大型循环流化床锅炉风帽改造研究

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1、大型循环流化床锅炉风帽改造研究中国华能集团清洁能源技术研究院循环流化床锅炉技术部黄中2011年11月2日成都报告内容CFB锅炉风帽的功能作用CFB锅炉风帽的结构形式风帽常见问题与成因磨损烧毁漏渣风帽设计方法及要求风帽改造案例总结CFB锅炉风帽的功能作用冷态及运行时与布风板共同承托床料维持布风均匀、流化稳定避免出现流化死区防止大颗粒沉积产生合理阻力CFB锅炉风帽的结构形式最早的风帽形式孔板圆柱形风帽CFB锅炉风帽的结构形式早期应用的CFB锅炉风帽结构形式猪尾巴型风帽定向风帽剑型风帽钟罩型风帽风帽数量外孔尺寸布风均匀性磨损特性防漏渣性能使用周期柱形风帽多小好较轻一般一般猪尾形风

2、帽多—好最轻较好较长定向风帽多大较好较重弱较短箭形风帽少大较好较轻弱较短钟罩形风帽较少较大好轻好较长CFB锅炉风帽的结构形式目前应用的CFB锅炉风帽结构形式定向风帽及其改进形式钟罩式风帽及其改进形式风帽常见问题与成因磨损磨损普遍发生，运行条件决定风帽磨损不可避免磨损主要位置是外罩出口、顶部、芯管磨损与运行维护密切相关磨损因素分析磨损因素分析设计因素为了保证流化避免颗粒沉积，需要较大的动量动量越大，衰减的越慢↓传递给颗粒的动量越大↓对相邻风帽的冲击越大↓相互磨损越大磨损因素分析安装因素节距小，风帽布置数量多，布风越均匀上游风帽气流对下游风帽冲击越大，磨损越大设计、安装精度造成

3、下游风帽某一部分位于上游风帽射流流场中错列布置和顺列布置也有影响P.,Mirek,etal.CirculatedFluidizedBedTechnologyVIII（2005）ChemicalEngineeringandProcessing(2011)磨损因素分析磨损因素分析维护因素风帽定期进行更换维护频率煤质特性灰分、粒径分布、掺矸率运行因素是否大风量运行E=Kμd2U3风量增加15%，磨损增加50%风帽常见问题与成因烧毁烧毁是主因的无法通风冷却材质和制造不合格有一定影响烧毁与运行操作也有关烧毁因素分析烧毁的预防认识到风帽的恶劣工作环境选用性能更好的耐高温、耐磨损材料早期

4、采用ZG8Cr33Ni9N，高温使用发生组织变化，风帽脆性增加目前外罩多采用ZG8Cr26Ni4Mn3N、ZG40Cr25Ni20，性能有保证芯管多采用1Cr18Ni9Ti、CPH20、HHT点火、压火时选用合理的运行参数（通风冷却）启停机组加强对风帽的检修、疏通风帽常见问题与成因漏渣设计因素（结构、阻力特性）运行环境（流化风量、风温）运行维护（破损、脱落）危害严重（经济性、安全性、磨损加剧）漏渣因素分析锅炉大型化后炉膛的变化漏渣因素分析风帽阻力决定布风板阻力一定的阻力是保证锅炉正常运行的关键炉内流态化的稳定由布风板阻力和料层阻力两部分共同决定如果布风板阻力偏低，总阻力就会

5、出现不稳定状态某一操作气速下会出现三工作点某些区域气体以u（未充分流化）或u2（充分流化）速度通过一些区域气体以u1速度通过（固定床状态）漏渣因素分析漏渣因素分析综合成因单炉膛结构使用的大床面对风室压力均匀性有影响风帽阻力不足以克服风压、流量波动造成的床层不稳定流化较差区域的床料在炉内压力驱动下进入风帽造成漏渣解决途径合理的阻力（低负荷下的流化及布风均匀性）选择良好的风帽结构及参数实现风帽阻力与风速的独立避免风帽脱落合理控制燃料风帽设计方法及要求选择合理的阻力分布阻力越大，布风越均匀，但能耗相应增加布风板阻力占总阻力的1/3方可维持床层稳定运行风帽设计要求寿命长（外罩、芯管

6、）风帽结构及阻力特性优良，不漏渣检修维护便捷选择良好的及参数实现风帽阻力与风速的独立阻力和出口速度独立控制首选钟罩风帽具体项目具体分析，优化结构设计合理利用数值模拟软件重视制造加工和现场安装风帽设计方法及要求内蒙某厂4×200MWCFB锅炉锅炉型号SG-690/13.6-M451风帽改造案例问题表现四台锅炉自投产后普遍存在风室漏渣问题先后进行过四次改造试验改造后漏渣情况得到一定程度缓解，但始终没有得到彻底解决低负荷工况下风帽漏渣严重、磨损加剧，检修更换量大风帽改造案例风室结构等压绝热风室，一次风由四根支管进入床面尺寸22.74×3.53m风帽初始结构大直径逆流柱状风帽布风板

7、上均匀布置风帽2615个（节距170mm）布风板阻力3.8kPa（设计4.5kPa）芯管出口直径43mm，芯管壁厚6mm外罩下部均等布置有8个直径15mm的圆孔出口外罩材质为ZG8Cr26Mn7N，芯管材质为1Cr18Ni9Ti改造试验第一次改造试验原因分析：风帽阻力太小，芯管结构不合适改造方案：风帽芯管由向上开口（φ43×6）改为侧向开孔（三排24个φ8.5小孔）风帽头结构不变改造结果：布风板阻力提高至4.8kPa，风帽漏渣有所缓解风量低于280km3/h后布风板四周仍有漏渣现象机组停运后布风板前后3~4排风帽存