循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果
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第42卷 中国井矿盐
Vol.42
CHINAWELLANDROCKSALT 工程与设计
循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果 刘建军
(中盐皓龙盐化有限责任公司,河南平顶山467000)
摘要:通过两台65t/h循环流化床锅炉旋风分离器磨损原因的分析,对设备进行了改造,在实际生产中取得
了良好的效果。
关键词:循环流化床锅炉;旋风分离器;磨损;技术改造中图分类号:TS3 文献标识码:A
文章编号:1001-0335(2011)04-0029-03
OnModificationandApplicationEffectoftheCycloneofCirculating FluidizedBedBoiler LiuJianjun
(CNSICHaoLongSaltChemicalCo.,Ltd.PingdingshanHenan467001)
Abstract:Thispaperintroducesthewearpatternofthecyclonesofthetwo65t/hcirculatingfluidizedbedboilers.Theanalysisofthereasonsofwearandtearhasresultedinmodificationwithgoodeffectinactualproduction.
Keywords:Circulatingfluidizedboiler,cyclone,wearandtear,technicalmodification 结焦等问题,更利于锅炉安全、连续生产运行。分离器结构简图见下图: 6267505
1-分离器椎体2-分离器简体
24782.534 2
3-入口膨胀节4-中心筒5-出口膨胀节6-出口转向室
1前言
平顶山天源盐化有限公司的2台65t/h循环流化床锅炉自2005年7月投运以来,已累计运行
40192h和39897h,各项指标均达到设计要求。由于旋风分离器磨损严重的原因,先后更换1次中心筒和出口转向室,并对筒体耐磨可塑料进行4次修 补,给正常的生产运行造成较大的不良影响,增加生产成本。
通过分析这2台65t/h循环流化床锅炉旋风分离器(含筒体、中心筒、出口转向室)的磨损原因,采取了更换分离器材质以及“龟甲网+纯刚玉耐磨耐火可塑料”,在实际生产取得了良好的效果。
22.1
磨损情况旋风分离器
天源公司65t/h循环流化床锅炉采用中温分离 图1分离器结构简图
分离器入口截面为1950mm×340mm,设计烟速
技术,旋风分离器布置在水平烟道出口。分离器采用下出灰、上排气方式,分离后的烟气通过布置在分离器上部的连接烟道引出,进入省煤器上部烟道。分离器与回料器之间有储灰仓,储灰仓的灰通过回料装置送入炉膛进行循环燃烧。 该旋风分离器直径较小,分离效率较高,能够提高锅炉燃烧效率;由于设计入口烟温为567℃,回料温度低于煤着火温度,从而避免了分离器内燃烧
25.0m/s,用12mm厚的12Cr1MoV钢板制成,入口处、四周及顶部焊有60mm长的φ6销钉(密度174mm×174mm),敷设69mm厚的耐磨可塑料。筒体通流部分直径φ1620mm。
中心筒直径800mm,长度1887mm,厚度12mm,材质12Cr1MoV,额定工况下中心筒内的设计烟速为35.0m/s。
出口转向室用12mm厚的12Cr1MoV钢板制成,出口截面为1288mm×898mm,设计出口烟速为
作者简介:刘建军(1970-),男,河南平顶山人,本科,工程师,现任公司技术中心主任。
2011年7月第4期
29
刘建军:循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果 14.3m/s。
2.2旋风分离器磨损情况
2007年10月,发现1#炉(已累计运行5468h)分离器漏灰,停炉检查发现中心筒法兰处被磨穿1个长140mm、宽10mm的口子;转向室法兰处则磨有110mm×8mm、78mm×6mm的口子;其他部位也有磨损痕迹。检修时,在磨穿部位外部加焊9mm厚的钢板。
2008年3月检修时,两台炉(分别累计运行8233h、8119h)的中心筒和转向室磨损严重,其中1#炉中心筒法兰处被磨穿1个长862mm、宽42mm的口子,中部被磨穿3个352mm×24mm、165mm×13mm、146mm×11mm的口子。1#炉转向室法兰处被磨穿一个736mm×41mm、650mm×27mm的口子。分离器入口
处、迎流面等局部磨损严重,可塑料表层部分脱落。 次停炉检查,灰位达到分离器锥体人孔门处)。 3.3分离效率
由于小直径旋风分离器对100μm左右的粒子
应有较高的分离效率。但从表3和表4看出,电除尘灰中d>98μm的粒子所占比例达到87.99%,而回料灰中d<125μm的粒子仅为24.02%。分离器对98μm< d≤121μm的粒子分离效率较低,不仅造成飞灰可燃
物含量偏高,降低了锅炉运行效率;而且提高了分离器后的飞灰浓度,加剧中心筒和转向室的磨损。 表3
粒径范围
电除尘飞灰筛分特性 改造前
所占百分率/%/改造后差值 3原因分析
根据循环流化床锅炉的燃烧机理,由磨损情况 /mm >0.121
0.121~0.0980.098~0.053<0.053
表4
粒径范围
28.6259.378.363.6515.8122.6956.944.56-12.81-36.68+48.58+0.91 回料灰筛分特性 改造前
所占百分率/%/改造后差值
可以判断,分离器的磨损是受到含尘烟气的高速撞击和冲刷而造成的,即是一种冲蚀磨损。根据有关试验得出经验公式:ε∝υ3d2p/2g,即:磨损率ε与粒子浓度p成正比关系,与粒子颗粒度d成二次方关系,与粒子速度υ成三次方关系。影响分离器磨损的因素较多,主要如下:
/mm
>0.600.60~0.280.28~0.125<0.125
0.6033.2142.1724.020.157.2636.4856.11-0.45-25.95-5.69+32.09 3.4负荷变化
我公司以制盐生产为主、热电联产,热负荷波动 3.1燃料特性
入炉煤细粉所占比例过大,小于1mm的颗粒
大,锅炉负荷频繁变化。低负荷(Q<50t/h=运行时,床温较低,分离下来的灰无法全部返回炉膛,最终经中心筒排出;超负荷(Q>70t/h)运行时,风量增加到110000
重量百分比达到47.44%(表1),远高于设计值(30%);并且无烟煤煤质脆、强度低,煤粒在挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压产生大量细粉,提高了分离器入口的飞灰浓度,增大磨损速度。表1 粒径范围(mm)
实际燃用煤种筛分特性
>88~33~11~0.60.6~0.28<0.28
m3/h以上(一、二次风之和),运行烟速比设计值提高28%以上,这些均加剧中心筒和转向室的磨损。3.5设计原因
锅炉厂在设计时,低估了旋风分离器恶劣的工作环境,没有充分考虑中心筒和出口转向室的磨损问题(其内壁没有衬任何耐磨材料),使高速的含尘烟气直接冲刷、撞击金属元件而造成严重磨损。
重量百分比(/%)10.8222.0519.699.43组分设计煤种 13.3624.65
表2实际燃用煤种特性 ·Var/%War/ar/êr/%Qarnet/kJkg-1 3.6912.738.00
15.3568.5626.9161.51 2239020720 44.1
采取措施
采用耐磨耐热不锈钢 实际燃用煤种3.58 3.2回料装置料位
理论上讲,当调整好回料装置的回料风、松动
风并建立正常的灰循环后,循环灰量应随锅炉负荷的变化具有自平衡特性。但实际运行中,由于燃用煤种灰分含量高于设计值(如表2),分离器收集的灰量无法全部返回炉膛再燃烧(否则床温无法维持或过热蒸汽超温),就会出现积灰现象;由于没有料位监测仪器,不能确切掌握灰位而进行排灰,多余的灰就在分离器下部聚积,达到一定高度,就直接从中心筒排到尾部烟道,造成中心筒和转向室的严重磨损(每
2008年11月,新换的12Cr1MoV钢板(δ=
12mm)制成的中心筒和出口转向室运行仅9个月(分别累计运行6310h、6231h),又发现锅炉漏灰,停
炉检查发现中心筒和出口转向室局部已被磨穿,部位和磨损情况与2008年2月基本一致。
为此,公司耗资十几万元,采用12mm厚的
310S(0Cr25Ni20Si2)耐磨耐热不锈钢替代12Cr1MoV,更换中心筒和出口转向室,并对筒体耐 磨可塑料进行修补。
4.2龟甲网+耐磨耐火可塑料
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July2011No.4
刘建军:循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果
2008年11月,310S不锈钢制成的中心筒和转向室分别累计运行6270h、6425h,又被磨穿,磨损情况与2008年2月相似。
公司技术管理人员在充分调研的基础上,借鉴其他锅炉的成功经验,采用“龟甲网+纯刚玉耐磨耐火可塑料”对分离器进行技术改造: 烟速增至27.8m/s,增加了11.1%;中心筒内径减为
φ730mm,通流面积减小11.50%,烟速增加到39.6m/s,增加13.0%;转向室出口截面缩为1242mm×852mm,烟速增加到15.6m/s,增加9.3%。5.2烟气阻力 由于分离器通流面积减少,提高了分离器进、出口烟气速度,增大了分离器本体的阻力。在同等负荷下,引风机的电流也有所增加。 4.2.1打掉分离器入口处、筒体内壁敷设的耐磨可 塑料表面层,露出销钉,在销钉上焊接规格为20×2的龟甲网,再敷设一层厚度为25mm的纯刚玉耐磨耐火可塑料; 5.3分离效率
通过表3和表4可知,电除尘飞灰中d>98μm
4.2.2对中心筒和出口转向室磨穿部位进行修补,的粒子含量由87.99%降低到38.50%,降低了
然后在其内壁焊接龟甲网,再敷设23mm厚的纯刚玉耐磨耐火可塑料(中心筒和转向室金属部分仅起支架作用);
49.49%;回料灰中d<125μm的粒子含量由24.02%增加到56.11%,增加了32.09%。这表明,旋风分离
器效率有所提高,降低了分离器后的飞灰浓度和颗粒度,从而减小了分离器的磨损率。
4.2.3为减小烟速增大对分离器出口连接烟道造
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