自重平衡式風(fēng)帽在300MWCFB機組上的成功應(yīng)用

山西國際能源集團宏光發(fā)電有限公司 張建樹

某電廠#1鍋爐原風(fēng)帽磨損嚴重，流化效果和均勻性差，出現(xiàn)局部結(jié)焦、超溫現(xiàn)象。床面結(jié)焦后，因風(fēng)帽凈流化范圍小導(dǎo)致大塊難以擾動起來，造成排渣不暢，影響機組負荷[1]，同時疏通和更換風(fēng)帽工作量大。通過對布風(fēng)板風(fēng)帽關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，將鐘罩出風(fēng)小孔縮小至合理范圍，增加布風(fēng)板阻力，提高出口風(fēng)速，增強風(fēng)帽流化效果和布風(fēng)均勻性，同時采用直接插拔式風(fēng)帽，風(fēng)帽與風(fēng)管間不采用任何形式的固定，風(fēng)帽直接套在風(fēng)管上，靠風(fēng)帽自重固定，方便風(fēng)帽檢修工作，大大降低檢修工作量。

1 原鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽運行狀況及存在問題

某電廠#1、#2鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產(chǎn)的循環(huán)流化床、亞臨界參數(shù)，一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，型號為DG1070/17.4—Ⅱ1。布風(fēng)板風(fēng)帽共2852只（單爐），分兩種：一種為四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽，鐘罩上開孔12個；另一種為中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽，鐘罩上開孔10個；四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽共安裝1428只，中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽共安裝1378只。

四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽風(fēng)管開孔φ7mm、共兩排24個，鐘罩開孔12mm×23mm、共一排12個；中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽風(fēng)管開孔φ7mm、共兩排24個，鐘罩開孔12mm×23mm、共一排10個；風(fēng)帽高157mm，斜向下8°出風(fēng)，風(fēng)帽底孔φ68，風(fēng)帽外徑φ93，壁厚δ=9mm，內(nèi)腔直徑φ75mm，風(fēng)管內(nèi)徑φ54，上下端外徑φ62mm，中間φ74mm，二道臺階處φ67mm，風(fēng)管頂端封閉，上端有二排小孔2×12孔φ7錯列布置，風(fēng)管安裝方式為風(fēng)管插入布風(fēng)板上預(yù)先焊接的套管內(nèi)，風(fēng)管下端在風(fēng)室內(nèi)與套管點焊，風(fēng)帽插入風(fēng)管二道臺階內(nèi)，風(fēng)帽底端與風(fēng)管點焊固定。

由于原風(fēng)帽磨損嚴重，已到更換周期，風(fēng)帽小孔磨損通流截面變大，布風(fēng)板空板阻力降低，嚴重影響風(fēng)室內(nèi)壓力分布、床上壓力波動狀況及床上各部位風(fēng)量分布，導(dǎo)致床料流化不均勻、局部結(jié)焦、風(fēng)室漏渣等問題，危害鍋爐安全穩(wěn)定運行。為保證鍋爐帶負荷時的正常運行，需加大流化風(fēng)量的投送，風(fēng)機電耗增加，廠用電量上升，鍋爐的經(jīng)濟性降低。

安裝方式上，風(fēng)帽與風(fēng)管安裝為風(fēng)帽底部與風(fēng)管點焊，由于風(fēng)帽與風(fēng)管受熱、受冷強度不同，風(fēng)帽與風(fēng)管膨脹量不同，點焊部位會被拉裂而開焊，風(fēng)帽逐漸脫落，導(dǎo)致風(fēng)室積渣嚴重，運行經(jīng)濟性下降并危及鍋爐安全運行。磨損風(fēng)帽檢修工作量大風(fēng)帽安裝難度高，且新安裝風(fēng)帽易脫落[2]。

風(fēng)帽、風(fēng)管結(jié)構(gòu)不合理，風(fēng)管上端壁厚太薄，磨穿后導(dǎo)致風(fēng)室漏渣，風(fēng)帽脫焊跳動后要歸位產(chǎn)生困難；風(fēng)帽外徑太小，只有φ93mm，對角線凈間距121mm 偏大，導(dǎo)致大塊難以擾動起來，排渣不暢，流化質(zhì)量也會差。

運行現(xiàn)狀，床料流化效果較差且床溫偏差較大，出現(xiàn)局部超溫、結(jié)焦現(xiàn)象，焦塊流動到放渣口附近易造成渣口堵塞，流入到渣管也會造成冷渣器嚴重堵渣，因此鍋爐運行過程中需安排專人疏通放渣管，工人勞動強度非常大，且危及鍋爐運行安全[3]。

2 鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽的選擇

根據(jù)某電廠燃煤特性，優(yōu)化選擇風(fēng)管小孔和風(fēng)帽小孔結(jié)構(gòu)尺。小孔流通截面太小，布風(fēng)板阻力提高明顯，風(fēng)帽小孔口風(fēng)速增加，流化效果和布風(fēng)均勻性改善。由于某公司燃煤比重大，布風(fēng)板阻力提高太多必然導(dǎo)致一次風(fēng)機出力增加、電耗增大、廠用電率升高、高負荷時一次風(fēng)機存在出力不足隱患。經(jīng)過反復(fù)試驗，結(jié)合某電廠燃煤特性最后確定選擇風(fēng)管小孔為22×φ6.7，風(fēng)帽小孔為10×10×18，如表1、表2所示。

改造后風(fēng)帽采用直接插拔式結(jié)構(gòu)，即風(fēng)帽與風(fēng)管間不采用任何形式的固定，風(fēng)帽直接套在風(fēng)管上；優(yōu)化選擇風(fēng)帽鐘罩重量。由于直接插拔式風(fēng)帽在風(fēng)管上的固定全部靠風(fēng)帽自重來實現(xiàn)。風(fēng)帽重量設(shè)計太輕，在運行中會發(fā)生跳動甚至脫落，直接影響到布風(fēng)板流化效果。結(jié)合某電廠燃用煤種及鍋爐流化風(fēng)量，參考同類型機組經(jīng)驗，通過計算分析確定風(fēng)帽鐘罩重量為5.8kg。

表1 風(fēng)帽流通截面設(shè)計

表2 布風(fēng)板風(fēng)帽選型試驗數(shù)據(jù)

表3 改造前后熱態(tài)布風(fēng)板阻力數(shù)據(jù)對比

改造后風(fēng)帽壁厚增加，提高了風(fēng)帽耐磨損性能，延長風(fēng)帽的使用壽命。改造后風(fēng)帽數(shù)量由約2852個（單爐）增加至2890個（單爐），即把前墻原堵住的風(fēng)帽全部重新開通，兩側(cè)墻堵住風(fēng)帽不變，風(fēng)帽安裝位置不變。

3 鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造前后阻力對比

鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造后，熱態(tài)布風(fēng)板阻力平均提高0.7kPa 左右，如表3所示。鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造后，增強了床料流化效果，有效緩解排渣、給煤困難問題；改善了床溫均勻性；減小風(fēng)帽磨損及水冷風(fēng)室進渣問題；同時降低了風(fēng)帽檢修工作量，是自重平衡式風(fēng)帽關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及成功應(yīng)用。