1、大型循环流化床锅炉风帽改造研究报告内容报告内容u CFB锅炉风帽的功能作用锅炉风帽的功能作用u CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因n 磨损磨损n 烧毁烧毁n 漏渣漏渣u 风帽设计方法及要求风帽设计方法及要求u 风帽改造案例风帽改造案例u 总结总结 CFB锅炉风帽的功能作用锅炉风帽的功能作用u 冷态及运行时与布风板共同承托床料冷态及运行时与布风板共同承托床料u 维持布风均匀、流化稳定维持布风均匀、流化稳定u 避免出现流化死区避免出现流化死区u 防止大颗粒沉积防止大颗粒沉积u 产生合理阻力产生合理阻力 CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 最
2、早的风帽形式最早的风帽形式n孔板孔板n圆柱形风帽圆柱形风帽CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 早期应用的早期应用的CFB锅炉风帽结构形式锅炉风帽结构形式n猪尾巴型风帽猪尾巴型风帽n定向风帽定向风帽n剑型风帽剑型风帽n钟罩型风帽钟罩型风帽风帽数量 外孔尺寸 布风均匀性 磨损特性 防漏渣性能 使用周期柱形风帽多小好较轻一般一般猪尾形风帽多好最轻较好较长定向风帽多大较好较重弱较短箭形风帽少大较好较轻弱较短钟罩形风帽较少较大好轻好较长CFB锅炉风帽的结构形式锅炉风帽的结构形式u 目前应用的目前应用的CFB锅炉风帽结构形式锅炉风帽结构形式n定向风帽及其改进形式定向风帽及其改进形式 n钟罩式风帽
3、及其改进形式钟罩式风帽及其改进形式风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u磨损磨损n 磨损普遍发生，运行条件决定风帽磨损不可避免磨损普遍发生，运行条件决定风帽磨损不可避免n 磨损主要位置是外罩出口、顶部、芯管磨损主要位置是外罩出口、顶部、芯管n 磨损与运行维护密切相关磨损与运行维护密切相关磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析u设计因素设计因素 为了保证流化避免颗粒沉积，需要较大的动量为了保证流化避免颗粒沉积，需要较大的动量动量越大，衰减的越慢动量越大，衰减的越慢传递给颗粒的动量越大传递给颗粒的动量越大对相邻风帽的冲击越大对相邻风帽的冲击越大相互磨损越大相互磨损越大2i2i41udum
4、磨损因素分析磨损因素分析u安装因素安装因素节距小，风帽布置数量多，布风越均匀节距小，风帽布置数量多，布风越均匀上游风帽气流对下游风帽冲击越大，磨损越大上游风帽气流对下游风帽冲击越大，磨损越大设计、安装精度造成下游风帽某一部分位于上游风帽射流流场中设计、安装精度造成下游风帽某一部分位于上游风帽射流流场中错列布置和顺列布置也有影响错列布置和顺列布置也有影响P.,Mirek,et al.Circulated Fluidized Bed Technology VIII（2005）Chemical Engineering and Processing(2011)磨损因素分析磨损因素分析磨损因素分析磨损因
5、素分析u维护因素维护因素风帽定期进行更换维护频率风帽定期进行更换维护频率u煤质特性煤质特性 灰分、粒径分布、掺矸率灰分、粒径分布、掺矸率u运行因素运行因素是否大风量运行是否大风量运行E=Kd2U3风量增加15%，磨损增加50%风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u烧毁烧毁n 烧毁是主因的无法通风冷却烧毁是主因的无法通风冷却n 材质和制造不合格有一定影响材质和制造不合格有一定影响n 烧毁与运行操作也有关烧毁与运行操作也有关烧毁因素分析烧毁因素分析u烧毁的预防烧毁的预防n认识到风帽的恶劣工作环境认识到风帽的恶劣工作环境n选用性能更好的耐高温、耐磨损材料选用性能更好的耐高温、耐磨损材料 早期采用早期
6、采用ZG8Cr33Ni9N，高温使用发生组织变化，风帽脆性增加高温使用发生组织变化，风帽脆性增加 目前外罩多采用目前外罩多采用ZG8Cr26Ni4Mn3N、ZG40Cr25Ni20，性能有保证，性能有保证 芯管多采用芯管多采用1Cr18Ni9Ti、CPH20、HHTn点火、压火时选用合理的运行参数（通风冷却）点火、压火时选用合理的运行参数（通风冷却）n启停机组加强对风帽的检修、疏通启停机组加强对风帽的检修、疏通风帽常见问题与成因风帽常见问题与成因u漏渣漏渣n设计因素（结构、阻力特性）设计因素（结构、阻力特性）n运行环境（流化风量、风温）运行环境（流化风量、风温）n运行维护（破损、脱落）运行维护
7、（破损、脱落）n危害严重（经济性、安全性、磨损加剧）危害严重（经济性、安全性、磨损加剧）漏渣因素分析漏渣因素分析锅炉大型化后炉膛的变化锅炉大型化后炉膛的变化漏渣因素分析漏渣因素分析n 风帽阻力决定布风板阻力风帽阻力决定布风板阻力n 一定的阻力是保证锅炉正常运行的关键一定的阻力是保证锅炉正常运行的关键n 炉内流态化的稳定由布风板阻力和料层阻力两部分共同决定炉内流态化的稳定由布风板阻力和料层阻力两部分共同决定n 如果布风板阻力偏低，总阻力就会出现不稳定状态如果布风板阻力偏低，总阻力就会出现不稳定状态某一操作气速下会出现三工作点某一操作气速下会出现三工作点某些区域气体以某些区域气体以u（未充分流化）
8、或（未充分流化）或u2（充分流化）速度通过（充分流化）速度通过一些区域气体以一些区域气体以u1速度通过（固定床状态）速度通过（固定床状态）漏渣因素分析漏渣因素分析漏渣因素分析漏渣因素分析u 综合成因综合成因单炉膛结构使用的大床面对风室压力均匀性有影响单炉膛结构使用的大床面对风室压力均匀性有影响风帽阻力不足以克服风压、流量波动造成的床层不稳定风帽阻力不足以克服风压、流量波动造成的床层不稳定流化较差区域的床料在炉内压力驱动下进入风帽造成漏渣流化较差区域的床料在炉内压力驱动下进入风帽造成漏渣u 解决途径解决途径合理的阻力（低负荷下的流化及布风均匀性）合理的阻力（低负荷下的流化及布风均匀性）选择良好的
9、风帽结构及参数选择良好的风帽结构及参数实现风帽阻力与风速的独立实现风帽阻力与风速的独立避免风帽脱落避免风帽脱落合理控制燃料合理控制燃料风帽设计方法及要求风帽设计方法及要求u选择合理的阻力分布选择合理的阻力分布阻力越大，布风越均匀，但能耗相应增加阻力越大，布风越均匀，但能耗相应增加布风板阻力占总阻力的布风板阻力占总阻力的1/3方可维持床层稳定运行方可维持床层稳定运行u风帽设计要求风帽设计要求寿命长（外罩、芯管）寿命长（外罩、芯管）风帽结构及阻力特性优良，不漏渣风帽结构及阻力特性优良，不漏渣检修维护便捷检修维护便捷选择良好的及参数选择良好的及参数u实现风帽阻力与风速的独立实现风帽阻力与风速的独立2
10、22222oobbiiobiuuupppp风帽设计方法及要求风帽设计方法及要求u 内蒙某厂内蒙某厂4200MW CFB锅炉锅炉 锅炉型号锅炉型号SG-690/13.6-M451风帽改造案例风帽改造案例u 问题表现问题表现四台锅炉自投产后普遍存在风室漏渣问题四台锅炉自投产后普遍存在风室漏渣问题先后进行过四次改造试验先后进行过四次改造试验改造后漏渣情况得到一定程度缓解，但始终没有得到彻底解决改造后漏渣情况得到一定程度缓解，但始终没有得到彻底解决低负荷工况下风帽漏渣严重、磨损加剧，检修更换量大低负荷工况下风帽漏渣严重、磨损加剧，检修更换量大风帽改造案例风帽改造案例风室结构风室结构u 等压绝热风室，一
11、次风由四根支管进入等压绝热风室，一次风由四根支管进入u 床面尺寸床面尺寸22.743.53m风帽初始结构风帽初始结构u大直径逆流柱状风帽大直径逆流柱状风帽u 布风板上均匀布置风帽布风板上均匀布置风帽2615个（节距个（节距170mm）u 布风板阻力布风板阻力3.8kPa（设计（设计4.5kPa）u芯管出口直径芯管出口直径43mm，芯管壁厚，芯管壁厚6mmu外罩下部均等布置有外罩下部均等布置有8个直径个直径15mm的圆孔出口的圆孔出口u外罩材质为外罩材质为ZG8Cr26Mn7N，芯管材质为，芯管材质为1Cr18Ni9Ti改造试验改造试验u 第一次改造试验第一次改造试验原因分析：原因分析：风帽阻力
12、太小，芯管结构不合适风帽阻力太小，芯管结构不合适改造方案：改造方案：风帽芯管由向上开口（风帽芯管由向上开口（436）改为侧向开孔）改为侧向开孔（三排（三排24个个8.5小孔）小孔）风帽头结构不变风帽头结构不变改造结果：改造结果：布风板阻力提高至布风板阻力提高至4.8kPa，风帽漏渣有所缓解，风帽漏渣有所缓解风量低于风量低于280km3/h后布风板四周仍有漏渣现象后布风板四周仍有漏渣现象机组停运后布风板前后机组停运后布风板前后34排风帽存在堵塞、烧损排风帽存在堵塞、烧损u 第二次改造试验第二次改造试验原因分析：原因分析：布风板四周物料浓度较高，一次风均匀穿过布风板结构布置不合理布风板四周物料浓度
13、较高，一次风均匀穿过布风板结构布置不合理改造方案：改造方案：布风板中间风帽进行拉稀布风板中间风帽进行拉稀前后墙各前后墙各4排、左右侧墙排、左右侧墙10排风帽不动，共割除风帽排风帽不动，共割除风帽629个个改造结果：改造结果：布风板阻力提高至布风板阻力提高至6.0kPa，风帽漏渣有所缓解，风帽漏渣有所缓解风量低于风量低于270kNm3/h后布风板四周有漏渣现象，风量越低，漏渣越明显后布风板四周有漏渣现象，风量越低，漏渣越明显机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象改造试验改造试验u 第三次改造试验第三次改造试验改造方案：改造方案：前后墙各增加一排间
14、隔拉稀，两侧墙各增加两排风帽拉稀前后墙各增加一排间隔拉稀，两侧墙各增加两排风帽拉稀在原有基础上再减少风帽在原有基础上再减少风帽166个个改造结果：改造结果：布风板阻力提高至布风板阻力提高至6.7kPa，风帽漏渣有所缓解，风帽漏渣有所缓解风量低于风量低于270km3/h后布风板四周有漏渣现象，风量越低，漏渣越明显后布风板四周有漏渣现象，风量越低，漏渣越明显机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象改造试验改造试验u 第四次改造试验第四次改造试验改造方案：改造方案：修改风帽结构第一次改造试验形式修改风帽结构第一次改造试验形式恢复锅炉已经割除风帽，同时将
15、前后墙各两排风帽（共恢复锅炉已经割除风帽，同时将前后墙各两排风帽（共532个）进行割个）进行割除，用耐火材料砌筑台阶除，用耐火材料砌筑台阶改造结果：改造结果：布风板阻力提高至布风板阻力提高至7.8kPa（200，300km3/h）风量低于风量低于200kNm3/h后布风板仍有有漏渣现象后布风板仍有有漏渣现象大修前一次风机在大修前一次风机在292kNm3/h风量时一次风机电流与大修后风量时一次风机电流与大修后275kNm3/h风量相当，两台一次风机电流多耗电近风量相当，两台一次风机电流多耗电近40A改造试验改造试验治理改造原则治理改造原则u 优选风帽结构优选风帽结构u 保证布风板具有合理的阻力特
16、性保证布风板具有合理的阻力特性u 一次风量一次风量200300kNm3/h时均能保证布风均匀时均能保证布风均匀u 一次风量一次风量200300kNm3/h时均能保证布风板不漏渣时均能保证布风板不漏渣u 额定负荷下布风板阻力不超过额定负荷下布风板阻力不超过5.5kPa（一次风温（一次风温200）布风均匀性布风均匀性u 四周区域与中间区域差异大四周区域与中间区域差异大u 风帽自身阻力特性有待提高风帽自身阻力特性有待提高治理改造治理改造u采用钟罩结构形式采用钟罩结构形式结构经过实炉长期运行检验结构经过实炉长期运行检验低出口速度低出口速度长寿命长寿命细节优化细节优化u 利用冷态风帽试验台验证结构利用冷
17、态风帽试验台验证结构u 数值模拟优选方案，减小风险数值模拟优选方案，减小风险治理改造效果治理改造效果u最小流化风量为最小流化风量为100kNm3/h，在此风量下床料流化均匀、流化良好，在此风量下床料流化均匀、流化良好u改造后布风板阻力约改造后布风板阻力约5kPa，流化风量降低至，流化风量降低至170kNm3/h也不发生漏渣也不发生漏渣u安全性显著提高安全性显著提高u布风板阻力明显降低，一次风机电耗明显下降布风板阻力明显降低，一次风机电耗明显下降u风帽是循环流化床锅炉的重要部件，需要给与足够的关注风帽是循环流化床锅炉的重要部件，需要给与足够的关注u风帽的常见问题是磨损、烧毁和漏渣风帽的常见问题是
18、磨损、烧毁和漏渣u风帽漏渣受到结构设计、阻力匹配等多个因素的共同影响，改造过程风帽漏渣受到结构设计、阻力匹配等多个因素的共同影响，改造过程中需要全面予以考虑，否则很难达到良好效果中需要全面予以考虑，否则很难达到良好效果u风帽改造对于提高循环流化床锅炉安全经济性有重要意义风帽改造对于提高循环流化床锅炉安全经济性有重要意义u钟罩形风帽较为适应大型循环流化床锅炉的发展，应当予以优先选择钟罩形风帽较为适应大型循环流化床锅炉的发展，应当予以优先选择u改造采用的钟罩形改造采用的钟罩形风帽阻力特性优良，具有良好的抗磨损能力，适用风帽阻力特性优良，具有良好的抗磨损能力，适用于新建机组及老机组改造，对于推动循环流化床锅炉技术的发展和应于新建机组及老机组改造，对于推动循环流化床锅炉技术的发展和应用具有积极意义用具有积极意义总结总结
