循环流化床锅炉防磨分析论文

2022-04-29

摘要:循环流化床锅炉是洁净煤燃烧技术的一种,由于其具有燃烧效率高、对燃料的适应性强、污染物排放低等一系列的优点在近些年来得到了快速的发展。但循环流化床在运行过程中也存在一些亟待解决的问题,本文重点分析了220T/H循环流化床锅炉的磨损原因,并对预防循环流化床锅炉磨损的对策进行了探讨。下面是小编整理的《循环流化床锅炉防磨分析论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

循环流化床锅炉防磨分析论文 篇1:

循环流化床锅炉的炉内防磨技术分析

摘要:循环流化床锅炉具有诸多优点,如对入炉煤种的适应性很好、煤炭燃烧效率高、排出的废弃废物数量少、对负荷的调节性能很好等等;但是,一旦炉内出现严重磨损,将会影响整个系统的高效与安全运行。本文首先对循环流化床锅炉的工作流程进行了简单的介绍;第二部分,从多个角度对炉内磨损的原因进行了深入分析;最后,根据磨损原因对循环流化床锅炉炉内防磨技术进行了细致的研究。

关键词:循环流化床;锅炉;水冷壁;防磨技术

一、循环流化床锅炉的工作流程

目前,循环流化床锅炉技术是新研发的用于燃烧的一种技术,这种技术与室燃炉和层燃炉二者均有相似之处。在循环流化床锅炉中,像室燃炉似的,其内煤炭煤粒的燃烧悬浮在炉内,又与层燃炉同样在炉排稳固燃烧。当前我国用于燃烧劣质煤炭的沸腾锅炉数量过千,由于这些锅炉在工作过程中烟气上升的速度很快,大量尚未燃烧或燃烧不完全的煤粒随着烟气上升,造成资源的大量浪费,燃烧效率降低。流化床内设置了很多埋管受热面,从其工作流程来看,沸腾层的煤粒运动十分剧烈,同时在高温作用下,埋管受热面以及整个炉内受热面的磨损情况十分严重,炉内埋管受热面的寿命一般仅六个月,锅炉利用率很低。

循环流化床锅炉在燃烧过程中,避免了这一现象。循环流化床的床层是粒状物构成的,而且其内设置了布风板,可以保证空气均量匀速进入密相区,这样燃料层产生沸腾,绝大部分的煤粒在流化床内燃烧放热。但是同样的,其内煤粒的剧烈运动加上高温、硫化等方面的综合作用,会导致炉内磨损严重,造成循环流化床锅炉的工作效率下降。

二、循环流化床锅炉炉内磨损及原因分析

(一)循环流化床锅炉炉内磨损的部位

1.炉膛磨损

在循环流化床锅炉的炉膛浓相区特别是四个角,其受热面管束是锅炉工作过程中受磨损最多的地方,在每次进行停炉修检中,都有0.5毫米左右的磨损。

2.水冷壁各处的磨损

首先,炉膛浓相区浇注材料与垂直水冷壁管交接的地方。在锅炉工作过程中,炉内沸腾层的物料呈现旋转和上升趋势,而沿炉膛壁面向下流的物料与其运动方向恰巧相反,这样就会有“漩涡”产生,在重力作用下,炉膛内部的缓冲区域多为大的燃烧颗粒,小颗粒较少,这样就会对炉膛浓相区浇注材料与垂直水冷壁管交接处产生很严重的磨损。

其次,在各炉膛出口地方设有烟道,此处截面变小,炉膛上流的烟气流速加快、浓度增倍,与此同时,炉膛出口处积累的烟灰会阻碍烟气的正常流动,这样就增大了炉膛出口处水冷壁的磨损程度。另外,在二次风口地方水冷壁壁管磨损容易产生爆管现象,很容易危及到这个工作的安全;由于在密封盒安装过程中存在质量问题,在高强度磨损下,炉后墙的密封盒水冷壁也会产生爆管危险。

(二)循环流化床锅炉炉内磨损的原因分析

1.锅炉设计

锅炉如何设计,对于锅炉工作过程中的受力部位与烟气流动影响很大,从当前锅炉设计来看,水冷壁和炉膛是锅炉内部磨损最为严重的部分。

2.烟气颗粒浓度

循环流化床锅炉在运行过程中,所加入的煤炭燃烧颗粒数量越多,则表明其浓度越大,这样对炉内受热面的冲击力越高,对炉内的磨损就会越严重。

3.烟气颗粒流速

烟气颗粒的流速越高,对锅炉内壁的冲击就越大,磨损程度越高.

4.燃烧煤粒性质

燃烧煤种的颗粒硬度越高,灰分级别越大,在工作过程中对锅炉内壁的切削作用越大,对锅炉的磨损程度也会增大。

5.耐磨材料脱落

循环流化床锅炉使用的煤种含硫量较高,灰分浓度大,烟气流速高,因此在锅炉内壁上都敷设了耐火耐磨的材料。但是,在较长时间后,由于燃烧颗粒的循环流动,内壁材料与煤粉物质的的相互作用,内壁上的耐磨耐高温材料就会剥落,严重影响锅炉的正常工作。

三、循环流化床锅炉的炉内防磨技术介绍

(一)循环流化床锅炉的炉内防磨遵循的两大原则

对循环流化床锅炉冷水壁采取防磨措施,要遵循“主动防磨”与“被动防磨”相结合的方式。一方面,对进入炉内物料的颗粒大小、烟气浓度和烟气流速进行严格控制,采用合理手段,优化运行参数,保证锅炉内部燃烧特性,实现运行过程的“主动防磨”。另一方面,优化锅炉设计,改善施工工艺,对炉膛浓相区浇注材料与垂直水冷壁管交接处等水冷壁的受力较多的部位进行优化,选用性能好的防磨材料等。

(二)锅炉设计过程的防磨技术研究

在锅炉设计中,可以从以下几个方面考虑,加强锅炉炉内的防磨措施。

1.在炉膛底部的浓相区水冷壁、二次风口地方水冷壁壁管、炉膛出口处水冷壁和炉后墙的密封盒水冷壁等磨损较严重的部位敷设强力耐磨耐火可塑料。

2.由于水冷壁与过热器采用垂直的布局方式,它们也处于浓相区,可以在其下穿墙通过销钉与增加耐磨材料相结合的方式共同减轻磨损。

3.在炉内水冷壁、回料口、二次风口等浓相区与稀相区交界处,可以采用销钉密集焊接同时利用防磨材料相结合,在防磨材料端处附近管子上加防磨盖板。

4.加设金属材质的防磨盖板。在锅炉设计中,防磨盖板是防磨措施之一,为了减少磨损,可以采用金属等高强度的较厚防磨盖板。

(三)检修和运行调整方面所采取的措施

1.降低烟气的流速和浓度

烟气浓度高低与炉内燃烧煤粒的大小有很大关系,因此要对进入炉内的燃烧物的颗粒大小和质量进行严格把控,避免烟气密度过大增加对炉内的磨损。在对磨损部位进行检查时,要根据磨损实际情况,对该处增加防磨涂料的面积和厚度。

2.降低炉内压差和流速

在锅炉工作过程中,通过各种方式降低烟气的流动速度,也就是降低风速。在风速控制中,关键是一次风量的控制,可以在保证最高燃烧效率的同时最大限度地降低一次风量。因为上层的二次风量主要作用是为燃料提供足够的氧气,下层的二次风量主要对循环物料的数量产生影响;所以,可以根据可燃物和炉膛出口的氧量进行控制,减小一次风量,适当增加二次风量。在运行过程中,还可以尽量降低炉膛出口的负压,来降低风速。

3.利用降低磨损的燃料

锅炉运行过程中,对炉内磨损的主要物质是煤粒,因此可以适量添加颗粒较小、质地较软的煤泥等燃料,降低燃料对炉内的磨损。

(四)金属表面热喷涂技术加强炉内防磨

循环流化床锅炉的炉内防磨技术非常重要,防磨技术需要与防磨涂料二者相结合,才能实现最好的防磨效益。

对于防磨材料的选择,要注意其是否适合循环流化床锅炉,还要注意防磨材料的硬度,笔者建议采用金属表面的热喷涂技术。原因有二:其一,该种技术中采用的防磨涂料硬度足够大,可以承受住比以往更多次数的煤粒磨损;其二,也是更为重要的一个方面,这种涂料在高温作用下,可以与煤炭中的硫等化学物质产生作用,生成密度、硬度和稳定性更好的氧化层。

当前,很多循环流化床锅炉厂家多采用一种新的技术,也就是“超音速电弧防磨喷涂技术”。这种技术将高温电弧作为热量来源,在高温环境下将金属材料融化并高速雾化,然后快速喷涂到锅炉内炉壁,该技术喷涂速率高,涂层的化学成分硬度容易调整,比较适用于大面积的耐磨部件的喷涂。

结论:

在对循环流化床锅炉炉内防磨技术进行探讨之前,我们首先要弄清炉内磨损的原因,搞清原因之后,我们可以考虑从以下几个方面加强锅炉炉内的防磨:遵循循环流化床锅炉的炉内防磨的两大原则;锅炉设计过程的防磨技术研究;检修和运行调整方面所采取的措施;金属表面热喷涂技术加强炉内防磨。

参考文献

[1]覃燕梅.循环流化床锅炉的防磨研究[J].大众科技,2009,01.

[2]邵伟,孙海洋,夏兴龙.循环流化床锅炉炉内受热面防磨问题探讨[J].通用机械,2010,05.

[3]朱玉龙.循环流化床锅炉防磨技术的探讨[J].科技资讯,2010,11.[4]堃李建.循环流化床锅炉防磨措施的应用[J].科技创新导报,2010,13.[5]王德军.循环流化床锅炉炉内受热面的防磨技术分析[J].科技信息, 2011,18.

作者:李飞

循环流化床锅炉防磨分析论文 篇2:

220T/H循环流化床锅炉磨损原因及防磨对策分析

摘要:

循环流化床锅炉是洁净煤燃烧技术的一种,由于其具有燃烧效率高、对燃料的适应性强、污染物排放低等一系列的优点在近些年来得到了快速的发展。但循环流化床在运行过程中也存在一些亟待解决的问题,本文重点分析了220T/H循环流化床锅炉的磨损原因,并对预防循环流化床锅炉磨损的对策进行了探讨。

作者:邵泽强

循环流化床锅炉防磨分析论文 篇3:

循环流化床锅炉省煤器的磨损分析及防磨措施

摘 要 中原油田供热管理处2台29MW循环流化床锅炉运行了四个供暖期,发生省煤器磨损泄漏比较严重,根据磨损量函数关系式和现场实际情况,对磨损部分及其原因进行分析,提出一些相应的防磨措施:即选择合适的烟气流速、降低燃煤的筛分范围、提高分离器分离效率、运行调正、改变烟气流向及采用防磨构件等。

关键词 循环流化床;省煤器;磨损;分析;措施

中原油田供热管理处2台29MW循环流化床锅炉由太原锅炉厂1999年制造出厂,同年11月开始投入运行,运行了四个供暖期,因发生省煤器磨损泄漏严重,造成频繁的停炉。2003年7月对两台锅炉进行大修,将省煤器部分、分离器进出口部分进行了改造。为了减少受热面的磨损速度,下面就受热面的磨损原因和防磨措施作以简要探讨。

1 磨损部位及原因分析

1)磨损部位:主要发生在下级省煤器,并且旋风分离器出口处省煤器管子冲刷最为严重。

1#炉省煤器管磨损:71根,其中上、中级省煤器管16根,下级省煤器管55根。

2#炉省煤器管磨损:33根,其中上、中级省煤器管4根,下级省煤器管29根。

2)原因分析。

一般来说,含尘气流冲刷管子时的磨损量δ可用下述函数形式表示:

式中δ为磨损量,V为烟气速度,dp为颗粒平均直径,cp为烟气颗粒浓度

通过对上述函数式及结合现场实际情况,省煤器管磨损主要存在以下原因:

①省煤器通道烟气流速高,尤其是旋风分离器出口处的烟气流速过高。

②烧低热值、高灰分煤,烟气颗粒浓度高。

③燃煤的颗粒平均直径大。中原油田供热管理处的循环流化床设计中的燃料粒度范围0-10mm,但有时因介质太差,有大颗粒的煤混入。

④分离器分离效率不高,或一、二次返料配比不当。

中原油田供热十大队使用的循环床锅炉的烟气流程图

如下:

我们从上面烟气流程图看出,烟气经过第一次分离后,分离效率不高或一次返料量调得太少,那么进入上(中)级省煤器的烟气固体颗粒平均直径、颗粒浓度较大,上(中)级省煤器及旋风分离器的磨损量就大,但锅炉出力会有所提高。烟气经过第二次分离后,分离效率不高或二次返料量调得少,下级省煤器及预热器磨损量就大。

根据1#炉、2#炉省煤器管的磨损情况和出力情况,更能看出分离器的分离效率和返料的配比调节对受热面的磨损影响是很大的。

2 防磨措施

1)选择适合的烟气流速。

烟气流速选择受多种因素的限制。

①燃烧工况的限制。

循环床处在湍流床和气力输送床之间,流化速度的范围选用5-10m/s,流化速度受燃煤颗粒影响。

②传热过程的限制。

为了避免受热面积灰,流速不应低于2.5-3m/s,提高烟气流速,则对流放热系数增大,可减少受热面,锅炉构架紧凑。

③受热面磨损的限制。

从磨损函数式看出,磨损量与烟气速度V3成正比,为了避免受热面过快地被磨损,应降低流速。

所以受热面烟气经济流速的选择是一个复杂的技术经济问题。根据我国流化床锅炉燃用劣质煤灰分大的情况,计算标准规定,为避免积灰加剧,在额定负荷下最低的烟气速度对横向冲刷的管束不应低于6m/s,对纵向冲刷的管束则不应低于是

8m/s。

2)降低燃煤的筛分范围,采用小颗粒床粒。

减少颗粒直径本身不仅可减少对受热面的磨损,而且还因为粒径的减少,流化速度也可随之减少进而减少了对受热面的磨损。

3)提高分离器分离效率。

要求设计的分离器结构合理、阻力小、效率高。

4)运行调正。

①选择合适的飞灰循环倍率。

我们以炉膛差压作为控制循环灰量的检测指标,一般情况下,炉膛差压控制在100mmH2O,高于100mmH2O,则应从旋风返料器放灰。根据煤质的不同,调节好合适的循环量,保持一定烟气浓度和燃烧效率。烧低热值、多灰分的煤种时,煤的热值较低,固体颗粒在离开炉膛时已基本燃尽,因此,最好在较低的循环倍率下运行,这时应增加放灰量,烧低灰分的煤种时,循环灰放的很少或是不放。

②调正好一、二次返料量的配比。

一、二次返料量的配比受炉内燃烧是否平稳,锅炉出力,受热面的磨损量限制。司炉工根据负荷要求、煤质情况,科学合理地调节好一、二次返料量的配比,达到节约成本、减少磨损。

③合理选用煤质。

根据锅炉运行负荷的要求,合理选用煤质。需高负荷运行时,烧热值高,灰分少的煤,低负荷运行时,烧热值低、灰分多的煤。从而达到满足需求,稳定燃烧,节约成本,减少受热面的磨损。

5)改变烟气流向。

用试验管放在离风帽80 mm处,分别用α=00、150、250、350、700及900的不同角度进行磨损试验,发现α=250时磨损最严重。受热面的磨损与受热面的结构布置形式也有关系,在锅炉结构设计中,应尽量避免受热面冲刷角度在100-600,特别是在α=250,要是没法避免,可采取在受热面上加导向板,改变烟气冲刷受热面的角度,并使冲刷角度在900是最好的。

6)在省煤器的严重磨损区的管子迎风面上及拐弯处加防磨护瓦。

7)受热面安装时,按照图纸设计技术要求。迎风面的每一组管子一定要安装平齐、垂直,减少受磨损严重面的扩大。

3 减少省煤器磨损速度,进行锅炉改造

中原油田供热管理处针对省煤器严重磨损这一情况,对2台29MW循环床的省煤器进行部分改造。

1)改三级省煤器为二级,上级省煤器管排数由原来40排改为32排;增加上级省煤器通道截面面积,即烟道后墙体向外移500 mm。

2)旋风分离器进出口斜烟道改造,加大分离器出口烟气进入省煤器通道的截面积。

3)省煤器管排迎风面和拐弯处加防磨护瓦。

通过改造后的2台29MW循环流化床锅炉现已运行,锅炉运行稳定,出力和改造前相比较,几乎不受影响,经察看受热面磨损严重部位的磨损量和改造前相比有所改善。

参考文献

[1]刘德昌,阎维平.流化床燃烧技术[M].中国电力出版社,1995:122,148-150.

作者:孙艳春