張俊劉家超

（華電四川發(fā)電有限公司內(nèi)江發(fā)電廠，四川 內(nèi)江241005）

一、鍋爐布風(fēng)板

內(nèi)江發(fā)電廠410-9.8/540-Pyrofow鍋爐（#11爐）為芬蘭奧斯龍公司生產(chǎn)制造的常壓、單汽包自然循環(huán)、戶外型循環(huán)流化床鍋爐，其布風(fēng)板采用Pyrofow公司開(kāi)發(fā)的豬尾形布風(fēng)板（圖1）。布風(fēng)板長(zhǎng)14米，寬7米，共澆注耐火材料23×6.5塊，每塊耐火材料長(zhǎng)600㎜，寬600㎜。

二、豬尾形風(fēng)帽

#11爐豬尾形風(fēng)帽用 Φ21.3×2.6㎜的1Cr18Ni9Ti鋼管做成，固溶溫度920℃。風(fēng)帽出風(fēng)口向上，管口與耐火層齊平。布風(fēng)板上共布置風(fēng)帽5441個(gè)，每塊耐火材料布置36個(gè)，風(fēng)帽通流面積總共1.11㎡。

圖1 豬尾形布風(fēng)板

豬尾形風(fēng)帽獨(dú)具的彎形噴嘴結(jié)構(gòu)，使得床料很難落入流化風(fēng)室，杜絕了床料對(duì)布風(fēng)板水冷壁的磨損，而且風(fēng)帽完全掩埋在耐火材料中，所以風(fēng)帽不會(huì)被燒壞、風(fēng)帽間不產(chǎn)生相互磨損，但是該風(fēng)帽特殊的結(jié)構(gòu)和安裝方式使其疏通更換工作非常困難。更換風(fēng)帽須將周圍耐火材料打掉，一是很容易傷到水冷壁管，二是粘結(jié)在鰭片上的耐火材料很難清理干凈，給火焊和電焊作業(yè)造成極大困難。如果更換數(shù)量較多則會(huì)影響到爐內(nèi)的其它工作。

2005年煤質(zhì)變化后#11機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，流化風(fēng)總風(fēng)量一般為50Nm3/s、風(fēng)室壓力13kPa、風(fēng)室溫度220℃。根據(jù)氣體狀態(tài)方程式將冷風(fēng)量轉(zhuǎn)化為熱風(fēng)量為90.29 Nm3/s。

①.速度計(jì)算公式

算出小孔風(fēng)速V=81.35m/s

②.干空氣密度計(jì)算公式

算出流化風(fēng)室內(nèi)空氣密度ρ=0.09kg/m3

③風(fēng)的動(dòng)壓計(jì)算公式

其中wp為風(fēng)壓 [kN/m2]、ρ為空氣密度[kg/m3]、v為風(fēng)速[m/s]

算出額定負(fù)荷時(shí)風(fēng)口出風(fēng)具有的動(dòng)壓wp=297.80kN/m2=297.80kpa=2.98bar。

#11機(jī)組在燃用設(shè)計(jì)煤種（南川煤）、風(fēng)帽較好的情況下，額定負(fù)荷時(shí)流化風(fēng)總風(fēng)量一般為42Nm3/s換化為熱風(fēng)量為75.85 Nm3/s，風(fēng)室壓力12kpa、風(fēng)室溫度220℃。得出風(fēng)帽噴嘴風(fēng)速為68.95m/s。

圖2 變形的豬尾形風(fēng)帽

所以，煤質(zhì)變差后#11爐在運(yùn)行中一次風(fēng)量偏大導(dǎo)致水冷壁磨損加劇、氧量偏大、飛灰含碳量高、一次風(fēng)機(jī)電耗增加。由于風(fēng)嘴向上，風(fēng)帽的擾動(dòng)能力不強(qiáng)，大塊的焦渣很難排除。高負(fù)荷時(shí)，當(dāng)風(fēng)帽堵塞及風(fēng)口變形嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)流化風(fēng)吹穿密相區(qū)的現(xiàn)象，造成流化不均勻；低負(fù)荷時(shí)，爐內(nèi)工況波動(dòng)大、流化差，爐膛容易結(jié)焦。

機(jī)組運(yùn)行中，高溫軟化的鐵塊等隨工況波動(dòng)會(huì)落入風(fēng)管造成風(fēng)帽堵塞。機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，床溫經(jīng)常超過(guò)920℃，風(fēng)帽風(fēng)口在高溫下發(fā)生軟化，風(fēng)口受耐火材料擠壓而變形（圖2）。

三、改造原因分析

1、使用時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)口變形多。

#11機(jī)組自1996年投產(chǎn)發(fā)電到2008年，#11鍋爐豬尾形風(fēng)帽已連續(xù)使用13年，風(fēng)口變形嚴(yán)重、爐膛流化不好、排渣困難，鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性受到較大影響。為保證爐膛排渣2007年年修更換了后墻及乙側(cè)墻風(fēng)帽1994個(gè)，但鍋爐的流化并沒(méi)有得到有效改善。

2、檢修難度大、人力物力及時(shí)間消耗大。

布風(fēng)板風(fēng)帽疏通需10人耗時(shí)一天，且每人按8個(gè)工、80元/工（2010年標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算，則每次疏通風(fēng)帽的人工費(fèi)為6400元。

#11爐布風(fēng)板堵塞率為3%，每塊耐火材料內(nèi)最多允許堵塞1.1個(gè)，所以當(dāng)每塊耐火材料內(nèi)風(fēng)帽堵塞超過(guò)1個(gè)時(shí)，必須將堵塞風(fēng)帽更換，需增大人力物力及時(shí)間的投入，這樣便影響了承壓部件的檢修及檢修工期。

表1 #11機(jī)組部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3、豬尾形風(fēng)帽更適合爐底中心排渣方式的CFB鍋爐，而我廠是爐膛兩側(cè)及后墻排渣方式的CFB鍋爐。

4、煤質(zhì)變差，不適應(yīng)煤種變化。

2005年入廠煤質(zhì)量開(kāi)始變差，入爐煤煤量增加，煤矸石和石塊增多。為保證鍋爐流化，流化風(fēng)增大，一次風(fēng)機(jī)耗電率增加。由于風(fēng)帽風(fēng)口向上，高負(fù)荷時(shí)水冷壁磨損加??；低負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)工況不穩(wěn)定，大塊焦渣很難排除，爐膛易結(jié)焦。

四、風(fēng)帽改造方案

2008年年修內(nèi)江發(fā)電廠對(duì)#11爐布風(fēng)板進(jìn)行了改造，將豬尾形風(fēng)帽更換成了圖3所示的鐘罩式風(fēng)帽：材質(zhì)Cr25Ni20MnHfMoSiNRe；風(fēng)管內(nèi)徑Φ28㎜、外徑Ф38，風(fēng)管上部帶密封的圓盤，便于密封及安裝固定；罩體共8個(gè)出風(fēng)孔，直徑Ф12，罩體高度130㎜、壁厚13mm、外徑Ф90，風(fēng)帽安裝時(shí)密封圓盤與耐火材料齊平，罩體與密封盤點(diǎn)焊一點(diǎn)，罩體間的出風(fēng)孔錯(cuò)開(kāi)避免影響出風(fēng)。改造后布風(fēng)板共有鐘罩式風(fēng)帽1774個(gè)。

圖3 鐘罩式風(fēng)帽

五、改造效果分析

1、機(jī)組帶負(fù)荷能力提高

改造后，機(jī)組能順利帶到滿負(fù)荷，床溫床壓能維持穩(wěn)定，高低負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)較大的渣塊能順利排出。滿負(fù)荷時(shí)的飛灰可燃物及排煙溫度與改造前無(wú)明顯變化，飛灰可燃物≤5%，排煙溫度在140℃左右。但是，由于機(jī)組臨界流化風(fēng)量、負(fù)荷波動(dòng)時(shí)一次風(fēng)的調(diào)節(jié)量等都發(fā)生了改變，造成機(jī)組剛運(yùn)行時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行能力不強(qiáng)，低負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)工況波動(dòng)頻繁。經(jīng)過(guò)運(yùn)行人員半年的摸索，機(jī)組最終能較經(jīng)濟(jì)地低負(fù)荷運(yùn)行，最低負(fù)荷能帶40MW/h。

2、對(duì)水冷壁管的磨損減小

改造協(xié)議書(shū)上指出“，改造后鍋爐承壓部件的磨損量在連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)為1000小時(shí)不超過(guò)0.27㎜（以原始管壁厚度5㎜左右的水冷壁管為依據(jù)進(jìn)行考核）”。

檢修期間，為檢驗(yàn)改造效果，在爐內(nèi)水冷壁易磨損區(qū)域取了兩點(diǎn)壁厚作為檢驗(yàn)數(shù)值——#11爐耐火材料上部4.5米，后墻左右第一根水冷壁管，壁厚分別為5.1mm和5.3mm。改造后機(jī)組第一次啟動(dòng)至停機(jī)期間，#11爐連續(xù)運(yùn)行了1848小時(shí)，經(jīng)測(cè)量?jī)蓹z驗(yàn)點(diǎn)壁厚分別為4.8mm和5.1mm，未超過(guò)協(xié)議允許的范圍。

2006～2007年#11爐水冷壁爆管3次，2009～2010年水冷壁爆管0次。

3、風(fēng)機(jī)耗電降低

表1#11機(jī)組部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

#11機(jī)組一次風(fēng)機(jī)功率1320kw。由表可知，改造后一次風(fēng)機(jī)每發(fā)一度電的用電量比改造前有明顯下降。

4、風(fēng)帽流化及排渣能力增強(qiáng)

改造后#11機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，流化風(fēng)總風(fēng)量一般為48Nm3/s換算成熱態(tài)為86.6848Nm3/s，風(fēng)室壓力 13KPa、風(fēng)室溫度220℃。改造后布風(fēng)板的通流面積為1.5㎡，由式2-1、2-2、2-3計(jì)算出鐘罩式風(fēng)帽小孔在額定負(fù)荷下射流風(fēng)速和具有的動(dòng)壓：

由計(jì)算知，改造后風(fēng)帽射流速度與改造技術(shù)協(xié)議中設(shè)計(jì)速度相當(dāng)，協(xié)議計(jì)劃安裝1668個(gè)風(fēng)帽、射流速度60.2m/s。由于風(fēng)帽小孔向不同方向射流，增強(qiáng)了床料的竄動(dòng)能力，所以爐膛流化及排渣得到了有效改善。

六、風(fēng)帽改造后出現(xiàn)的主要問(wèn)題及解決方法.鐘罩式風(fēng)帽長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，罩體與密封圓盤的焊點(diǎn)被磨掉造成罩體脫落，罩體內(nèi)的風(fēng)管失去罩體的保護(hù)后發(fā)生斷裂現(xiàn)象，造成大量的床料落入流化風(fēng)室。當(dāng)返回的床料積攢到一定程度后不但會(huì)阻礙送風(fēng)、堵塞風(fēng)帽、增加一次風(fēng)機(jī)電耗（表1中2010與2009年對(duì)比），還會(huì)磨損流化風(fēng)室內(nèi)水冷壁管，危及鍋爐的安全運(yùn)行。

所以，每次停機(jī)檢修都要對(duì)風(fēng)帽進(jìn)行檢查處理，一是疏通風(fēng)嘴，二是恢復(fù)脫落的罩體。對(duì)罩體內(nèi)風(fēng)管已斷裂的風(fēng)帽則用Φ38×5.6×95㎜的過(guò)熱器管焊接在密封盤上。

七、兩種風(fēng)帽在#11爐應(yīng)用中的比較

表2 兩種風(fēng)帽比較

結(jié)論

改造后，布風(fēng)板較好地適應(yīng)了煤質(zhì)的變化，保證了#11機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高了其經(jīng)濟(jì)性。機(jī)組運(yùn)行時(shí)流化風(fēng)能控制在合理范圍內(nèi)，降低了一次風(fēng)機(jī)電耗、避免了水冷壁過(guò)速磨損。隨著新風(fēng)帽使用時(shí)間的延長(zhǎng)也暴露出一些問(wèn)題，如罩體脫落、上部風(fēng)管斷裂、流化風(fēng)室進(jìn)床料等，所以要加強(qiáng)風(fēng)帽的檢修，提高檢修質(zhì)量，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【1】馮冰瀟,時(shí)貴玉.某電廠循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)板的風(fēng)帽改造[J].能源技術(shù),2009.