CFB鍋爐絕熱式U型回料器澆注料關(guān)鍵位置施工技術(shù)優(yōu)化

馮海棠 潘春健

摘 要：詳細(xì)介紹了某電廠鍋爐U型回料器結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及作用，并從近十年的實(shí)際運(yùn)行中總結(jié)出該回料器經(jīng)常出現(xiàn)的問題及產(chǎn)生的影響。結(jié)合多次現(xiàn)場檢修經(jīng)驗(yàn)和深入的理論分析，剖析問題出現(xiàn)的原因，并根據(jù)分析結(jié)果提出技術(shù)方案，利用某次檢修機(jī)會對該U型回料器澆注料關(guān)鍵位置的施工進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。該U型回料器澆注料關(guān)鍵位置施工技術(shù)優(yōu)化方案對同類回料器的維護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：回料器;澆注料;燒紅;鋼板

0? ? 引言

某電廠鍋爐所配備的U型回料器在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)部澆筑料脫落而使外部鋼板燒紅現(xiàn)象，如不進(jìn)行處理，一旦鋼板燒穿，輕則將增加運(yùn)行維護(hù)成本、引起機(jī)組非正常停運(yùn)，重則將對設(shè)備及人身安全造成極大的威脅。為徹底解決該問題，經(jīng)過到現(xiàn)場觀察，結(jié)合多次檢修經(jīng)驗(yàn)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷優(yōu)化改造U型回料器關(guān)鍵位置施工技術(shù)，徹底消除了U型回料器外部鋼板燒紅影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大隱患。

1? ? 設(shè)備簡述

某電廠鍋爐爐膛后部布置有3臺旋風(fēng)分離器，其下方對應(yīng)布置有3臺絕熱式U型回料器?；亓掀魇谴_保旋風(fēng)分離器分離效果的重要部件，它的基本任務(wù)是將分離器分離出來的高溫固體顆粒穩(wěn)定地輸送回爐膛，并以一定的料位壓差形成灰堵，確保氣體反竄進(jìn)入分離器的量最少，保證大量的固體顆粒經(jīng)過分離器和回料器再進(jìn)入爐膛的良性穩(wěn)定的物料流動，是循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行的一個根本保證。

回料器由直管、流化室、回料腿三大部分組成。

（1）對于直管的設(shè)計與制造，其高度是一個很重要的參數(shù)，為了防止氣體反竄，直管必須有一定的高度以形成足夠的壓差來克服分離器與爐膛之間的壓差。在直管的上部設(shè)有8個吹掃風(fēng)管，吹出氣體推動固體顆粒運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)在高溫情況下簡單、可靠地輸送固體物料，起到調(diào)節(jié)物料平衡的作用。直管是以12 mm厚的碳鋼板卷制而成的圓柱體，內(nèi)敷設(shè)有400 mm厚的絕熱耐磨層，直管與分離器錐體連接采用金屬膨脹節(jié)，要求耐磨并具有保溫性能。

（2）流化室主要由兩個半圓柱體和兩塊帶有加強(qiáng)筋的鋼板及腰圓形的底板組成，在底板上開有64個?50的圓孔，在圓孔上方焊接64個風(fēng)帽，焊縫高度為6 mm。每只風(fēng)帽由?48的SA213-TP347H不銹鋼管與材料為SA315-HK40的精密澆鑄件風(fēng)帽口焊接而成，風(fēng)帽口的澆鑄表面應(yīng)滿足ASTMA802的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）回料腿上部豎直段是由12 mm厚的碳鋼板卷制而成，內(nèi)敷有400 mm的絕熱耐磨層，在豎直段的中間設(shè)有非金屬膨脹節(jié)，要求帶有內(nèi)保溫及具有可靠的耐磨性能。斜段由12 mm厚的碳鋼板圍成下平上拱的通道，有利于回料時的均勻性。

2? ? 絕熱式U型回料器存在的問題

U型回料器區(qū)域物料濃度高，密封要求高，導(dǎo)致澆注料長期與高濃度物料接觸，澆注料結(jié)構(gòu)竄風(fēng)竄料現(xiàn)象嚴(yán)重。澆注料損壞后，會使外部鋼板燒紅且燒紅面積會不斷擴(kuò)大，最終機(jī)組負(fù)荷被迫受限，機(jī)組效益被削弱。

改造前每次大小修進(jìn)入U型回料器檢查時，均發(fā)現(xiàn)內(nèi)部澆筑料脫落現(xiàn)象較為嚴(yán)重，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工工藝修復(fù)后，一般在開機(jī)運(yùn)行幾個月后，U型回料器外部鋼板均會出現(xiàn)不同程度的高溫甚至燒紅現(xiàn)象，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了相當(dāng)大的隱患。

內(nèi)部澆注料損壞后，在不停爐進(jìn)行處理的情況下，為使外部鋼板不被燒穿，常用做法是在外部鋼板高溫處加裝冷卻風(fēng)管，用儀用壓縮空氣不斷吹風(fēng)冷卻，使鋼板降溫;或者在高溫鋼板外表面增加一個冷卻水箱，不斷通冷卻水降溫;或者降負(fù)荷，將物料溫度降低，從而使鋼板溫度降低。但這些處理方法只能作為臨時解決方案，均不能徹底解決問題。

3? ? 針對存在的問題采取的技術(shù)方案及其特點(diǎn)

（1）拱背區(qū)域的可塑料防竄火梁結(jié)構(gòu)以及保溫+可塑料雙層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1）增加防竄火梁。2）增加前后兩側(cè)鋼板焊接打造的防竄風(fēng)梁。3）敷設(shè)材料由保溫棉40 mm+輕質(zhì)保溫澆注料240 mm+可塑料120 mm的結(jié)構(gòu)，變?yōu)楸孛?80 mm+可塑料120 mm的結(jié)構(gòu)。

（2）筒體與拱背耐熱不銹鋼板船艙式分倉結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

鋼板船艙式分倉結(jié)構(gòu)作用有三：

1）將區(qū)域分割成小分倉，每個分倉之間的保溫層能夠相互獨(dú)立，防止可塑料耐火層開裂竄火后，保溫層被掏空的情況惡化、范圍擴(kuò)大。

2）每圈有三角筋板支撐，具有一定承重能力，消除了澆注料由于重力原因整體下沉壓壞拱背的可能。

3）增強(qiáng)了整個回料器筒體結(jié)構(gòu)的剛性，一旦出現(xiàn)澆注料脫落情況，也能保持回料器筒體不變形、不開裂。

（3）可塑料收縮縫設(shè)置與預(yù)留的優(yōu)化。

1）熱膨脹系數(shù)：

物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象，其變化能力以等壓（p一定）下單位溫度變化所導(dǎo)致的長度量值的變化，即熱膨脹系數(shù)表示。對于可近似看作一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數(shù)可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與原長度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。線膨脹系數(shù)是耐火材料使用時應(yīng)考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑，在高溫下使用時爐體膨脹，為抵消熱膨脹造成的應(yīng)力，需預(yù)留膨脹縫。線膨脹系數(shù)是預(yù)留膨脹縫和砌體總尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的關(guān)鍵參數(shù)，它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時材料內(nèi)部熱應(yīng)力的分布和大小密切相關(guān)。

2）永久線變化率：

重?zé)€變化率又稱“永久線變化率” “殘余線變化率”，即耐火材料在規(guī)定溫度下和規(guī)定時間內(nèi)加熱后冷卻至常溫時的殘存收縮或膨脹量對原長度之百分率。試驗(yàn)溫度由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。它是高溫體積穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，取決于制品的組成和燒結(jié)程度。殘存膨脹或收縮過大都會導(dǎo)致砌體開裂或磚縫擴(kuò)大，危害爐子整體結(jié)構(gòu)或使渣易于侵入，影響使用壽命。經(jīng)過多年實(shí)踐，總結(jié)出回料器區(qū)域可塑料收縮縫設(shè)置預(yù)留的板式“巧克力”結(jié)構(gòu)。在可塑料施工中，每個板面施工區(qū)域內(nèi)每隔600～800 mm預(yù)留一道收縮縫，收縮縫不貫穿保溫層，深度約為耐火層厚度的1/3（以120 mm厚度為例，深度為40～50 mm），縫寬2～3 mm。

（4）銷釘選型以及布網(wǎng)的優(yōu)化。

為增強(qiáng)銷釘布置的強(qiáng)度，對于工況更惡劣的拱背以及拱背兩側(cè)區(qū)域，在采用200 mm×200 mm密度銷釘錯列布置的型式的基礎(chǔ)上，在距離可塑料內(nèi)邊界位置約30 mm（即銷釘頭部）再用?6的310S耐熱不銹鋼焊接編織出一個網(wǎng)格寬100～120 mm的掛網(wǎng)，掛網(wǎng)的作用類似于龜甲網(wǎng)，將施工區(qū)域板面內(nèi)的可塑料連成一個整體，相對而言圓鋼掛網(wǎng)網(wǎng)格寬、深度淺，不會像龜甲網(wǎng)一樣將可塑料人為地割裂成一個個小碎塊，導(dǎo)致可塑料整體被碎片化，整體強(qiáng)度降低。

（5）兩側(cè)墻與拱背交界7字型膨脹縫結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

4? ? 改造后的效果

通過優(yōu)化絕熱式U型回料器內(nèi)幾個關(guān)鍵位置的澆注料施工工藝方法，針對這些關(guān)鍵位置編制技術(shù)方案，改進(jìn)施工工藝要求，極大地延長了回料器內(nèi)部澆注料的使用壽命，有效避免了澆注料脫落情況的發(fā)生。其主要特點(diǎn)如下：

（1）機(jī)組可靠性指標(biāo)明顯提高;

（2）降低了機(jī)組帶病運(yùn)行的維護(hù)成本，每年節(jié)約運(yùn)行維護(hù)成本約400萬元;

（3）廠用電率降低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性提高。

本文所述五方面結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化是近兩年來技術(shù)累計的成果，已于2019年9月至11月被應(yīng)用于#5、#6爐共計6個回料器，至今使用接近兩年，從目前的情況來看，各回料器拱背區(qū)域未見異常，經(jīng)過多次滿負(fù)荷試驗(yàn)效果良好，未出現(xiàn)鋼板燒紅現(xiàn)象。

收稿日期：2021-05-24

作者簡介：馮海棠（1967—），男，廣東云浮人，高級工程師，研究方向：鍋爐本體。

潘春?。?991—），男，廣東惠州人，工程師，研究方向：鍋爐本體。