75t／h循环流化床锅炉的防磨措施.pdf

7 5 t ／ h循环流化床锅炉的 防磨措施 李楷 全勤俭z 1 ． 西安石油大学化学化工学院陕西 西安 7 1 0 0 6 5 2 ． 山西丰喜肥业 集团 股份有限公司临猗分公司 山西 临猗 0 4 4 1 O 0 【 摘要 】本文介绍了7 5 t ／ h 循环流化床锅炉在运行中存在的磨损问题 ，分析了磨 损的主要 原 因，并提 出了预 防措施 。 【 关键词 】循环流化床锅炉磨损分析防磨 1 工艺流程概述 丰 喜 集 团 临猗 分 公 司 的 两 台 B T 一 7 5 ／ 5 ． 3 一 M ／ O 循环流化床锅炉系 中温分离 、低 循环倍 率循 环流化 床燃煤锅炉。该锅炉为半露天布 置 ，由前部及尾部两个 坚井烟道 组成 ，前部竖井为悬挂结 构 ，四 4 4 I iim 8 I1T [g m 1 2oo8．o8 壁 由水冷壁组成 ， 自下而上为一 次 风 室 、密 相 区 、悬 浮 段 、蒸 发 管 、高 低 温 过热 器 及 高温 省 煤 器 。尾部竖井采用支架结构 ，布 有 低 温 省煤 器 及 管 式 空 气 预 热 器 。两竖井之间 由两个 并列旋风 分离器相连通 ，分离器下部为 回 送 装 置 。 该锅炉采用床 下点火 ，分级 燃 烧 。 正 常 运行 时 密相 区 为 湍相 区，床温控制在 8 6 0 o C 左右 ，在这 一 区域 ，燃 料中大部分 热量被释 放 。未 燃 烧 尽 的碳 粒进 入 悬 浮 段 ，在 二次风 配合 下继续燃 尽 ， 悬浮段 温度达 9 9 0 ℃左 右 。高温烟 气 夹带 固体粒 子依次 向上流经蒸 发 管 、高低 温过热器 和高低温省 煤器管束时 ，约 8 0 ％ 的热量被吸 收，当烟气降至 4 4 0 ℃左右后进人 旋风分离器进行气 固分离 ，分离 下来 的循环灰粒子大部分进 回送 装置 ，通过 回料器被送至密相区 继续燃烧 。从旋风分离器上来 的 烟气流经尾部竖井 ，热量被低温 省煤器和空气预热器吸收 ，烟温 降低至 1 4 0 o C 左右 ，经由除尘器除 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 去飞灰排放 。 2 该锅炉运行中存在的问题 炉膛前 竖井 的水冷壁完全采 用 耐火材料做 内衬 防磨 ，密相 区 采用氮化 硅结合 碳化 硅砖覆 盖 ， 稀相区采用磷 酸盐结合高铝质砖 覆盖。旋风分离器 内加速段 冲击 区及其人 口切 向烟道采用氮化硅 结 合碳化 硅砖焊 接螺栓 来 固定 ， 简体 内部采用磷酸盐结合高铝质 砖粘合 以上各种衬砖厚 度均为 5 0 mm 。 炉膛 内由下而上交叉紧密布 置 了蒸发 管层 、高温 过热器 层 、 低温过热器层 、高温省煤器层等 受热面 ，由于直接受到高速 、高 温烟灰气流 的冲刷 ，管壁磨损速 度较快 ，且锅炉用原料煤 中矸石 含 量越 大 时 ，磨 损 程 度 也 越 快 。 同时炉 内受热面 的布置和 固定装 置均存在不 同的缺陷 管排 中间 易形成烟气走廊 ，受热面中 的大 多数弯头迎风面等未考虑有效 的 整体 防磨措施 ，实际运行 中的磨 损问题 磨损的部位主要在炉 内受 热面 直接影响了锅炉长周期稳定 的安全运行， 使得非计划停炉率增 高和检修工作量增大 ，导致与之 配套的 1 0万吨 ／ 年单醇系统停车 不 断 ，严重 影 响企 业 的经 济 效 益 。 3 磨损原因分析与预防措施 经过 两年 多 的探 索和 实践 ， 并借 鉴同行 循环流化床锅 炉使用 的先进经验 ，采用了一些解决实 际磨 损问题 的措施 ，取得了明显 的效果。 3 ． 1炉 膛 内受热面 的磨损 分析 与预 防措 施 1 炉膛 内受热面概况炉膛 内受 热面包括蒸发管束 、过热器 管束 、高温省煤器管束， 均布置在 炉膛出口，蒸发管管径为 3 2 X 3 管束纵向布置 4 列 、横向6 0 排 ，材 质为2 0 g ；高温过热器管径 3 8 X 4 ， 横 向6 1 排 ，材质为 1 2 C r l Mo V；低 温过热器管径 4 2 X 4 ， 横向6 1 排， 材质为 1 5 C r Mo ；高温省煤器管径 4 2 X 5 ，横向6 1 排 ，材质为2 0 g 。 2 受热面管束磨损的原因分 析 a． 锅 炉燃 烧煤 种 热值过 低 ， 烟气 中飞灰浓度大 ，导致 冲刷磨 损 十分严重 。由于种种原 因我公 司 7 5 t ／ h循 环流化床锅炉入炉煤 的成灰性 不好 ， 可 磨性 系数 又较 小 ，煤矸石 较多， 颗粒又较 大， 级 配 比也不合适， 使得受热面磨损也 比较严重 ，经 常发生 由于磨损造 成 的锅炉爆管 泄漏故 障 ，所 以说 煤质 的好坏 ，对锅炉安全经济运 行至关重要 。 b ． 防磨措施不完善 ，主要表 现在所有弯头处和炉膛边缘 。由 于烟气流速较快 ，且弯管加工时 管壁较薄， 梳型挡板也未能起到较 好 的防磨作用 。原蒸发管 的直管 李楷 1 9 7 3 一河南沈丘人 ，1 9 9 8年 7月毕业于东北大学，化工工 艺工程师 ，西安石油大学化学工程硕士研究生在读 。 段 只有第一排迎风面设计 了防磨 护板 ， 因防磨 护板 为线 性接触 传 热 ， 受热不均匀， 防磨护板变形 ， 过 烧严 重， 未 起 到很好 的防磨 作 用 。第二 、三 、四排管束及 内弯 处磨损也很严 重， 多次 出现爆管。 另 外蒸发 管管壁 厚度 仅 3毫 米 ， 再 加 上 安 装 质 量 如 控 制 不 严 格 ， 纵 向顺列管束 出现错乱 ， ’ 也造成 磨损严重 。 c ． 操作人员调整一 、二次风量 过大也造成磨损加剧 。影响锅炉 受热面磨损有如下关系式 J C X X X 1 3 式中J 一管壁表面磨损量 g ／ m ； C磨损系数， 与飞灰特性、受 热面结构有关； 一 灰粒的碰撞机率； 一 飞灰浓度 g ／ m ； ∞一飞灰速度。 一般认为等于 烟气流速， m ／ s ； T一 时间 ，h ； 可 以看 出 ，当煤种 和受热面 结构型式 一定时 ，其磨 损量与飞 灰浓度的一次方成正 比，与烟气 流速的 3 次方成正比。说明磨损的 首要 因素是烟气流速 ，其次才是 飞灰浓度。 3 炉膛内受热面预防磨的措 施 a ． 对 于最 容易受磨 损蒸发管 部 位 ，所 有 直 管 段 迎 风 面全 部 增 装 半 圆形 防磨 护 瓦 ，所 有 弯 头 部 位 都 采 用 半 圆形 防磨 护 瓦 对 扣 包 裹 焊 接 ， 材 质 选 用 1 Cr 20 Ni 1 4Si 2。 过 热器顶层 、底层管迎风面 全部增装半 圆形防磨护瓦， 所有弯 头部位都 采用半 圆形 防磨护 瓦对 扣 包 裹焊 接， 材 质 选 用 1 Cr 2 0 Ni 1 4 S i 2 o 0 。 ． 0 8 ． 石油和化工设聋f 45 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ‘ 高温省煤 器顶层 、底层管迎 风面全部增装半圆形 防磨护瓦， 所 有弯头部位都采用半圆形防磨护 瓦 对 扣 包 裹 焊 接 ，材 质 选 用 1 Cr l 8 Ni 9 Ti 。 炉膛 出 口水冷壁管也是易受 磨损部位， 下部弯头采用浇注料 ， 直管迎风面部位采用加装半 圆形 防磨护瓦保护。 b ． 锅炉运行 中调整好一 、二 、 三次风量配 比，控制流化风速在 3 ． 5 4 m ／ s 较低范围内，保证蒸发 管处烟气流速在 5 ． 5 m／ s 左右。煤 种尽量选择热值较高， 中低等磨损 的烟煤 ，有利于降低 飞灰浓度减 少磨损 。 3 ． 2 炉膛防磨内衬砖的磨损、脱落 原 因分 析 与预 防措 施 1 炉膛防磨内衬砖的概况 炉膛 内衬砖从标高 4 0 8 0 mm 至 9 0 9 0 mm段 ，前 、后 、侧墙分 别 采 用 氮 化 硅结 合 碳 化硅 砖 覆 盖 ，从标高9 0 9 0 mm至 1 4 6 0 4 mm 段 ，前 、后 、侧墙分别采用磷酸 盐结合 高铝质砖覆盖 ，每块衬 砖 尺寸为 1 8 0 m m X 2 0 0 m m，用一个 螺柱和螺母来 固定 ，螺柱 、螺母 采用材质为 1 C r l 8 N i 9 T i 。 2 衬砖的脱落 、磨损原 因分 析锅炉的 四周水冷壁采用氮化 硅结合碳化硅砖和磷酸盐结合高 铝质砖覆盖 ，在 9 0 0 1 0 0 0 q C 的高 温下 出现腐蚀过热脱落问题 ，砖 与水冷壁 间产生间隙 ，使热灰窜 入缝 隙而产生膨胀 ，尤其在开停 炉过程 中，冷热膨胀 过快 ，甚至 会造 成大 面积衬砖鼓 包 、脱 落 ， 导致锅炉流化不 良， 下渣 口堵塞而 停 炉 。 3 炉膛 防磨 内衬砖 的脱落与 磨损采取措施 利用停炉机会， 取消 46 f 石 油 和 化 工 设 叠 ． 00。．。。 炉膛 四周水冷壁鼓包 的防磨 内衬 砖， 选用耐磨可塑捣打料 ，在水冷 壁膜片上焊 “ V”字型 6耐热不 锈钢抓钉， 间距 1 0 0 m m x l O 0 m， 在 炉内浇注 5 0 m m厚 。经几个月 的累 计运行考验，无脱落 、无深度磨损 痕迹 。采用可塑捣打料取代防磨 内衬砖 ，不易脱落，避免了因衬砖 脱落而造成的锅炉故障 ，使锅炉 机组 的运行可靠性大大提高。 3 ． 3 尾部竖井低温省煤器的磨损原 因分析 与预 防措 施 1 竖井低温省煤器概况 该锅炉的低 温省煤器为膜片 式结构 ，由 3 2 X 4 锅炉管共计 3 9 片组成，材质为 2 0 g 。 该省煤器 的蛇行管组成错列 布置 ，横 向节距 为 1 0 5 m m，纵 向节 距为6 0 m m，每片采用护板 、 空心梁 支撑来 固定 。支撑管组 的空心梁 一 端接至引风机入 口以便通风冷 却 。 2 低温省煤器的磨损原因分 析 根据流体惯性原理 ，烟气在 转入尾部竖井烟 道时 ，烟道靠 后 墙烟气流速高，灰浓度大，所以导 致烟道两侧弯头和靠后墙 五片直 管段迎风面磨损严重 ，泄露频繁 ， 直接影响了锅炉长期 、稳定 的安 全 运行 。 f 3 低温省煤器的预防磨损措 施 根据低 温省煤器弯头部位存 在 磨损现象 ，我们采取 了用半 圆 形 防磨护瓦对扣包裹焊接， 对所有 低 温省煤器顶上两层直管段全部 加装两块 9 0 。弧形防磨护瓦与鳍 片满焊 ，对靠后墙 的五片从上往 下全部加装两块 9 0 。弧形防磨护 瓦与鳍片满焊 ，并将烟道两侧弯 头用钢板遮挡防磨 。 4 结论 该锅炉原 每个 月至少泄漏 一 次 ，通过对以上部位的防磨改进 ， 现 已连续运行五个月未发生泄漏 运行三个多月时曾停炉对受热面 防磨部位进行了一次系统性检查 ， 未发现明显磨损 ，该炉产汽量正 常，达到了改造的预期 目的。这些 防磨措施 的实施 ，特别是对蒸发 管的防磨措施 ，可以降低其磨损 速度，延长其使用寿命。虽然循环 流化床锅炉只要运行就会磨损， 但 是 只要我们采取有效 的措施 ，尤 其 是在 安装或 大修更换 部件 时 ， 制定可行 的防磨措施 ，提高循环 流化床锅炉安全 、经济、长周期运 行是完全可能的， 而这要 比运行 中 发现磨损 问题再采取措施的效果 更好，效益更突出。 四口 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m