440?T/h CFB鍋爐中心筒改造

郝石

摘 要：針對440T/H CFB鍋爐由于分離器中心筒變形導致鍋爐返料回灰不暢，影響鍋爐穩(wěn)定運行。該文從中心筒的制造方法，材料選擇及固定方式等方面分析了現有中心筒變形原因，并提出了改造方案。

關鍵詞：CFB鍋爐 中心筒 變形改造

中圖分類號：TK229.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0066-02

1 設備概括

神華鄂爾多斯煤制油是我國第一條百萬噸級煤直接液化項目，目前已成功運行多年。為綜合利用資源，保護環(huán)境，提高經濟效益，就地配套建設油灰渣、煤矸石、煤泥、洗中煤綜合利用動力中心，設置3×440 t/h CFB鍋爐+2×100 MW汽輪發(fā)電機組，既解決環(huán)保問題，同時為直接液化項目提供所需的蒸汽、電力、除鹽水，實現循環(huán)經濟戰(zhàn)略。其中3臺鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司開發(fā)設計生產的UG-440/10-M型CFB鍋爐，為高溫高壓、單爐膛、單鍋筒橫置、汽水自然循環(huán)、全鋼架、全懸吊結構、π型布置。鍋爐采用緊身封閉，在運轉層9m標高設置格柵平臺。爐膛采用氣密型膜式水冷壁；爐膛和尾部豎井煙道之間并排布置兩個蝸殼式絕熱型旋風分離器；尾部豎井煙道內布置兩級三組對流過熱器；過熱器下方布置四組省煤器及一、二次風各三組空氣預熱器，無再熱器。前墻均布4個給煤口、后墻布置2個返料口，底部布置4個排渣口。

2 運行情況

#1鍋爐自投用以來年運行均能達到設計的7500 h以上。運行初期1-3年間因磨損導致水冷壁管泄漏的停爐時有發(fā)生，為此先后進行了防磨噴涂、加裝防磨梁、加裝防側磨片等多項改造措施，取得了一定的效果，最長連續(xù)運行達到過210 d。2013年初在對#1鍋爐停爐檢查時發(fā)現右側中心筒出現變形，中心筒中及下段變?yōu)闄E圓狀（如圖1），左側中心筒下部幾乎完全合攏（如圖2）。

但因檢修時間短、材料備件短缺未能進行中心筒的更換，將右側中心筒做了簡單的加強和防墜措施，左側中心筒下半部進行了切除同時也進行了防墜保護。啟動初期時因循環(huán)物料量少，左側中心筒被截短，左側分離器回料量減少，床溫上升緩慢，隨著投煤量加大有所緩解，鍋爐負荷能夠達到90%額定出力。但分離器返料波動較大，左側返料器溫度偏低60 ℃左右，分離器溫度偏低20 ℃左右，但阻力變化較小。

3 變形原因簡要分析

3.1 從中心筒制造工藝分析

目前中心筒的制造分兩種方法：當壁厚在8-12 mm時多使用鋼板卷制，材質為Cr25Ni20；超過12 mm多使用高鉻鎳耐熱鋼并添加稀有材料鑄造而成。我中心使用的中心筒恰好是由鋼板卷制，鋼板厚度為δ=10 mm。通過近些年同類型電廠使用情況來看，鋼板卷制的中心筒均出現了不同程度的變形，主要是因為受工藝限制鋼板卷制的中心筒壁厚普遍較薄，雖然使用了Cr25Ni20等耐熱鋼，但對于長期懸吊于接近1000 ℃環(huán)境下的大型部件來說強度仍顯不足，在鍋爐啟動時，中心筒整體受熱不均，停爐時受冷不均勻，尤其在發(fā)生水冷壁爆管等極端情況下，極易產生變形，成為橢圓形，插入深度越深越容易變形，中心筒直徑越大越容易變形。同時，壁厚過薄也不利于抗磨。

3.2 從筒體加強結構分析

我中心使用的中心筒插入深度為3800 mm，從中心筒下沿起，每隔900 mm設置一道加強圈，共設置3道，加強圈下部均布12個三角形的加強肋板，雙面焊接在中心筒和加強圈上。從實際變形情況分析，加強結構設置單薄三角形肋板數量明顯不足，從圖三中可以看出在相鄰的兩個肋板中間的加強圈變形尤為嚴重。由此可以看出，由鋼板卷制的中心筒加強結構的設計同樣重要，如加強圈厚度可再適當增加，三角型肋板改為上下兩圈圓錐板加強。

3.3 從懸吊結構分析

吊掛方式采用吊桿吊掛，中心筒由24個卡槽和24個吊架固定，由于卡槽強度不夠，卡槽易斷裂并脫離中心筒，導致中心筒易下移并產生偏斜，這也會使分離效率下降，并且此種卡槽連接方式，在中心筒受熱膨脹、受冷收縮時，卡槽與中心筒連接處脹縮受阻，脹縮頂拉力會使中心筒上部產生嚴重變形，同時卡槽易被扭斷，使中心筒下沉，嚴重時會導致中心筒脫落。

4 改造方案的選擇

針對中心筒變形原因的分析，通過周邊同類型電廠的調研，并對多家投標單位方案評選后，最終選用了山東煙臺通用風帽有限公司的方案，并由其進行安裝，具體方案如下：

（1）中心筒由鋼板卷制改為鑄造，厚度由原來的δ=10 mm增加到δ=16 mm，厚度增加，強度相應的有所提高。材料由1Cr25Ni20變?yōu)閆G40Cr26Ni20MoMnSiNRe，C由0.1%變?yōu)?.15%～0.2%，增加了Mn、N、Re微量元素，在合金中摻入少量Re能增大硬度，多用于制造長期耐受磨損的金屬零件，進一步提高中心筒的抗磨性能。

（2）筒體加強

筒體加強圈與筒體一體鑄造，厚度δ=20 mm，同時三角型的加強筋板增加到32塊，均勻焊接在加強圈上層，加強圈下層也增加32塊三角型加強筋，并與上層的錯開一定角度。加強圈共有3道，這樣筒體強度得到提高，抗變形能力更加可靠。

（3）固定方式改為自由吊掛的支承方式

自由吊掛是指中心筒通過上部大筋板安放在支架上的安裝方式，這種安裝方式大筋板與支架間為自由配合（無焊接等任何方式的固定），可以相對滑動，因此中心筒在受熱膨脹時或冷卻收縮時均不會受到較大的阻力發(fā)生變形。并且由于大筋板、三角筋板和中心筒為一體鑄造具有較高的強度，不會發(fā)生扭曲變形，具有良好的使用效果。

如圖5，筒體δ=16 mm厚，筒體上圈筋板為吊掛筋板δ=20 mm厚，寬度200 mm，與筒體一體鑄造而成強度很高，筋板上部配有32個均布的三角筋板，連接筒體與上圈筋板以增加上圈吊掛筋板的強度。上圈筋板的下平面上也均布32個三角筋板與筋板上平面三角筋板錯開布置，使上圈吊掛筋板的牢固度更強，不會發(fā)生上圈吊掛筋板走形彎曲等現象，這樣筒體偏斜也就不會發(fā)生。

5 改造效果

2013年6月份利用停工檢修機會，對中心筒進行了更換，單側中心筒更換工期6 d。啟動后使用效果良好，鍋爐各項參數恢復正常。2014年停爐檢查，中心筒結構完好，通過標記觀察，未發(fā)生明顯位移。 2014年6月份停工檢修期間計劃對另外兩臺鍋爐的中心筒進行統(tǒng)一更換。

6 結語

通過對我動力中心鍋爐中心筒變形改造分析，建議中心筒盡量鑄造，但要嚴格控制鑄造工藝，防止氣孔、沙眼的形成。中心筒的設計應充分考慮筒體的加強，以提高抗變形能力。中心筒的懸掛應充分考慮各種工況下的膨脹和位移，使用自由吊掛的方法。

參考文獻

[1] 楊建球.循環(huán)流化床鍋爐運行、改進及循環(huán)流化床鍋爐新技術與工程應用手冊[M].中國電力出版社，2010.

[2] 李新剛.循環(huán)流化床鍋爐中心筒改造[J].投資與創(chuàng)業(yè)，2012（6）.

[3] 李文廣.兩起CFB鍋爐旋風分離器中心筒故障的分析與處理[J].鍋爐技術，2008（6）.endprint

摘 要：針對440T/H CFB鍋爐由于分離器中心筒變形導致鍋爐返料回灰不暢，影響鍋爐穩(wěn)定運行。該文從中心筒的制造方法，材料選擇及固定方式等方面分析了現有中心筒變形原因，并提出了改造方案。

關鍵詞：CFB鍋爐 中心筒 變形改造

中圖分類號：TK229.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0066-02

1 設備概括

神華鄂爾多斯煤制油是我國第一條百萬噸級煤直接液化項目，目前已成功運行多年。為綜合利用資源，保護環(huán)境，提高經濟效益，就地配套建設油灰渣、煤矸石、煤泥、洗中煤綜合利用動力中心，設置3×440 t/h CFB鍋爐+2×100 MW汽輪發(fā)電機組，既解決環(huán)保問題，同時為直接液化項目提供所需的蒸汽、電力、除鹽水，實現循環(huán)經濟戰(zhàn)略。其中3臺鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司開發(fā)設計生產的UG-440/10-M型CFB鍋爐，為高溫高壓、單爐膛、單鍋筒橫置、汽水自然循環(huán)、全鋼架、全懸吊結構、π型布置。鍋爐采用緊身封閉，在運轉層9m標高設置格柵平臺。爐膛采用氣密型膜式水冷壁；爐膛和尾部豎井煙道之間并排布置兩個蝸殼式絕熱型旋風分離器；尾部豎井煙道內布置兩級三組對流過熱器；過熱器下方布置四組省煤器及一、二次風各三組空氣預熱器，無再熱器。前墻均布4個給煤口、后墻布置2個返料口，底部布置4個排渣口。

2 運行情況

#1鍋爐自投用以來年運行均能達到設計的7500 h以上。運行初期1-3年間因磨損導致水冷壁管泄漏的停爐時有發(fā)生，為此先后進行了防磨噴涂、加裝防磨梁、加裝防側磨片等多項改造措施，取得了一定的效果，最長連續(xù)運行達到過210 d。2013年初在對#1鍋爐停爐檢查時發(fā)現右側中心筒出現變形，中心筒中及下段變?yōu)闄E圓狀（如圖1），左側中心筒下部幾乎完全合攏（如圖2）。

但因檢修時間短、材料備件短缺未能進行中心筒的更換，將右側中心筒做了簡單的加強和防墜措施，左側中心筒下半部進行了切除同時也進行了防墜保護。啟動初期時因循環(huán)物料量少，左側中心筒被截短，左側分離器回料量減少，床溫上升緩慢，隨著投煤量加大有所緩解，鍋爐負荷能夠達到90%額定出力。但分離器返料波動較大，左側返料器溫度偏低60 ℃左右，分離器溫度偏低20 ℃左右，但阻力變化較小。

3 變形原因簡要分析

3.1 從中心筒制造工藝分析

目前中心筒的制造分兩種方法：當壁厚在8-12 mm時多使用鋼板卷制，材質為Cr25Ni20；超過12 mm多使用高鉻鎳耐熱鋼并添加稀有材料鑄造而成。我中心使用的中心筒恰好是由鋼板卷制，鋼板厚度為δ=10 mm。通過近些年同類型電廠使用情況來看，鋼板卷制的中心筒均出現了不同程度的變形，主要是因為受工藝限制鋼板卷制的中心筒壁厚普遍較薄，雖然使用了Cr25Ni20等耐熱鋼，但對于長期懸吊于接近1000 ℃環(huán)境下的大型部件來說強度仍顯不足，在鍋爐啟動時，中心筒整體受熱不均，停爐時受冷不均勻，尤其在發(fā)生水冷壁爆管等極端情況下，極易產生變形，成為橢圓形，插入深度越深越容易變形，中心筒直徑越大越容易變形。同時，壁厚過薄也不利于抗磨。

3.2 從筒體加強結構分析

我中心使用的中心筒插入深度為3800 mm，從中心筒下沿起，每隔900 mm設置一道加強圈，共設置3道，加強圈下部均布12個三角形的加強肋板，雙面焊接在中心筒和加強圈上。從實際變形情況分析，加強結構設置單薄三角形肋板數量明顯不足，從圖三中可以看出在相鄰的兩個肋板中間的加強圈變形尤為嚴重。由此可以看出，由鋼板卷制的中心筒加強結構的設計同樣重要，如加強圈厚度可再適當增加，三角型肋板改為上下兩圈圓錐板加強。

3.3 從懸吊結構分析

吊掛方式采用吊桿吊掛，中心筒由24個卡槽和24個吊架固定，由于卡槽強度不夠，卡槽易斷裂并脫離中心筒，導致中心筒易下移并產生偏斜，這也會使分離效率下降，并且此種卡槽連接方式，在中心筒受熱膨脹、受冷收縮時，卡槽與中心筒連接處脹縮受阻，脹縮頂拉力會使中心筒上部產生嚴重變形，同時卡槽易被扭斷，使中心筒下沉，嚴重時會導致中心筒脫落。

4 改造方案的選擇

針對中心筒變形原因的分析，通過周邊同類型電廠的調研，并對多家投標單位方案評選后，最終選用了山東煙臺通用風帽有限公司的方案，并由其進行安裝，具體方案如下：

（1）中心筒由鋼板卷制改為鑄造，厚度由原來的δ=10 mm增加到δ=16 mm，厚度增加，強度相應的有所提高。材料由1Cr25Ni20變?yōu)閆G40Cr26Ni20MoMnSiNRe，C由0.1%變?yōu)?.15%～0.2%，增加了Mn、N、Re微量元素，在合金中摻入少量Re能增大硬度，多用于制造長期耐受磨損的金屬零件，進一步提高中心筒的抗磨性能。

（2）筒體加強

筒體加強圈與筒體一體鑄造，厚度δ=20 mm，同時三角型的加強筋板增加到32塊，均勻焊接在加強圈上層，加強圈下層也增加32塊三角型加強筋，并與上層的錯開一定角度。加強圈共有3道，這樣筒體強度得到提高，抗變形能力更加可靠。

（3）固定方式改為自由吊掛的支承方式

自由吊掛是指中心筒通過上部大筋板安放在支架上的安裝方式，這種安裝方式大筋板與支架間為自由配合（無焊接等任何方式的固定），可以相對滑動，因此中心筒在受熱膨脹時或冷卻收縮時均不會受到較大的阻力發(fā)生變形。并且由于大筋板、三角筋板和中心筒為一體鑄造具有較高的強度，不會發(fā)生扭曲變形，具有良好的使用效果。

如圖5，筒體δ=16 mm厚，筒體上圈筋板為吊掛筋板δ=20 mm厚，寬度200 mm，與筒體一體鑄造而成強度很高，筋板上部配有32個均布的三角筋板，連接筒體與上圈筋板以增加上圈吊掛筋板的強度。上圈筋板的下平面上也均布32個三角筋板與筋板上平面三角筋板錯開布置，使上圈吊掛筋板的牢固度更強，不會發(fā)生上圈吊掛筋板走形彎曲等現象，這樣筒體偏斜也就不會發(fā)生。

5 改造效果

2013年6月份利用停工檢修機會，對中心筒進行了更換，單側中心筒更換工期6 d。啟動后使用效果良好，鍋爐各項參數恢復正常。2014年停爐檢查，中心筒結構完好，通過標記觀察，未發(fā)生明顯位移。 2014年6月份停工檢修期間計劃對另外兩臺鍋爐的中心筒進行統(tǒng)一更換。

6 結語

通過對我動力中心鍋爐中心筒變形改造分析，建議中心筒盡量鑄造，但要嚴格控制鑄造工藝，防止氣孔、沙眼的形成。中心筒的設計應充分考慮筒體的加強，以提高抗變形能力。中心筒的懸掛應充分考慮各種工況下的膨脹和位移，使用自由吊掛的方法。

參考文獻

[1] 楊建球.循環(huán)流化床鍋爐運行、改進及循環(huán)流化床鍋爐新技術與工程應用手冊[M].中國電力出版社，2010.

[2] 李新剛.循環(huán)流化床鍋爐中心筒改造[J].投資與創(chuàng)業(yè)，2012（6）.

[3] 李文廣.兩起CFB鍋爐旋風分離器中心筒故障的分析與處理[J].鍋爐技術，2008（6）.endprint

摘 要：針對440T/H CFB鍋爐由于分離器中心筒變形導致鍋爐返料回灰不暢，影響鍋爐穩(wěn)定運行。該文從中心筒的制造方法，材料選擇及固定方式等方面分析了現有中心筒變形原因，并提出了改造方案。

關鍵詞：CFB鍋爐 中心筒 變形改造

中圖分類號：TK229.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0066-02

1 設備概括

神華鄂爾多斯煤制油是我國第一條百萬噸級煤直接液化項目，目前已成功運行多年。為綜合利用資源，保護環(huán)境，提高經濟效益，就地配套建設油灰渣、煤矸石、煤泥、洗中煤綜合利用動力中心，設置3×440 t/h CFB鍋爐+2×100 MW汽輪發(fā)電機組，既解決環(huán)保問題，同時為直接液化項目提供所需的蒸汽、電力、除鹽水，實現循環(huán)經濟戰(zhàn)略。其中3臺鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司開發(fā)設計生產的UG-440/10-M型CFB鍋爐，為高溫高壓、單爐膛、單鍋筒橫置、汽水自然循環(huán)、全鋼架、全懸吊結構、π型布置。鍋爐采用緊身封閉，在運轉層9m標高設置格柵平臺。爐膛采用氣密型膜式水冷壁；爐膛和尾部豎井煙道之間并排布置兩個蝸殼式絕熱型旋風分離器；尾部豎井煙道內布置兩級三組對流過熱器；過熱器下方布置四組省煤器及一、二次風各三組空氣預熱器，無再熱器。前墻均布4個給煤口、后墻布置2個返料口，底部布置4個排渣口。

2 運行情況

#1鍋爐自投用以來年運行均能達到設計的7500 h以上。運行初期1-3年間因磨損導致水冷壁管泄漏的停爐時有發(fā)生，為此先后進行了防磨噴涂、加裝防磨梁、加裝防側磨片等多項改造措施，取得了一定的效果，最長連續(xù)運行達到過210 d。2013年初在對#1鍋爐停爐檢查時發(fā)現右側中心筒出現變形，中心筒中及下段變?yōu)闄E圓狀（如圖1），左側中心筒下部幾乎完全合攏（如圖2）。

但因檢修時間短、材料備件短缺未能進行中心筒的更換，將右側中心筒做了簡單的加強和防墜措施，左側中心筒下半部進行了切除同時也進行了防墜保護。啟動初期時因循環(huán)物料量少，左側中心筒被截短，左側分離器回料量減少，床溫上升緩慢，隨著投煤量加大有所緩解，鍋爐負荷能夠達到90%額定出力。但分離器返料波動較大，左側返料器溫度偏低60 ℃左右，分離器溫度偏低20 ℃左右，但阻力變化較小。

3 變形原因簡要分析

3.1 從中心筒制造工藝分析

目前中心筒的制造分兩種方法：當壁厚在8-12 mm時多使用鋼板卷制，材質為Cr25Ni20；超過12 mm多使用高鉻鎳耐熱鋼并添加稀有材料鑄造而成。我中心使用的中心筒恰好是由鋼板卷制，鋼板厚度為δ=10 mm。通過近些年同類型電廠使用情況來看，鋼板卷制的中心筒均出現了不同程度的變形，主要是因為受工藝限制鋼板卷制的中心筒壁厚普遍較薄，雖然使用了Cr25Ni20等耐熱鋼，但對于長期懸吊于接近1000 ℃環(huán)境下的大型部件來說強度仍顯不足，在鍋爐啟動時，中心筒整體受熱不均，停爐時受冷不均勻，尤其在發(fā)生水冷壁爆管等極端情況下，極易產生變形，成為橢圓形，插入深度越深越容易變形，中心筒直徑越大越容易變形。同時，壁厚過薄也不利于抗磨。

3.2 從筒體加強結構分析

我中心使用的中心筒插入深度為3800 mm，從中心筒下沿起，每隔900 mm設置一道加強圈，共設置3道，加強圈下部均布12個三角形的加強肋板，雙面焊接在中心筒和加強圈上。從實際變形情況分析，加強結構設置單薄三角形肋板數量明顯不足，從圖三中可以看出在相鄰的兩個肋板中間的加強圈變形尤為嚴重。由此可以看出，由鋼板卷制的中心筒加強結構的設計同樣重要，如加強圈厚度可再適當增加，三角型肋板改為上下兩圈圓錐板加強。

3.3 從懸吊結構分析

吊掛方式采用吊桿吊掛，中心筒由24個卡槽和24個吊架固定，由于卡槽強度不夠，卡槽易斷裂并脫離中心筒，導致中心筒易下移并產生偏斜，這也會使分離效率下降，并且此種卡槽連接方式，在中心筒受熱膨脹、受冷收縮時，卡槽與中心筒連接處脹縮受阻，脹縮頂拉力會使中心筒上部產生嚴重變形，同時卡槽易被扭斷，使中心筒下沉，嚴重時會導致中心筒脫落。

4 改造方案的選擇

針對中心筒變形原因的分析，通過周邊同類型電廠的調研，并對多家投標單位方案評選后，最終選用了山東煙臺通用風帽有限公司的方案，并由其進行安裝，具體方案如下：

（1）中心筒由鋼板卷制改為鑄造，厚度由原來的δ=10 mm增加到δ=16 mm，厚度增加，強度相應的有所提高。材料由1Cr25Ni20變?yōu)閆G40Cr26Ni20MoMnSiNRe，C由0.1%變?yōu)?.15%～0.2%，增加了Mn、N、Re微量元素，在合金中摻入少量Re能增大硬度，多用于制造長期耐受磨損的金屬零件，進一步提高中心筒的抗磨性能。

（2）筒體加強

筒體加強圈與筒體一體鑄造，厚度δ=20 mm，同時三角型的加強筋板增加到32塊，均勻焊接在加強圈上層，加強圈下層也增加32塊三角型加強筋，并與上層的錯開一定角度。加強圈共有3道，這樣筒體強度得到提高，抗變形能力更加可靠。

（3）固定方式改為自由吊掛的支承方式

自由吊掛是指中心筒通過上部大筋板安放在支架上的安裝方式，這種安裝方式大筋板與支架間為自由配合（無焊接等任何方式的固定），可以相對滑動，因此中心筒在受熱膨脹時或冷卻收縮時均不會受到較大的阻力發(fā)生變形。并且由于大筋板、三角筋板和中心筒為一體鑄造具有較高的強度，不會發(fā)生扭曲變形，具有良好的使用效果。

如圖5，筒體δ=16 mm厚，筒體上圈筋板為吊掛筋板δ=20 mm厚，寬度200 mm，與筒體一體鑄造而成強度很高，筋板上部配有32個均布的三角筋板，連接筒體與上圈筋板以增加上圈吊掛筋板的強度。上圈筋板的下平面上也均布32個三角筋板與筋板上平面三角筋板錯開布置，使上圈吊掛筋板的牢固度更強，不會發(fā)生上圈吊掛筋板走形彎曲等現象，這樣筒體偏斜也就不會發(fā)生。

5 改造效果

2013年6月份利用停工檢修機會，對中心筒進行了更換，單側中心筒更換工期6 d。啟動后使用效果良好，鍋爐各項參數恢復正常。2014年停爐檢查，中心筒結構完好，通過標記觀察，未發(fā)生明顯位移。 2014年6月份停工檢修期間計劃對另外兩臺鍋爐的中心筒進行統(tǒng)一更換。

6 結語

通過對我動力中心鍋爐中心筒變形改造分析，建議中心筒盡量鑄造，但要嚴格控制鑄造工藝，防止氣孔、沙眼的形成。中心筒的設計應充分考慮筒體的加強，以提高抗變形能力。中心筒的懸掛應充分考慮各種工況下的膨脹和位移，使用自由吊掛的方法。

參考文獻

[1] 楊建球.循環(huán)流化床鍋爐運行、改進及循環(huán)流化床鍋爐新技術與工程應用手冊[M].中國電力出版社，2010.

[2] 李新剛.循環(huán)流化床鍋爐中心筒改造[J].投資與創(chuàng)業(yè)，2012（6）.

[3] 李文廣.兩起CFB鍋爐旋風分離器中心筒故障的分析與處理[J].鍋爐技術，2008（6）.endprint