300MW CFB锅炉一次风管及调门防磨技术探讨

300MW CF B锅炉一次风管及调门防磨技术探讨
任雪刚,魏明强
(四川白马循环流化床示范电站,四川内江　641100)
摘　要:白马公司已正常投运近两年,但是机组在整个运行过程中也出现并改造了很多大大小小的问题,值得借鉴。

其中锅炉一、二次风管及调门磨损,是公司诸多常磨损设备中仍存在的一个十分头痛的问题,该问题造成大量漏风漏粉,严重影响了安全、经济、文明生产。

因此,一、二次风管及调门磨防改造是当务之急。

关键词:循环流化床;一次风管;调门;防磨
Ab stra ct:Sichuan Ba i ma CF B demonstra tion powe r plant is the demonstra ti on powe r p l ant of China introducing F rance ALS2 T O M company300MW la rge CFB t echnique and one of the big ge st single capacity subc ritica l CFB co mpany.No w B ai m a co m2 pany ha s run for t wo years.It is wort h t o m ake a su mm ary of probl em appeared and modificati on during the whole running p roce ss of the unit.The abrasi on of the p ri m ary air duct,the second air duct and con trol v a lve a re headache p r oble m existent in m any constant abrasi on equi pment of co mpany.The problem l eads to huge air and po wde r leakage and effec t serious the unit in safety and econ om i c running.So the first thing is to p revent the pri ma ry air duct,the second air duct and contr ol va l ve fro m abra si on.
Key wor d:CF B;Ab rasi on;The p ri m ary air duct;Control valve;abrasi on resist ant
中图分类号:TK227　文献标识码:B　文章编号:100326954(2008)0620027203
1　现　状
四川白马循环流化床(CFB)示范电站目前已正常投运近两年,但是机组在整个运行过程中出现并进行技术改造了很多大大小小的问题。

但其中锅炉A 侧一次风管及调门、A侧二次风管及调门磨损,目前仍是公司诸多常磨损设备中存在的一个十分头痛的问题,虽然机组经过2次B级检修,装贴防磨陶瓷片,焊接防磨瓦,以及门体环焊浇注,但是磨损依然严重,运行时间不长(一个多月),依然出现磨透漏风现象,造成大量漏灰、漏风,影响了安全、经济、文明生产。

加之平时断续维修,耗费了大量的人力物力,处理一、二次风管及调门磨防已是当务之急,电厂十分重视。

2　原因分析
(1)在运行初期电除尘省煤器段输灰系统存在的问题是长期不能顺利输灰,造成省煤器灰斗堵塞,使得大量本应从省煤器段输灰的灰份被迫进入回转式空预器(从此处烟道的支撑梁磨损度可以看出,约3/4的支撑梁呈120°～140°角度磨损1/3以上,长度高约1000mm～1500mm洞穿),是造成回转式空预器、一、二次风道及调门磨损的主要原因之一。

(2)烟气携灰进入回转式空预器蓄热波纹板,再经过一、二次风吹扫,进入一、二次风室、管道。

由于空预器是逆时针转动,方向是由A侧向B侧旋转,故A侧比B侧磨损更为严重。

灰份由A侧依次进入A 侧二次风管,A侧一次风管。

由于一次风压压头较高,风速高(二次风机转递为1490r/m in,一次风机转速为1480r/m in),所以造成一次风管及调门磨损严重。

停炉期间,对空预器内一、二次风室的积灰情况进行了详细的检查,发现空预器内蓄热组件中有较为严重的积灰,而风道中,一、二次风管中也有约120～200mm以上厚的积灰。

循环流化床锅炉内的固体颗粒浓度是煤粉锅炉的数倍,锅炉的烟气携带灰量大,烟速高,对回转式空预器造成严重磨损,而大量的飞灰进入回转式空预器,堵塞还会造成该设备的磨损加剧,漏风系数增高,携带灰量也更大,如此恶性循环。

也是构成一、二次风道及调门磨损加剧的主要原因之一。

(3)检查发现一、二次风管膨胀节处以及调门处极易磨损,风管磨损主要是在膨胀节环行波纹第～
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3环突出上部处,而调门磨损出现在上下门轴以及风管壁和门体联接处,在调门挡板后面,风管壁和门体联接处300～450mm 之处磨损最为严重。

由于一、二次风在运行时长期开度保持30%～40%,一、二次风管的通流面在此处骤然缩小,形成一定的风、壁夹角,其间的流速徒然增高,磨损量也成三次方增大。

这也是构成一、二次风道及调门磨损加剧的另一主要原因,如图1、图2所示
:
图1　一、
二次风调门挡板
图2　介质攻角示意图
(4)大量的实验结果及运行表明:一般当风、壁夹角=30°～40°时,磨损最为严重。

此外,有研究表明流速对磨损的影响十分明显,大家都知道,管壁受到磨损是灰粒子和壁面间的不断冲击以及不断剪切同时作用的结果。

气流中灰粒的浓度、粒度的大小、流速对磨损同样有显著影响,磨损量与灰粒子的浓度成正比,磨损量与灰粒子流速成三次方关系。

(5)综上所述,可以发现,影响磨损的因素主要有以下六个方面:
1)风、壁夹角,通常当夹角为30°～40°时磨损最为严重;
2)浓度、流速以及粒度的大小,是对磨损影响较大的一个因素,流速增加之后磨损速度急剧上升;
3)电除尘省煤器段输灰系统不正常,使得本应排至灰库的大量灰份进入到空预器。

)回转式空预器如果没有吹灰,将使得本应排至除尘器的部分灰份又经过空预器进入一、二次风
室、管道。

5)由于燃烧的煤种与设计煤种差别较大,燃煤含灰率高,由设计的含灰率增加到40%以上,造成运行过程中烟气携灰非常严重。

3　解决方案
要减小管壁的磨损状况,公司的主要思路是在不改变原有管路设计的前提之下,减小一、二次风灰粒浓度,在风、壁夹角大、流速较高的部位采取必要的防磨手段来达到目的,应从以下几方面入手。

3.1　必要的前提条件
确保电除尘省煤器段输灰系统正常工作,勤输灰,多输灰,减少省煤器灰斗的储灰量,从而减少大量灰份进入到空预器,减少了设备的磨损源。

烟气中飞灰在经过空预器时沉积在空预器蓄热波纹板上,当空预器受热面从烟气侧转到一、二次风室时,飞灰再被一、二次风带入一、二次风道中,这是一、二次风道受灰粒磨损的根源所在。

因此,加强空预器内烟气侧的吹灰,使空预器内受热面上积灰尽可能减少,这样会大大降低一次风道中灰份的浓度,从而很大程度上减轻设备各处的磨损程度。

因而设置A 、B 两台吹灰器,定时吹灰,使灰份由烟气带回到除尘器中。

这样,有效地加强了空预器蓄热组件上积灰
的清扫,防止了一、二次风带灰,尽可能地减少一、二次风道中灰份子的来源。

调整空预器扇型板的密封间隙,减少漏风、漏风系数应控制在10%以下。

经过陕西宝鸡第二发电公司近10年的运行实践表明:采用上述措施可大大减缓一、二次风的带灰量。

空预器磨损减少了,空预器蓄热波纹板组件基本上通畅,沉积灰份减少。

加强燃煤工作的监测、采制管理,杜绝不合格的燃煤。

掺假、劣质燃煤应坚决按规定处理,这对公司的设备寿命有着直接关系。

3.2　风管道及调门内采用防磨技术
常用防磨技术:
在易磨损的区域加防磨陶瓷瓦片;在易磨损区域加装焊接防磨钢瓦;环焊浇注耐磨材料;喷涂技术。

根据公司设备现状,具体设备具体对待。

对于在点火风道,一、二次风管膨胀节处,则采用在易磨损区
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域加装焊接防磨钢瓦。

其具体做法是根据风管大小加工好防磨罩,防磨罩可用6～10mm厚16Mn材料,火焊切割大小合适的瓦片状,在根据介质流向,迎风面贴管壁满焊接,被风面抬高50mm,以利膨胀。

点火风道、高温区域易用不锈钢板防磨。

从白马公司2年的运行结果来看,效果比较理想。

对于风管及调门磨损,在公司2次B级检修时,原采用在易磨损的区域先是焊接防磨钢瓦,后来又加装防磨陶瓷瓦片,但是效果都不太理想,防磨钢瓦时间不长就磨漏洞穿,后来加装的防磨陶瓷瓦片,也因在高温交变应力的作用下常常脱落,效果不好。

故推荐使用超音速电弧喷涂技术。

金属喷涂分为火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和爆炸喷涂等四大类。

等离子喷涂和爆炸喷涂不适于发电厂锅炉的现场操作;火焰喷涂可以在发电厂现场操作,但火焰喷涂速度慢、工期长,被喷涂的部位易产生应力集中和变形的现象;电弧喷涂技术能很好地适应发电厂锅炉现场大面积应用的各种条件,而且超音速电弧喷涂设备的诞生,大大提高了涂层的性能。

对于公司设备,其具体做法是防磨材料可选取S CZ20材料,其涂层结合强度≥68MPa;涂层硬度为H V397,涂层孔隙率<0.9%;涂层平均粒度 4.32μm;涂层颗粒细小均匀,喷涂厚度0.45mm。

从资料显示江油发电厂运用结果来看,基本能保证使用一个较长的运行周期,效果较好。

3.3　调门门轴防磨措施
调整填料密封盒与门轴的同心度,保证其不同心度<1mm。

使用耐磨陶瓷胶,在干透情况下,可以达到耐磨陶瓷片的强度,并且施工方便,效果好。

主要性能如下:
性状:粘性糊状,淡黄色;
抗压强度:80MPa;
抗剪强度:15MPa;
粘合抗拉强度:10MPa;
线膨胀系数:60mm/mm/℃×10-6;
工作温度:-60℃至+250℃;
吸水率:0.2%×重量;
混合比例:双组份A:B=1:1(体积比)搅拌均匀;
有效施工时间:45m in;
初干时间:12h;
完全稳定时间:4d。

具体做法是先清洗门轴、门轴孔磨损处,后用灰刀将调和好的陶瓷胶均匀填塞门轴磨损处,用砂布打磨圆滑。

再在门轴上包一层1～1.5mm的纸垫,然后用灰刀将调和好的陶瓷胶均匀填塞门轴孔。

温度25℃时,一天即可干透使用。

加装门轴密封风,利用流化风的高压压头,密封一、二次风从门轴漏风。

具体方案如下:
停机后调整填料密封盒与门轴的同心度,保证其不同心度不大于1mm;在填料密封盒里先加两圈齿形密封环,然后再加一只气封环,用高压流化风作为密封用气,在进气管处加量程0.1MPa压力指示表,压力控制可由进气管上的截止阀门调节来实现,最外层加盘根密封。

4　结束语
设备的防磨,防漏治理是每一个电站提高安全性、经济性、可靠性永恒的课题,值得每一位电力工作者研究、探索和总结,就白马循环流化床(CFB)示范电站所遇的一、二风门磨损问题的现状,进行原因分析并结合本单位以及兄弟单位的相关经验,提出技术措施,达到共同学习、共同研究、共同进步的目的。

作者简介:
任雪刚,1966年1月生,热能动力专业,工作于四川白马循环流化床示范电站有限责任公司检修维护部,职称技师,职务检修维护部机务班专责工。

魏明强,1973年2月生,本科,四川大学毕业,发电专业,从事100M W、300MW循环流化床发电生产运行及安全管理15年。

现工作于四川白马循环流化床示范电站有限责任公司安全监察部,安全管理高级师。

(收稿日期:2008-09-11)
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