1設(shè)備概述

國內(nèi)某生物質(zhì)電廠為2×50Mw純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電機(jī)組,兩臺(tái)Hx220/9.8-V1型循環(huán)流化床鍋爐為高溫、高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)爐,鍋爐密相區(qū)的溫度為750~800℃,設(shè)計(jì)燃料為校樹皮、葉、根、枝、甘蔗葉、甘蔗渣、木材邊角料等農(nóng)林廢棄物。為保證生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的均勻流化,爐膛布風(fēng)板共安裝了2037個(gè)流化小風(fēng)帽,布風(fēng)板風(fēng)帽由內(nèi)管及鐘罩組成,材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt,鐘罩四周均勻布置了4個(gè)出風(fēng)口。內(nèi)管點(diǎn)焊接在布風(fēng)板上,鐘罩旋緊在內(nèi)管上。

2現(xiàn)狀與原因分析

循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)裝置是其重要的組成部件之一,它決定著床料流化的質(zhì)量。該廠自機(jī)組投產(chǎn)以來,兩臺(tái)流化床鍋爐風(fēng)帽運(yùn)行不足6個(gè)月便出現(xiàn)了不同程度的腐蝕穿孔或磨損脫落現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了流化效果。主要原因如下:

(1)入爐燃料雜質(zhì)多。受條件限制,生物質(zhì)燃料在收、儲(chǔ)過程中攜帶部分大顆粒不可燃的雜質(zhì)(如石塊、金屬塊等),因在燃料預(yù)處理過程中無法根除而進(jìn)入鍋爐,機(jī)械碰磨加快了風(fēng)帽的損壞。

(2)高溫堿腐蝕。該廠生物質(zhì)燃料中堿金屬元素(K)和氯元素(C1)含量如表1所示,從入爐燃料品質(zhì)、燃燒排放物分析來看,燃料中堿金屬和氯元素含量總體較高。在生物質(zhì)燃燒過程中,由于氣相堿金屬鹽類在風(fēng)帽表面冷凝和高溫下熔融堿金屬鹽的粘附,爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽出現(xiàn)大面積的高溫堿腐蝕,造成風(fēng)帽金屬脆化、失效。

(3)風(fēng)帽設(shè)計(jì)不當(dāng)。風(fēng)帽內(nèi)管點(diǎn)焊接在布風(fēng)板上,鐘罩旋緊在內(nèi)管上并加焊銷釘固定。但緊固強(qiáng)度仍不能滿足鍋爐運(yùn)行要求,仍然出現(xiàn)掉落現(xiàn)象。

3改造方案

3.1布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩設(shè)計(jì)

(1)風(fēng)帽鐘罩由原來的球形凸頂式設(shè)計(jì)改為凹頂式(圖1)。原來的工作過程中,流化上下翻動(dòng)的高溫床料不斷沖刷球形凸頂,會(huì)使球形風(fēng)帽鐘罩因不斷沖刷減薄而最終失效。而凹頂風(fēng)帽鐘罩的凹槽能堆積一定量的床料,能緩沖流化上下翻動(dòng)的高溫床料的沖刷,大大延長了凹頂風(fēng)帽鐘罩的使用壽命。

圖1風(fēng)帽鐘罩剖面圖

(2)布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩原材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt,在其使用壽命基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)選用ZG8Cr30Ni10NRE材質(zhì),并添加適量的稀土,以增強(qiáng)風(fēng)帽鐘罩的耐腐蝕、耐磨損性能。

3.2布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩固定連接方式設(shè)計(jì)

(1)由原螺紋連接設(shè)計(jì)成圓環(huán)焊接連接:風(fēng)帽鐘罩底部加裝小58×小35×5、內(nèi)圈開309坡口的固定圓環(huán)(圖2)。

圖2風(fēng)帽鐘罩固定圓環(huán)

(2)風(fēng)帽鐘罩圓環(huán)原材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt,在其使用壽命基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)選用ZG8Cr30Ni10NRE材質(zhì),并添加適量的稀土,以增強(qiáng)風(fēng)帽圓環(huán)的耐腐蝕、耐磨損性能。

(3)鐘罩內(nèi)圈端部開459坡口,以防圓盤焊渣與風(fēng)帽鐘罩底部相觸,產(chǎn)生間隙。

4改造實(shí)施后效果

(1)通過優(yōu)化風(fēng)帽材質(zhì)及改變風(fēng)帽鐘罩結(jié)構(gòu)形式,風(fēng)帽的高溫抗氧化性能、抗堿金屬腐蝕性能及耐磨性能明顯增強(qiáng)。

(2)將風(fēng)帽鐘罩與進(jìn)風(fēng)管的安裝方式由原來的螺紋連接改為焊接連接,改進(jìn)后有以下優(yōu)點(diǎn):1)便于拆卸。原有螺紋連接在使用過程中螺紋絲扣會(huì)發(fā)生變形,難以拆卸。改進(jìn)后,如需拆卸,則用角磨機(jī)切去焊點(diǎn)即可完成,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率。2)焊接后風(fēng)帽與進(jìn)風(fēng)管連接處的強(qiáng)度有所加強(qiáng),保證了在鍋爐運(yùn)行過程中不會(huì)掉落。

(3)原風(fēng)帽在運(yùn)行中受爐內(nèi)物料磨損和高溫腐蝕雙重作用逐漸減薄至穿孔,或出現(xiàn)風(fēng)帽外罩底部固定圓鋼脫焊,外罩松脫。風(fēng)帽在磨損嚴(yán)重區(qū)域(落渣管口周圍、返料器入爐膛區(qū)域)運(yùn)行不足6個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)不同程度的穿孔或脫落現(xiàn)象,造成風(fēng)室漏渣,一次風(fēng)所受阻力降低,風(fēng)速減小,影響風(fēng)煙攜帶能力和分離器的分離效果,使鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行得不到保證,同時(shí)大大增加了鍋爐檢修清理風(fēng)室漏渣的工作量。通過以上設(shè)計(jì)優(yōu)化,改進(jìn)后的風(fēng)帽已安裝運(yùn)行近一年,鐘罩未見磨損、穿孔及脫落,效果顯著。

(4)改造前因風(fēng)帽磨損、腐蝕、脫落造成停機(jī)負(fù)荷損失、檢修投入、床料置換、風(fēng)帽更換、人工清理、開停機(jī)損失等約36萬元/年,改造后最少節(jié)約15萬元/年,經(jīng)濟(jì)效果顯著。

5結(jié)語

該生物質(zhì)廠循環(huán)流化床鍋爐因不可避免的燃料雜質(zhì)、堿金屬高溫腐蝕、風(fēng)帽設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍?布風(fēng)系統(tǒng)壽命不能滿足鍋爐長周期運(yùn)行的要求。通過對風(fēng)帽的鐘罩型式、材質(zhì)、固定連接方式等的設(shè)計(jì)與改造,布風(fēng)系統(tǒng)的高溫抗氧化性能、抗堿金屬腐蝕性能及耐磨性能明顯增強(qiáng),運(yùn)行壽命延長50%,確保了機(jī)組長周期穩(wěn)定運(yùn)行。