循环流化床锅炉省煤器受热面改造及防磨措施.doc

循环流化床锅炉省煤器受热面改造及防磨措施
    摘  要 介绍了大连金州热电有限公司两台循环流化床锅炉由于尾部受热面磨损严重影响锅炉出力，保证不了锅炉连续稳定运行的情况。为解决这一问题，认真分析出可行性方案并同生产厂家共同对锅炉高温段省煤器进行改造，效果很好，提高了锅炉连续运行时间保证锅炉出力。
    关键词 省煤器磨损

1概述
    大连金州热电有限公司于1996、1997年相继投产了两台UG-75/5.3-M3锅炉。在商业运营中，经过了多次改造。主要改造部位如下：密相区挂砖改为抗磨损免烘烤1号浇注料(山东淄博淄川富龙耐火材料厂生产)，给煤口上移及给煤斗改造；二次分离卧式旋风筒内衬改造；二次分离立式旋风筒内衬采用抗磨损免烘烤2号浇注料，风帽采用耐高温耐磨专利材料(由大连金州特种合金铸造厂生产)，高温过热器前加装槽型分离器(由无锡锅炉厂锅炉实业公司生产)；一次分离采用山东省青州 市华利防磨材料厂生产的轻型稀土氮化硅波纹片解决了断裂脱落的问题，经系列改造后锅炉能安全稳定运行，锅炉出力提高，截止2002年底2号炉(1997年1月投产)累计运行17113h，1号炉(1997年12月投产)累计运行17594h，随着投产运行时间的增加，锅炉尾部省煤器及空预器磨损严重。二台炉高温段省煤器堵管1/3，低段空预器堵管1/5，排烟温度增加。加大了排烟热损失，影响锅炉经济运行，为了解决这一问题，2002年3月，拟出改造方案，并由厂家专业人员根据方案进行设计、加工，最终解决了锅炉尾部受热面磨损问题。
2问题的提出
    锅炉原设计为高低段省煤器及高低段空预器，省煤器为膜式鳍片管，共有56排，管间距为47mm，空气预热器内Ф40×1.5有缝钢管。由于省煤器管排间距小，又错列布置，烟汽流经热面其速度增大，携大量飞灰对省煤器磨损加重，从公式E∝W3D2μ/2g分析得知：磨损量E与飞灰粒径浓度D、浓度μ、速度W有如下关系：烟气流速愈高磨损愈严重，即磨损量E大约与气流速度W三次方成正比；烟气中飞灰粒径愈大，磨损量愈大，即磨损量E与粒径D二次方成正比；烟气飞灰浓度愈大，飞灰粒子碰撞受热面几率增加，磨损量增加，即磨损量E与灰粒浓度成正比。
    由于烟速增加，不仅对二级分离卧式旋风筒和立式旋风筒磨损严重，尤其是对空气预热器磨损严重(低段空气预热器下3排由于涡旋作用磨损严重)，为了解决这一问题必须降低尾部受热面烟气流速，对尾部受热面进行改造。
3改造方案提出
3.1改造方案之一
        2001年赴厂家协商对锅炉改造，即取消卧式旋风筒加大外置式立式旋风筒的直径。高温段过热器前加装槽型分离器其造价为200多万元。
3.2改造方案之二
    由于第一方案造价太高，2002年2月对锅炉进行全方位的研究，确定原改造设计的二次分离卧式旋风筒及立式旋风筒不变，将高温段省煤器横向管排减少，增加管排间距，减少的面积将省煤器纵向延长弥补；低段空预器原设计Ф40×1.5有缝钢管全部改为40×2无缝钢管，在高温段过热器前加装槽型分离器。经核算仅省煤器和空预器改造加工费用约30多万元，大大降低改造费用。
4改造方案实施
    由于卧式旋风筒涡壳内衬已于1999年改造，其效果明显，回灰量大，磨损降低，无需对尾部受热面进行大范围改造。为降低尾部烟气流速，只对高温段省煤器需要重新设计布置，增加其管间距，使烟速下降，降低高温段省煤器磨损是改造的主要切入点。改造前、后高温段省煤器简图见图1、图2。经核算其整体参数没有太大变化，符合原设计的热力计算要求，其主要尾部烟速下降，达到改造初步要求。

5防磨措施
    在高温过热器前加装两排槽型分离器，使大颗粒的飞灰通过碰撞分离又回到炉膛内参与燃烧，虽然加装槽型分离器减少了高温段过热器迎火面磨损，但飞灰量减少返回炉膛内调温作用降低影响炉负荷。
    为降低低温段过热器磨损，对一次分离波形片进行跟踪检查，在使用原设计氮化硅波型片只运行2～3个月就发现凸起和脱落，使波型片原设计等间距空隙加大，形成烟气走廊，由于烟气不均匀地通过波型片，就会导致烟气流速高的地方低温段过热器磨损严重。如今1号和2号炉一次分离用波纹片全部采用山东青州市华利防磨材料厂生产的轻型稀土氮化硅波纹片，效果很好，2002年11月1日使用至今没有发现凸起和脱落现象。
    将原设计低温段空预器一级有缝钢管Ф40×1.5改为Ф40×2无缝钢管可以提高空预器使用寿命，并提高防磨能力。不利的一面，因管壁加厚降低传热能力，排烟温度有所提高，空气流通量有所降低。
6改造后的效果
        2002年9月和10月对1号和2号锅炉进行高温段省煤器及低温段空预器改造后，经过调试和漏风试验已确定改造效果成功，锅炉运行稳定，连续运行时间长，达到额定出力。
7改造后需要完善的问题
    由于1号锅炉给煤口上移及低温段省煤器堵管过多，造成排烟温度太高，需要对低温段省煤器进行完善改造，2号炉给煤口上移在最佳位置，其排烟温度在设计范围。
        1号炉因没有事故喷水系统减温水量不够，限制了锅炉超出力能力，需要加装事故喷水系统。
        1号和2号炉低温段省煤器至安装后没有更换过。预计2003年对低温段省煤器进行改造，恢复原设计受热面及设计的排烟温度。
    现1号和2号炉使用的膜式省煤器热膨胀性能较低，在炉热态运行中常会出现鳍片与管热胀受阻长时间疲劳拉伸出现泄漏事故，需要改进。