自重平衡式風(fēng)帽在300MWCFB機(jī)組上的成功應(yīng)用

山西國際能源集團(tuán)宏光發(fā)電有限公司 張建樹

某電廠#1鍋爐原風(fēng)帽磨損嚴(yán)重，流化效果和均勻性差，出現(xiàn)局部結(jié)焦、超溫現(xiàn)象。床面結(jié)焦后，因風(fēng)帽凈流化范圍小導(dǎo)致大塊難以擾動(dòng)起來，造成排渣不暢，影響機(jī)組負(fù)荷[1]，同時(shí)疏通和更換風(fēng)帽工作量大。通過對(duì)布風(fēng)板風(fēng)帽關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，將鐘罩出風(fēng)小孔縮小至合理范圍，增加布風(fēng)板阻力，提高出口風(fēng)速，增強(qiáng)風(fēng)帽流化效果和布風(fēng)均勻性，同時(shí)采用直接插拔式風(fēng)帽，風(fēng)帽與風(fēng)管間不采用任何形式的固定，風(fēng)帽直接套在風(fēng)管上，靠風(fēng)帽自重固定，方便風(fēng)帽檢修工作，大大降低檢修工作量。

1 原鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽運(yùn)行狀況及存在問題

某電廠#1、#2鍋爐采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的循環(huán)流化床、亞臨界參數(shù)，一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，型號(hào)為DG1070/17.4—Ⅱ1。布風(fēng)板風(fēng)帽共2852只（單爐），分兩種：一種為四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽，鐘罩上開孔12個(gè)；另一種為中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽，鐘罩上開孔10個(gè)；四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽共安裝1428只，中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽共安裝1378只。

四周風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽風(fēng)管開孔φ7mm、共兩排24個(gè)，鐘罩開孔12mm×23mm、共一排12個(gè)；中間風(fēng)帽區(qū)風(fēng)帽風(fēng)管開孔φ7mm、共兩排24個(gè)，鐘罩開孔12mm×23mm、共一排10個(gè)；風(fēng)帽高157mm，斜向下8°出風(fēng)，風(fēng)帽底孔φ68，風(fēng)帽外徑φ93，壁厚δ=9mm，內(nèi)腔直徑φ75mm，風(fēng)管內(nèi)徑φ54，上下端外徑φ62mm，中間φ74mm，二道臺(tái)階處φ67mm，風(fēng)管頂端封閉，上端有二排小孔2×12孔φ7錯(cuò)列布置，風(fēng)管安裝方式為風(fēng)管插入布風(fēng)板上預(yù)先焊接的套管內(nèi)，風(fēng)管下端在風(fēng)室內(nèi)與套管點(diǎn)焊，風(fēng)帽插入風(fēng)管二道臺(tái)階內(nèi)，風(fēng)帽底端與風(fēng)管點(diǎn)焊固定。

由于原風(fēng)帽磨損嚴(yán)重，已到更換周期，風(fēng)帽小孔磨損通流截面變大，布風(fēng)板空板阻力降低，嚴(yán)重影響風(fēng)室內(nèi)壓力分布、床上壓力波動(dòng)狀況及床上各部位風(fēng)量分布，導(dǎo)致床料流化不均勻、局部結(jié)焦、風(fēng)室漏渣等問題，危害鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。為保證鍋爐帶負(fù)荷時(shí)的正常運(yùn)行，需加大流化風(fēng)量的投送，風(fēng)機(jī)電耗增加，廠用電量上升，鍋爐的經(jīng)濟(jì)性降低。

安裝方式上，風(fēng)帽與風(fēng)管安裝為風(fēng)帽底部與風(fēng)管點(diǎn)焊，由于風(fēng)帽與風(fēng)管受熱、受冷強(qiáng)度不同，風(fēng)帽與風(fēng)管膨脹量不同，點(diǎn)焊部位會(huì)被拉裂而開焊，風(fēng)帽逐漸脫落，導(dǎo)致風(fēng)室積渣嚴(yán)重，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降并危及鍋爐安全運(yùn)行。磨損風(fēng)帽檢修工作量大風(fēng)帽安裝難度高，且新安裝風(fēng)帽易脫落[2]。

風(fēng)帽、風(fēng)管結(jié)構(gòu)不合理，風(fēng)管上端壁厚太薄，磨穿后導(dǎo)致風(fēng)室漏渣，風(fēng)帽脫焊跳動(dòng)后要?dú)w位產(chǎn)生困難；風(fēng)帽外徑太小，只有φ93mm，對(duì)角線凈間距121mm 偏大，導(dǎo)致大塊難以擾動(dòng)起來，排渣不暢，流化質(zhì)量也會(huì)差。

運(yùn)行現(xiàn)狀，床料流化效果較差且床溫偏差較大，出現(xiàn)局部超溫、結(jié)焦現(xiàn)象，焦塊流動(dòng)到放渣口附近易造成渣口堵塞，流入到渣管也會(huì)造成冷渣器嚴(yán)重堵渣，因此鍋爐運(yùn)行過程中需安排專人疏通放渣管，工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，且危及鍋爐運(yùn)行安全[3]。

2 鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽的選擇

根據(jù)某電廠燃煤特性，優(yōu)化選擇風(fēng)管小孔和風(fēng)帽小孔結(jié)構(gòu)尺。小孔流通截面太小，布風(fēng)板阻力提高明顯，風(fēng)帽小孔口風(fēng)速增加，流化效果和布風(fēng)均勻性改善。由于某公司燃煤比重大，布風(fēng)板阻力提高太多必然導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)出力增加、電耗增大、廠用電率升高、高負(fù)荷時(shí)一次風(fēng)機(jī)存在出力不足隱患。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)合某電廠燃煤特性最后確定選擇風(fēng)管小孔為22×φ6.7，風(fēng)帽小孔為10×10×18，如表1、表2所示。

改造后風(fēng)帽采用直接插拔式結(jié)構(gòu)，即風(fēng)帽與風(fēng)管間不采用任何形式的固定，風(fēng)帽直接套在風(fēng)管上；優(yōu)化選擇風(fēng)帽鐘罩重量。由于直接插拔式風(fēng)帽在風(fēng)管上的固定全部靠風(fēng)帽自重來實(shí)現(xiàn)。風(fēng)帽重量設(shè)計(jì)太輕，在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生跳動(dòng)甚至脫落，直接影響到布風(fēng)板流化效果。結(jié)合某電廠燃用煤種及鍋爐流化風(fēng)量，參考同類型機(jī)組經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算分析確定風(fēng)帽鐘罩重量為5.8kg。

表1 風(fēng)帽流通截面設(shè)計(jì)

表2 布風(fēng)板風(fēng)帽選型試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 改造前后熱態(tài)布風(fēng)板阻力數(shù)據(jù)對(duì)比

改造后風(fēng)帽壁厚增加，提高了風(fēng)帽耐磨損性能，延長風(fēng)帽的使用壽命。改造后風(fēng)帽數(shù)量由約2852個(gè)（單爐）增加至2890個(gè)（單爐），即把前墻原堵住的風(fēng)帽全部重新開通，兩側(cè)墻堵住風(fēng)帽不變，風(fēng)帽安裝位置不變。

3 鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造前后阻力對(duì)比

鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造后，熱態(tài)布風(fēng)板阻力平均提高0.7kPa 左右，如表3所示。鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽改造后，增強(qiáng)了床料流化效果，有效緩解排渣、給煤困難問題；改善了床溫均勻性；減小風(fēng)帽磨損及水冷風(fēng)室進(jìn)渣問題；同時(shí)降低了風(fēng)帽檢修工作量，是自重平衡式風(fēng)帽關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及成功應(yīng)用。