循环流化床锅炉旋风分离器改造及应用效果.

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/hcirculatingfluid izedbedboilers.Theanalysisofthereasonsofwearandtearhasresultedinmodificationwithgoo deffectinactualproduction.
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
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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/%Aar/%Car/%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
成的磨损，对其也采用“龟甲网＋纯刚玉耐磨耐火可塑料”处理。

施工时，首先将龟甲网平整焊接，龟甲网上的金属销钉进行圈焊，焊渣及杂物清除干净，才能敷设可塑料。

严格按生产厂家提供的施工工艺，将可塑料、添加剂、磷酸铝胶水按比例混合后，在搅拌机内充分搅拌至料色均一、手捏成团且不粘手后方可出料，然后将拌好的可塑料倒入龟甲网中，并及时用加橡皮垫的木锤沿同一方向或呈放射状方向捣打3～5遍至实。

敷设时，注意可塑料的施工厚度以盖过龟甲网5mm为宜，过薄起不到防磨作用，太厚则容易脱落，必须按照规定厚度一次性布料，切忌在平行于工作面的方向上出现分层施工现象。

表5
纯刚玉耐磨耐火可塑料性能表
项
容重/kg·m-3耐火度/℃
线变化率（1093℃）/%抗压强度抗折强度
目
数值
5.4磨损情况
2004年1月，对1#、2#锅炉旋风分离器（累计运行12096h、11512h）进行检查，除分离器入口、迎
流面和中心筒法兰处等处有小面积脱落、磨损外，大部分耐磨耐火可塑料表面仍基本完好，没有明显的磨损痕迹。

5.5锅炉效率
由于分离效率的提高，电除尘飞灰d＞98μm的
粒子含量大幅度降低，使大量的细颗粒参加循环燃烧，提高了燃烬度，使飞灰可燃物含量降低了2%～
5%，机械未完全燃烧损失（q4）降低了1.08～2.58个百分点（渣灰比按40：60计算），锅炉运行热效率相
应得到了提高。

6结论
运行实践证明，纯刚玉耐磨耐火可塑料的耐磨
815℃/MPa1093℃/MPa815℃/MPa1093℃/MPa
导热系数·/W（mk）
抗磨损性（ASTMC-704）/CC工作温度/℃显气孔率（1000℃×3h）/%
抗热震性（1100℃风冷，急冷急热次数）/次
2800≥1790-0.29011015.316.61.8≤8400～1500≤21＞40
性能（表5）远远好于12Cr1MoV钢和310S耐磨耐热不锈钢，更能承受分离器剧烈的磨损。

若锅炉平均效率提高1.47%，按年运行4900h计算，每年可节约标煤345t，折合人民币15.9万元。

根据目前的磨损情况，改造后的分离器运行周期可以达到3年，并且可以对磨损严重的部分进行修补，以延长其寿命。

每个周期可以节约维护费用
23万元以上，并大大减低了检修人员的劳动强度。

本次改造从材料性能着手，使分离器磨损率降低，达到预期的目的。

但是没有解决入炉煤细粉多、回料装置料位、负荷波动等问题。

（收稿日期：2011-01-18）
（编辑/孔志远）
55.1
改造后效果烟气速度
由于浇注1层耐磨耐火可塑料，使旋风分离器
进口截面缩小为1920mm×310mm，额定工况下进口
2011年7月第4期
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