周亭亭 石東平

【摘 要】?jī)?nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司UG-480/13.7-M循環(huán)流化床鍋爐，由于當(dāng)初布風(fēng)板及風(fēng)帽設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，造成機(jī)組運(yùn)行中爐膛布風(fēng)板阻力小，出現(xiàn)流化不均、結(jié)焦現(xiàn)象;飛灰底渣含碳量較同類型機(jī)組偏高;風(fēng)帽磨損嚴(yán)重，造成水冷風(fēng)室進(jìn)渣，運(yùn)行工況不斷惡化;風(fēng)機(jī)電耗增加，鍋爐受熱面存在磨損等問題;經(jīng)過對(duì)風(fēng)帽進(jìn)行了技術(shù)改造后，改善了流化狀況，降低了受熱面磨損，延長(zhǎng)風(fēng)帽使用周期，提高了鍋爐的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐;布風(fēng)板;風(fēng)帽

1改造前基本情況

內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司（以下簡(jiǎn)稱烏達(dá)電廠）兩臺(tái)鍋爐是無(wú)錫鍋爐廠早期產(chǎn)品，鍋爐布風(fēng)板布風(fēng)板的橫斷面為15330×3700 mm2，水冷管屏的管子直徑φ76×10mm，節(jié)距160mm，材料：20G，其上布置2130只內(nèi)嵌逆流柱型風(fēng)帽，風(fēng)帽采用耐磨高溫合金精密鑄造并具有防漏功能，風(fēng)帽的橫向和縱向節(jié)距皆為160mm。

2013年針對(duì)設(shè)備存在的問題，利用機(jī)組檢修期間通過技改工程對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造。布風(fēng)裝置改造后燃燒優(yōu)化調(diào)整通過總風(fēng)量、一二次風(fēng)配比、上下二次風(fēng)配比、運(yùn)行床壓等參數(shù)的調(diào)整，將最高點(diǎn)床溫控制到960℃以內(nèi)，平均床溫降低10℃以上，較改造前降低明顯;流化風(fēng)量由改造前的220000Nm3/h降至175000Nm3/h;氧量由原來(lái)的甲側(cè)4.0%，乙側(cè)3.7%降至甲側(cè)3.3%，乙側(cè)2.5%;NOx排放值由改造前的330mg/Nm3，降至230mg/Nm3。三大風(fēng)機(jī)的總電流（一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)）平均值為390A，對(duì)比改造前的434A，降低了44A;

改造后幾年，機(jī)組一直處于高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽出現(xiàn)不同程度的磨損。并且在機(jī)組檢修期間，風(fēng)帽的檢修工作量較大，風(fēng)帽損壞數(shù)量呈上升趨勢(shì)。并且風(fēng)帽芯管有脫落或磨損的情況發(fā)生;2015-2016年相繼對(duì)機(jī)組回料閥及分離器入口煙道進(jìn)行優(yōu)化改造，改造后爐膛返料量增加，鍋爐床溫降低，石灰石投入量降低，但是返料量增加后對(duì)爐膛風(fēng)帽的磨損加劇，而且冷渣器噴渣嚴(yán)重，多次燙傷檢修人員。2018年后，#1、2鍋爐相繼發(fā)生了因風(fēng)帽磨損，芯管斷裂造成的水冷風(fēng)室進(jìn)渣問題，導(dǎo)致#1.2鍋爐運(yùn)行參數(shù)異常，床溫較高，機(jī)組負(fù)荷受限，影響機(jī)組發(fā)電量;另外，風(fēng)帽和芯管磨損脫落后，布風(fēng)板阻力特性發(fā)生改變，布風(fēng)均勻性降低造成鍋爐床溫分布偏差升高，爐內(nèi)干法脫硫用石灰石粉投入量增加，生產(chǎn)成本提高，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性降低。

2改造的理論依據(jù)

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流態(tài)化的穩(wěn)定由水冷風(fēng)室布風(fēng)板壓降和料層壓降兩部分共同決定，水冷風(fēng)室布風(fēng)板壓降與氣體速度u的平方成正比，而料層壓降在流態(tài)化以后隨u增大而減小。如果水冷風(fēng)室布風(fēng)板阻力偏低，風(fēng)室壓力就會(huì)如圖1所示，出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)為在某一操作氣速下出現(xiàn)三種工作點(diǎn)，布風(fēng)板上某些區(qū)域氣體以u(píng)2通過，形成氣相通道而另外一些區(qū)域氣體以u(píng)1通過，作為固定床無(wú)法流化固體顆粒層，而當(dāng)脈動(dòng)壓力增值大于水冷風(fēng)室布風(fēng)板阻力時(shí)，床料就會(huì)漏入風(fēng)室。因此給通過布風(fēng)板的氣流以一定阻力，能使布風(fēng)板具有均勻的氣流速度分布，取得良好的流化工況，并維持流化床層的穩(wěn)定。

采用合理結(jié)構(gòu)的風(fēng)帽，能夠優(yōu)化布風(fēng)板的阻力特性，減少風(fēng)帽磨損，降低流化不良造成的結(jié)焦等風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

一般循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)布風(fēng)板的開孔率3～5%，進(jìn)一步減小風(fēng)帽小孔尺寸，會(huì)造成高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，流化風(fēng)量進(jìn)一步降低。鍋爐運(yùn)行時(shí)，當(dāng)通過調(diào)整二次風(fēng)量無(wú)法滿足燃燒所需總風(fēng)量要求時(shí)，需要通過增加流化風(fēng)量的方式提高總風(fēng)量;進(jìn)一步提高流化風(fēng)量，水冷風(fēng)室布風(fēng)板阻力會(huì)進(jìn)一步提高，從而造成一次風(fēng)機(jī)電耗加大。因此，布風(fēng)板優(yōu)化的條件（1）額定工況下，當(dāng)流化風(fēng)量滿足正常流化需要，通過二次風(fēng)調(diào)整能夠達(dá)到鍋爐燃燒所需總風(fēng)量的要求;（2）大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍋爐額定工況下布風(fēng)板約占床層總阻力（布風(fēng)板阻力加料層阻力）的1/3，才能維持床層的穩(wěn)定運(yùn)行。

解決床料進(jìn)入水冷風(fēng)室，能夠優(yōu)化布風(fēng)板的阻力特性，降低流化不良造成的結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3改造方案

烏達(dá)電廠通過調(diào)查走訪無(wú)錫鍋爐廠和周邊循環(huán)流化床鍋爐電廠，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，確定了冷渣器噴渣和床料進(jìn)入水冷風(fēng)室的解決方案：

1.（1）風(fēng)帽的芯管與布風(fēng)板鰭片連接部位進(jìn)行滿焊，保證嚴(yán)密性;（2）將水冷風(fēng)室頂部輕質(zhì)保溫料進(jìn)行拆除，將芯管與布風(fēng)板鰭片進(jìn)行焊接;（3）將風(fēng)帽芯管加裝1個(gè)套管，套管與布風(fēng)板鰭片進(jìn)行滿焊，風(fēng)帽芯管與套管進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

2.在不改變風(fēng)帽出風(fēng)孔數(shù)量、大小及傾斜角度的前提下，取消原有風(fēng)帽頂部的開孔與進(jìn)風(fēng)管堵頭焊接的固定設(shè)計(jì)。將風(fēng)帽的頂端四周設(shè)計(jì)增加8mm高的圓周狀凸臺(tái)。運(yùn)行中灰渣在風(fēng)帽頂部流化速度降低，解決風(fēng)帽外罩與進(jìn)風(fēng)管堵板固定焊接部位的磨損、脫焊現(xiàn)象，消除風(fēng)帽固定方式的隱患。

3.改變布風(fēng)板下渣管高度，將原來(lái)的下渣管高度13cm調(diào)整到18cm

4改造后運(yùn)行情況

2020年烏達(dá)電廠利用機(jī)組大修分別對(duì)#1、2鍋爐爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽和芯管進(jìn)行改造，改造后效果較好。目前，#1、2機(jī)組未出現(xiàn)床料進(jìn)入水冷風(fēng)室和冷渣器噴渣的問題。機(jī)組各運(yùn)行參數(shù)控制在規(guī)程范圍內(nèi);有效降低了設(shè)備維修工作量，提高維修效率，減少設(shè)備的維護(hù)成本（修復(fù)耐火材料、人工成本、放渣成本、水冷風(fēng)室清渣成本），提高了機(jī)組安全性。從根本上解決了循環(huán)床鍋爐風(fēng)帽在灰分較高的煤質(zhì)情況下，延長(zhǎng)風(fēng)帽使用周期，提高了鍋爐的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

5結(jié)論

風(fēng)帽改造后，爐內(nèi)流化明顯好轉(zhuǎn)，減輕了受熱面磨損，鍋爐運(yùn)行可靠性提高，使機(jī)組運(yùn)行參數(shù)控制在規(guī)程范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)電耗降低，減少生產(chǎn)成本的投入;在機(jī)組檢修時(shí)，降低設(shè)備的維修工作量，降低設(shè)備維護(hù)成本;

本項(xiàng)目的研究成果不僅為現(xiàn)場(chǎng)解決問題，而且使得風(fēng)帽在灰分較高的煤質(zhì)情況下，設(shè)備使用周期改善，檢修維護(hù)工作量降低。

（作者單位：內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司）