高温旋风分离器中心筒运行中产生的问题与解决方法

高温旋风分离器中心筒运行中产生的问题与解决方法

山东省阳光工程设计院马会芹司丽丽250013

摘要：针对循环流化床锅炉高温旋风分离器中心筒在使用中出现的各种问题，分析了产生问题的原因，并提出了解决方法。

关键词：旋风分离器中心筒分离效率磨损变形

1中心筒简介

旋风分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一，而中心筒是安装在旋风分离器上的组成部件，即排气管。它不仅排出分离后的烟气，更与分离器的外筒体形成环形通道，进入分离器的烟气绕着中心筒旋转，在离心力和重力和作用下，大部分灰粒被分离出来，含有细灰的烟气向上折转成为旋流，由中心筒排出进入尾部烟道。

目前中心筒有两种制作工艺：一种是用耐热不锈钢板卷制而成，一种是采用铬镍合金铸造而成的铸件中心筒。

2中心筒运行中产生的问题

两种制作工艺制造的中心筒都能基本达到使用要求。但在实际运行中，用耐热不锈钢板卷制的中心筒容易发生变形，影响烟气流旋转速度和分布，导致分离效率下降，循环倍率降低，锅炉烟气飞灰中的含碳量升高，锅炉不完全燃烧损失增大，锅炉效率降低，使电厂经济性下降。烟气中的固体颗粒增加还会使过热器和烟道受热面磨损加剧，影响锅炉的安全运行。铸造的中心筒则由于材质或制造工艺水平低，使铸造的中心筒在运行中出现裂纹、烧损、炭化现象，同样会影响锅炉的安全经济运行。

各锅炉厂的中心筒均不同程度的存在类似问题。济南锅炉厂2000年生产的75t/h循环流化床锅炉，分离器采用高温旋风分离器。用不锈钢板卷制的中心筒，在运行中中心筒出现上、下口及筒体变形严重，连接板断裂，十字撑开焊脱落，经过校正中心和重新固定方重新投入使用，坚持运行了8年。铸造的中心筒问题更为严重，运行几个月就发生变形、炭化烧损现象，严重的甚至整个中心筒烧毁损坏了大半，烧毁的碳化物残片堵塞返料器，迫使锅炉停炉；而变形的中心筒影响烟气流通，分离效率下降，过热器严重磨损直至爆管被迫停炉。

中心筒插入分离器的深度对旋风分离器的分离效率起着决定性的作用。中心筒插入分离器的长度偏短，烟气旋转力度不够，会引起分离器的分离效率偏低，燃烧不完全的煤粉在混合室二次燃烧，导致混合室温度过高，流经受热面的烟温过高，引起过热器材质发生蠕变，降低使用寿命；而中心筒插入分离器的长度偏长，又会引起分离器阻力增大，增加引风机能耗，厂用电增加。

安装不当同样会引起中心筒分离效率降低。由于中心筒直径大，壁厚薄，强度不够，需要用加固肋、内撑杆来加固以保持强度。而焊在中心筒内的十字内撑杆不但会增加中心筒的阻力，安装时各组内撑杆若不能保持在一条线上，还会产生烟气涡流和扰动，引起过热器磨损加剧，也会影响锅炉的安全经济运行。

3原因

从配置循环流化床锅炉的电厂运行看，中心筒在锅炉启动、停炉时要随温度的变化产生热膨胀、冷收缩，焊接在中心筒上的连接钢板与浇注料的热膨胀系数不同，热膨胀量就不一致，就会产生巨大的热应力而造成中心筒变形、连接板、内撑杆开裂。如发现不及时或没有及时进行有效的加固，还可能发生中心筒脱落，更会造成严重恶劣的后果。

制作中心筒使用的材料不能够支持中心筒在恶劣的工作条件下长期运行。使用不锈钢板Gr25Ni20Si2（无锡锅炉厂使用的材料为Gr25Ni20）卷制的中心筒在高温工况下强度不够，很容易产生变形。铬镍钢的铸造件性能取决于铸造工艺和热处理工艺水平，国内铸造工艺和

热处理工艺水平不均，达不到较快的冷却速度会使铸件有回火脆性倾向，影响到铸件塑性，使得铸件易碳化，脆化，容易产生裂纹。

中心筒的外部加固肋设计强度不够，安装固定方式不正确，也会引起中心筒变形。尤其是当中心筒的内撑杆一旦开裂，会加剧中心筒的变形。

4解决方法

改进中心筒的加固结构。外部加固肋设计少，容易引起中心筒变形，而内撑杆又会影响到烟气流的流动。因此去掉中心筒的内撑加固，改在外部多道加固，靠外部的加固肋完成加强。

检修人员细心检查。中心筒工作的环境高温、磨损颗粒多，导致中心筒迎烟气侧更易磨

损，检修时重点检查，发现孔洞及时修补。

改进中心筒固定方式。中心筒上沿法兰固定在浇注料内，连接板即使断裂也不会掉落。（1）焊接固定式：采用4根直板和4根斜板焊接固定在钢架上。这种方式没有补偿热膨胀，多会在承重部位发生断裂。在热应力的作用下，很容易引起连板拉断的现象，对此应及时检查，及时采取修补、加强固定措施。（2）连接板和吊钩联合式：采用4根直板和4根斜板焊接固定在钢架上，然后再用16根直径为14mm的耐热钢筋拉钩斜吊固定。这种安装方式对运行中的热膨胀也不能很好的补偿，吊钩会拉断或挤压筒体使中心筒变形。对此也应及时检查，及时修补和加强固定。（3）自由吊挂式：最上部的法兰是承重件，需要进行加固处理，在吊挂安装中使用。在中心筒中心校正好后，利用8个耐热钢托架焊接在圆形承重梁上作支撑点，安装时将中心筒上部肋板水平放置在耐热钢托架上即可，需要注意的是在支座上及筒体上应铺设10mm厚的保温玻璃棉，防止传热引起钢架上的焊缝强度降低，并保证筒体自由膨胀。托架与中心筒不焊接，可以使筒体上下左右自由膨胀，不发生变形、歪斜和连接板断裂现象。

如果一旦发现中心筒已经变形或烧毁程度严重，影响到锅炉的安全运行，则必须更换中心筒。

5改进后的效果

中心筒结构改造后，强度得到了明显的提高。固定、连接方式改变后，没有出现连接板断裂及上口变形的现象，保证了锅炉的安全运行。

中心筒结构改造后，中心筒插入深度为入口管高度的3/4，烟气阻力略有增加，但混合室烟气温度明显下降（由930℃降为约830℃），返料量增加，锅炉效率提高，引风机耗能变化不大。

参考文献：

【1】路春美，程世庆，王永征。循环流化床锅炉设备与运行【M】。中国电力出版社，2003年。

【2】程强，施宪明，云山.循环流化床中心筒技术改造【J】。锅炉技术.2008,39(2)