèi)襯耐火材料排渣管、外套管耐火材料排渣管治理方案，由此可有效解決循環(huán)流化床鍋爐排渣管存在的發(fā)熱燒紅問(wèn)題。對(duì)于上述循環(huán)流化床鍋爐排渣管燒紅解決方案，通過(guò)從排渣管外壁溫度、系統(tǒng)復(fù)雜性、設(shè)備可靠性及改造費(fèi)用成本等方面比較分析，得出內(nèi)襯耐火材料排渣管和外套管耐火材料排渣管方案優(yōu)于其他解決方案，并且具有現(xiàn)場(chǎng)改造施工簡(jiǎn)單及費(fèi)用成本低等特點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)各電廠循環(huán)流化床鍋爐可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在進(jìn)一步完善改造技術(shù)方案基礎(chǔ)上實(shí)施相關(guān)治理工作，最終保證鍋爐排渣管設(shè)備長(zhǎng)周期安全、可靠運(yùn)行。

［1］蔣敏華，肖 平.大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［2］黃志全，李石德.480 t／h循環(huán)流化床鍋爐排渣系統(tǒng)改造［J］.廣西電業(yè)，2013，18（4）：101－102.

［3］連 虎，馬云飛，冷 杰.410 t／h循環(huán)流化床鍋爐排渣系統(tǒng)技術(shù)改造［J］.東北電力技術(shù)，2009，30（6）：15－16.

［4］路春美，程世慶，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2003.

［5］陳海榮，游東馥.循環(huán)流化床鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題分析及對(duì)策［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（9）：18－21.

［6］李樹(shù)平，謝東建.2×135 MW循環(huán)流化床機(jī)組冷渣器排渣管故障排除淺析［J］.現(xiàn)代制造，2009，14（30）：202－204.

Study on Solutions Comparison of Circulating Fluidized Bed Boiler Slag Tube Burning

DU Jiajun
（Shenhua Group CFB Technology R＆D Center，Xi'an，Shanxi 710065，China）

Through investigation and analysis reasons of deslagging pipe burn for circulating fluidized bed boiler，the solutions are de?termined by membrane walls water?cooled sullage pipe，embedded pipe type water?cooled sullage pipe，lining refractory sullage pipe and outer thimble refractory sullage pipe.Sullage pipe is comprehensively compared from outside－wall temperature，system complexity，equipment reliability and improvement cost.The conclusion shows that solutions of lining refractory sullage pipe and outer thimble refractory sullage pipe are superior to others.These solutions can solve the problems of slagging burning，ensure the boiler safe and stable operation.

CFB boiler；slag；burning；solutions

TK229.66

A

1004－7913（2016）10－0027－03

杜佳軍（1983），男，學(xué)士，工程師，主要從事循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)技術(shù)研究及管理工作。

2016－06－27）