480t/h循环流化床锅炉旋风分离器中心筒改造

姚世伟　赵俊平

摘 要:保德神东发电有限责任公司2×480t/h循环流化床锅炉旋风分离器中心筒因设计缺陷,锅炉运行中中心筒变形严重,甚至出现中心筒脱落。针对问题的原因进行了详细分析后,对中心筒的结构和安装方式两个方面提出了改造方案,经过改造的中心筒运行稳定,未出现变形、脱落等现象。

关键词:循环流化床锅炉中心筒改造

中图分类号:TD5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0109-02

循环流化床是一种新型的洁净煤技术,在我国近几年得到飞速发展,我国已是世界上循环流化床锅炉最多的国家,我国是产煤、用煤大国,煤炭的开采必然有煤矸石的产生,大量煤矸石堆积,给环境造成严重的污染。由于我国重视环保事业的发展,煤矸石再利用受到社会各界的关注,利用循环流化床燃烧高热值的煤矸石在我国许多产煤区得到推广,效果显著。但是我国的循环流化床技术还不太成熟,许多锅炉厂设计的锅炉存在缺陷,给机组安全稳定运行带来了极大的障碍。保德神东发电有限责任公司两台480t/h循环流化床机组2006年并网发电以来,因旋风分离器中心筒脱落导致机组停运两次。针对这一问题,进行了深入研究,对中心筒的结构及安装方式进行了重新设计,将机组的基本情况及改造方案做详细介绍,供同类型机组技术人员参考。

1 基本情况

锅炉采用单汽包自然循环、高温超高压一次中间再热、高温绝热旋风分离器、平衡通风、后墙给料、半露天布置,由武汉锅炉厂生产制造,锅炉型号为:WGF480/13.7-1,锅炉型式为:480T/H循环流化床锅炉[1]。高温绝热旋风分离器布置在炉膛和尾部烟道之间,分离器采用入口烟道下倾、中心筒偏置、旋风筒呈圆形的结构,使旋风筒的分离效率提高。旋风分离器使进入的烟气进行离心分离,将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来,通过料腿进入返料装置,继而送回燃烧室,分离后的较清洁的烟气经中心筒,流入连接烟道,最后进入尾部对流受热面。每个旋风分离器有一个中心筒,中心筒为锥型,由δ=8mm,1Cr20Ni1 4Si2钢板材料卷制而成。每个中心筒的重量通过焊在旋风筒外壳上的8个支座,支撑在钢梁上,并垫有石墨板可沿径向自由膨胀。

2 运行过程中出现的问题及原因分析

保德神东发电有限责任公司循环流化床锅炉高温绝热旋风分离器中心筒设计存在缺陷,机组在运行过程中旋风分离器中心筒变形严重,导致分离效率下降,飞灰含碳量升高。甚至出现过中心筒脱落等重大事故,从而导致机组停运。

原因分析:

(1)安装过程中,由于中心筒是拼装的,吊耳的均匀度及外径尺寸不一定完全一致,可能存在各个吊耳挂在支架上后,余有膨胀间隙的大小不一定均匀,有的吊耳偏外,有的吊耳偏内;

(2)运行过程中,由于中心筒迎风侧受热、受冷快,背风侧受热、受冷慢,导致筒体在膨胀或收缩时,各个方向的膨胀或收缩量不一致。经过几次变化,吊耳与支架间隙会发生变化,有的吊耳外侧挤靠在吊架上,导致向内膨胀受阻,有的吊耳内侧挤靠在吊架上,导致向外膨胀受阻。膨胀受阻后,吊耳必然会挤压筒体,导致筒体变形,吊耳变形,部分吊耳从吊架中脱出,从而导致中心筒脱落。

3 改造方案

3.1 中心筒结构改造

将原中心筒材质改为Cr25Ni20Mo MnSiNRe耐热钢铸造而成,性能较优于1Cr20Ni14Si2材质,厚度为16mm厚,比原钢板卷制的δ=8mm强度大大提高,运行中受热胀、冷缩的变形量明显减少。(如图1)

中心筒上部500mm高设计为直段,直段外径Φ3672,壁厚16mm,中心筒下段设计为锥筒,锥筒下口外径仍为3300mm,壁厚16mm,筒体高度比原来增加200mm。

制作时中心筒分上、中、下三段,每段高度段长度月867mm,内一周分十片铸造,现场吊装拼接。

上段中心筒上部有一圈δ=25mm厚的筋板,宽度150mm,筋板与中心筒为一体铸造而成,强度增加。

上圈筋板上方有16块均布三角筋板,宽150mm,高120mm,厚16mm,在中心筒与上圈筋板间起加固作用,上圈筋板不仅起到加固筒体作用,还起到吊挂中心筒时,支撑整个筒体重量的作用。

筒体下部有两圈厚度20mm,宽度35mm的筋板,起加固筒体作用。

3.2 安装方式

中心筒吊挂采用自由吊挂,保留原32个吊架,再自制32个支架,支架采用Cr25Ni 20MoMnSiNRe材质铸造而成,支架宽120mm,高120mm,长150mm,支架的厚度均为16mm,支架焊接在吊架上,采用A402焊条,三面满焊牢固。(如图2)

中心筒拼装好后,靠中心筒的上圈筋板直接套放在支架上,筒体与支架间留有30～50mm膨胀间隙。

上圈筋板与支架不焊接,自由吊挂,即保证筒体重量均匀载到圆环上,又保证了筒体的自由膨胀。

这样安装后,筒体变形小,而且周向支撑牢固,由点支撑改为周向支撑,筒体永不会发生脱落现象。

3.3 浇注料施工

中心筒安装完后,浇注料施工与原锅炉厂设计相同,但要保留足够的膨胀缝。在敷设浇注料前在中心筒外壁及中心筒顶部圈板上方铺设厚度为40mm的硅酸铝毡,以保证浇注料与筒体之间有40mm的膨胀间隙。(如图3)

4 改造后的效果及结论

通过旋风分离器中心筒改造,消除了因中心筒设计缺陷而存在的问题,提高旋风分离器中心筒抗热变形的能力。安装方式改变后筒体变形小,而且周向支撑牢固,由点支撑改为周向支撑,支撑面扩大,筒体膨胀间隙扩大,筒体膨胀均匀,筒体不易变形而且不会发生脱落现象。

保德神东发电公司锅炉旋风分离器中心筒改造后,未因中心筒脱落而导致停机事故,减少了机组非停次数,提高了机组运行时数的目的。

参考文献

[1] WGF480/13.7-1型锅炉产品说明书.