CFB锅炉旋风分离器的磨损分析及解决措施

文章编号:100428774(2003)05250204

CFB锅炉旋风分离器的磨损分析及解决措施

收稿日期:2003203203

吴剑恒

(福建省石狮热电有限责任公司福建石狮362700) Analysis and Countermeasure on T ear2and Wear of CFB Boiler Cyclone Seperator

WU Jian2hen

摘　要:文章介绍石狮热电有限责任公司两台D G35/3.82-17型CFB锅炉存在的旋风分离器磨损情况,对其原因进行了分析,并采取各种解决措施以及所产生的效果。

关键词:CFB锅炉;旋风分离器;磨损;解决措施

中图分类号:T K22916+6 文献标识码:B

1　前言

两台燃用福建无烟煤的D G35/3.82-17型CFB锅炉于1998年12月30日移交生产试运行。1#、2#炉累计运行达25861h和25601h,先后三次更换旋风分离器中心筒和出口转向室,并对筒体耐磨可塑料进行过两次修补,费时费力又耗财,给正常的生产经营带来较大的影响。

本文对这两台CFB锅炉旋风分离器(含筒体、中心筒、出口转向室)的磨损进行了原因分析,并介绍采取的各种解决措施以及所产生的效果。

2　锅炉技术规范

锅炉额定蒸发量: 35t/h

过热蒸汽出口压力: 3.82MPa

过热蒸汽出口温度:450℃

锅炉设计热效率:82.74%

燃料颗粒度:≤8mm

分离器入口中心标高:24782.5mm

3　磨损情况及原因分析

3.1　旋风分离器简介

该炉采用中温分离技术,两个旋风分离器左右对称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设有储灰仓,储灰仓的灰通过回料装置送入炉膛循环燃烧。

该分离器直径较小,分离效率较高,可提高锅炉燃烧效率;设计入口烟温为567℃,回料温度远远低于煤的着火温度,不存在分离器内燃烧结焦等问题,利于锅炉安全、连续运行。

分离器入口截面为1950mm×340mm,设计烟速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<6mm销钉(密度174mm×174mm),敷设70mm的耐磨可塑料。筒体通流部分直径<1620mm。

中心筒直径800mm,长度1887mm,厚度12mm,材质12CrlMoV,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12CrlMoV钢板制成,出口截面为1288mm×898mm,设计出口烟速为1413m/s。

3.2　旋风分离器磨损情况

1999年9月,发现1#炉(累计运行5538h)分离器漏灰,停炉检查发现左侧中心筒法兰处被磨穿一个长152mm、宽12mm的口子,右侧中心筒相同部位有一个长93mm、宽8mm的口子;左、右侧转向室法兰处则分别磨有128mm×9mm、86mm×7mm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10mm厚的钢板。

2000年2月春节检修时,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#炉左侧中心筒法兰处被磨穿一个长862mm 、宽42mm 的口子,中部被磨穿三个分别为372mm ×24mm 、165mm ×13mm 、146mm ×11mm 的口子(如图1);右侧中心筒相同部位则分别有356mm ×22mm 和170mm ×12mm 、126mm ×9mm 的口子;

中心筒还有许多深3～6mm 的冲蚀点,局部冲蚀点

已经连接成片。1#炉左、

右侧转向室法兰处分别被磨穿一个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。2#炉磨损情况类似。因此只能更换全部中心筒和转向室,并对可塑料脱落部分进行修补。

图1　中心筒磨损情况

从中心筒和转向室的磨损情况可以清楚地看

出,被磨损部位都是由内侧往外壁磨的,同时烟气流冲蚀轨迹清晰可见(如图2)。

图2　中心筒冲蚀情况

3.3　原因分析

结合CFB 锅炉的燃烧机理,根据磨损情况可以

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。对于CFB 锅炉而言,冲蚀磨损的影响因素主要有粒子速度、粒子浓度、粒子颗粒度、环境温度、材料性能及冲蚀时间等。根据有关试验得出经验公式:ε∝v 3d 2p/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v 成三次方关系。

由于影响分离器磨损的因素较多,其中部分因

素是实际运行中产生的,简要分析如下:

3.3.1　燃料特性

入炉煤细粉所占比例过大,小于1mm 的颗粒重量百分比达到47.44%(如表1),远远高于设计值(30%),并且无烟煤煤质脆、强度低,煤粒在挥发分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　实际燃用煤种筛分特性

粒径范围

(mm )所占百分率

(%)从小到大累计百分率(%)

>810.82100.008～322.0589.183～119.6967.131～0.69.4347.440.6～0.2813.3638.01<0.28

24.65

24.65

3.3.2　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(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;同时,缺乏有效的料位监测仪器,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,达到一定高度后,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(每次停炉检查,灰位达到分离器锥体人孔门处)。

表2　实际燃用煤种特性

项目

单位无烟煤备注

低位发热量MJ/kg 20.72外在水分%8.00收到基挥发分% 3.58收到基灰分%26.91收基基固定碳

%

61.51

本表数据为

2001年8月～2002年4月进

厂原煤日加权平均值

3.3.3　分离效率

理论上讲,小直径旋风分离器对100

μm 左右的粒子应有非常高的分离效率。但从表3可以看出,

电除尘灰中d >98

μm 的粒子所占比例达到87199%;从表4可以看出,回料灰中d <125

μm 的粒子所占比例仅为24.02%。分离器对98

μm

μm 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。