1089T/H循環(huán)流化床鍋爐中心筒掉落原因分析及改進方案

練純青+楊志榮+韓文錄

摘 要：中心筒是循環(huán)流化床旋風分離器的重要部件，中心筒變形、脫落不僅影響分離器分離效率，嚴重時影響鍋爐的安全運行。針對我廠分離器中心筒在運行中產(chǎn)生的各種問題，分析原因并進行技術整改，取得了良好效果，以供探討借鑒。

關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；中心筒；掉落分析；改進方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.040

0 引言

我廠兩臺2*1089t/h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，采用三臺汽冷式旋風分離器。分離器中心筒原設計耐熱鋼板卷制而成：規(guī)格為Φ4149×12mm，筒體高度為6343mm，材質為RA253MA。該材料非完全奧氏體耐熱合金，具有很高的強度和極佳的耐氧化性和耐熱的性能。

1 中心筒變形脫落情況

中心筒原先卷制的耐熱不銹鋼板換成高強度、耐高溫耐腐蝕性材質的加厚鑄造中心筒；鑄造中心筒材質Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚：δ=16mm。外徑由原來的Φ4149mm縮小至Φ4000mm，長度為6320mm。旋風分離器中心筒的連接方式由固定式改成自由吊掛式。自由吊掛是將與中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上無任何固定方式，這種安裝方式可以相對滑動，中心筒不會因熱脹冷縮受阻而發(fā)生變形。

2015年1月份1號鍋爐D級檢修期間發(fā)現(xiàn)中心筒出現(xiàn)入口稍微變形，出口立焊縫出現(xiàn)開焊。為了防止中心筒固定架處于高溫運行環(huán)境，采取了在筒體外側底口上200mm處加裝一道加強筋板。

2015年12月1號機組進行C級檢修期間發(fā)現(xiàn)，12中心筒支撐牛腿脫落，筒體出現(xiàn)嚴重傾斜，且入口嚴重變形。采取了在筒體外側底口上200mm處第四節(jié)和第五節(jié)焊口上100mm處分別加裝一道加強筋板處理。焊縫開焊處貼鋼板加強焊接處理，母材不規(guī)則裂紋采取了補焊后加裝立筋板焊接處理。2016年8月1日14時45分1號爐因12、13分離器中心筒掉落故障停機。

2 掉落原因分析

（1）分離器處于超高溫狀態(tài)運行：原鍋爐設計摻燒煤矸石，正常運行時分離器入口煙溫在900℃左右；后響應國家節(jié)能減排號召大量摻燒煤泥后，大量細煤泥顆粒進入分離器二次燃燒，使分離器在高負荷時煙溫急劇上升至1000℃左右。（2）煙氣的影響：分離器入口煙道高度為10m，中心筒在分離器內(nèi)插入凈高度為4.55m，高流速煙氣的沖擊力對中心筒筒體變形影響相當大，使筒體入口變形開始于筒體迎風面處。（3）中心筒未設計膨脹限位裝置：實際運行膨脹方向與設計膨脹存在偏差，受熱的耐火材料下沉，擠壓中心筒大筋板，致使中心筒大筋板變形，中心筒為吊掛非固定式支持，中心筒嚴重變形在無限位裝置發(fā)生脫落。（4）尾部負壓影響：中心筒入口變形嚴重導致通流面積嚴重縮小，在負壓作用下，筒體入口向三角形趨勢發(fā)展越嚴重，最終入口變形成三角形閉合形狀。（5）中心筒吊掛密封設計結構不合理：在實際運行過程中由于巖棉從錐筒和中心筒之間脫落，密封作用失效，形成通路，高溫煙氣從中心筒外圓穿過，錐筒、支架與中心筒大筋板長期處于高溫狀態(tài)，造成錐筒變形、支架與錐筒焊縫析碳氧化脫落開裂、中心筒大筋板承重能力下降。另在高溫狀態(tài)下長時間運行，由于耐火材料施工過程中抓釘、焊接的鋼筋網(wǎng)，因超溫后強度不足以承受耐火材料的重量，造成中心筒上邊緣耐火材料整體下墜導致中心筒膨脹受阻，澆注料逐漸脫落，掉落在中心筒外壁與錐筒中間，在熱脹冷縮的作用力下，中心筒慢慢向內(nèi)側變形，空間加大，耐火材料在重力作用下，繼續(xù)下沉，惡性循環(huán)，中心筒變形嚴重，錐筒變形，上部密封遭到破壞，加劇中心筒外側竄火，在高溫煙氣作用下，導致支架與錐筒之間產(chǎn)生裂紋，長時間受重力和熱脹冷縮的擠壓，導致支撐護板及中心筒嚴重變形，支架與支撐護板完全開裂無法支撐中心筒而導致筒體掉落。

3 改進方案

（1）由于中心筒與分離器間隙密封不良，存在密封澆注料及巖棉容易脫落的問題。采用雙層密封，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合；第二層密封在中心筒與分離器下沿結合處增加環(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，防止串煙氣。（2）由于中心筒直徑大壁厚薄，強度不夠，需要用加固肋保持強度。筒體在上部增加一道大筋板，第二節(jié)筒體外壁加裝一道大筋板，中心筒筒體外壁加裝四道加強筋板。（3）防止支撐支架的焊縫開裂脫落，原中心筒支撐支架采用單邊焊接方式，現(xiàn)支撐支架改為雙面焊接結構，即支架穿過吊掛錐形板雙面滿焊。（4）中心筒的固定方式為自由吊掛。自由吊掛是將與中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上無任何固定方式，這種安裝方式可以相對滑動，中心筒不會因熱脹冷縮受阻而發(fā)生變形。（5）為了有效保護中心筒支撐支架，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。為了防止煙氣短路，中心筒支撐架（牛腿式）焊接完后使用扇形板連接成一體，與中心筒大筋板緊密結合。（6）在實際運行中，鉻鎳合金鑄件中心筒長期處于高溫運行環(huán)境，容易受膨脹擠壓，熱脹冷縮變形使分離器分離效率下降。因此造成尾部煙道中固體顆粒的增多，會使尾部受熱面管磨損加劇。為了徹底解決此問題，方案一可將中心筒引入蒸汽改為汽冷中心筒，方案二將中心筒引入二次風改為風冷中心筒，但此二種方案國內(nèi)目前尚無應用實例。（7）為減小水平煙道出口煙氣直接沖刷中心筒，引起中心筒迎風面變形，在水平煙道出口處打斜墻，即對分離器入口煙道進行縮口處理，使水平煙道出口煙氣環(huán)向進入分離器，避免直接沖刷中心筒外壁，從而減輕對中心筒的沖刷磨損和變形。

參考文獻：

[1]盧嘯風.大型循環(huán)流化床鍋爐設備與運行[M].北京：中國電力出版社，2006（02）.

[2]馮長青.高溫旋風分離器中心筒存在的問題及改進措施[J].華電技術，2009（07）：39-41.

[3]蔣敏華，肖平.大型循環(huán)流化床鍋爐技術[M].北京：中國電力出版社，2009（07）.

[4]俊凱，岳光溪，呂俊復.循環(huán)流化床燃燒鍋爐[M].中國電力出版社，2003.

[5]程強，施憲明，云山.循環(huán)流化床中心筒技術改造[J].鍋爐技術，2008.endprint