（国家电力投资集团公司北票发电有限责任公司）
摘要：国家电投北票发电有限责任公司4#、5#锅炉是无锡锅炉厂设计制造的UG-75/5.3-M3型循环流化床锅炉，原蘑菇型风帽在运行过程中最突出的问题就是风室漏灰，漏灰严重时导致流化不均匀，风室内积灰严重，导致排渣管磨漏，造成风室漏风喷灰，锅炉负荷受到严重影响，制约了锅炉运行的经济性和安全性。布风板风帽内套风管堵塞变形严重，导致物料流化不好，一次风量大、引风机和一次风机电耗增加，受热面管壁磨损加剧，经过严密的技术论证后对风帽和布风板进行了整体技术改造，改善了流化状况，降低了受热面管壁磨损，安全性和经济性显著提高。
关键词：循环流化床锅炉；布风板；风帽改造
一、改造前锅炉基本情况
国家电投北票发电有限责任公司4#、5#锅炉为二级物料分离器的UG-75/5.3-M3型循环流化床锅炉（一级为布置在炉膛出口的百叶窗分离器，二级为布置在尾部烟道中部的旋风分离器），风帽为蘑菇状小风帽，风帽出孔为ф7*24的圆型结构，共计512个。现在运行发现物料通过风帽孔回吸进入风室，造成风室积渣，风室积渣后，又会使床压波动，影响布风均匀性，风室长期积渣又会结焦，危及生产安全运行。原有风帽512个，圆形24孔，ф7*24mm，布风板开孔ф35mm，引风管内径ф25mm，一次冷风量为40000?/h，温度150℃，换算成热态风量为57747?/h，密度ρ=0.84。正常运行时风室压力9—10kPa，额定工况下锅炉布风板阻力为1900 Pa。布风板下无防磨浇筑料。排渣为底部两个排渣口。入炉煤粒度7 mm以下占90％，7～15 mm 占10％；使用煤种低位发热量为21487 kJ／kg，
二：改造的必要性
与当初设计煤种相比，近几年发电公司的燃用煤种变化较大，入炉煤粒度也时常超标，而蘑菇型风帽对大颗粒床料在布风板上的推动能力较弱，加之锅炉已运行近二十年，风帽出现严重磨损、变形和堵塞，导致布风板流化能力严重减弱，粒径稍大的物料难以流化并难以排出，床压维持困难，影响锅炉正常带负荷运行。运行中不得不采用较大的一次风风量运行，进而导致锅炉各部分受热面磨损加剧，一次风机和引风机电耗升高，锅炉受热面爆管次数增多，机组运行经济性降低。同时由于布风板流化能力减弱，床压不稳，细小的物料通过风帽孔回吸进入风室内部，造成风室内部积渣。风室内部积渣后，又会使锅炉床压波动，影响布风的均匀性；同时风室内部长期积渣又会造成结焦，危及生产安全运行。为改善锅炉内部流化效果，提高锅炉的带负荷能力，保证锅炉安全生产稳定运行，对4#、5#锅炉布风板风帽改造已势在必行。
三：改造方案
通过对国内多家风帽厂家的业绩和方案进行充分的比较和论证，并结合近些年锅炉的实际运行情况，最终选用了聊城顺达电力设备配件有限公司生产的新型循环流化床锅炉专用钟罩式风帽
1：改造前的数据计算
原风帽512个，圆形孔ф7*24mm，布风板开孔ф35mm，引风管内径ф25mm，一次冷风量为40000?/h，温度150℃，换算成热态风量为57747?/h，密度ρ=0.84
（1）入口阻力：入口内径ф25
F1=0.252㎡ V1=64m/s
Hf1=ρ§V12/2g §取0.5
hf1=0.5×（64）2/2g×0.84×10=877pa
（2）内芯主夹层突扩及转角阻力：
F?=0.27㎡ V2 =66 m/s
Hf2=ρ§2V22/2g §?取0.3
Hf?=0.3×（66）2/2g×0.84×10=560pa
（3）风帽出口突缩及转角阻力：
F?=0.473 ㎡ V?=34 m/s
Hf?=ρ§?×V3 2/2g，§?取0.98
Hf ?=0.98×（34）2/2g×0.84×10=485 pa
总阻力为877+560+485= 1922 pa，
2：改造后的数据计算
风帽301个，圆形孔ф13*8，布风板开孔ф43mm，引风管内径ф35mm
1、风帽接管内空气速度计算
接管内径：35mm
一次风量：40000m3/h 一次风温：150℃
流通截面积：301×3.14 × 0.01752=0.289 m2
空气速度：V=40000×（（273+150）/（273+20））/（3600×0.289）=56 m/s
Hf1=ρ§V12/2g §取0.5
hf1=0.5×（56）2/2g×0.84×10=672pa
2、风帽与接管夹套内空气速度计算
流通截面积：301×3.14×（0.02752 -0.02152）=0.278 m2
V=40000×（（273+150）/（273+20））/（3600×0.278）=58 m/s
内芯主夹层突扩及转角阻力：
F?=0.278㎡ V2 =58 m/s
Hf2=ρ§2V22/2g §?取0.5
Hf?=0.5 ×（58）2/2g×0.84×10=720 pa
3、风帽小孔空气速度计算
流通截面积：0.32 m2
V=40000×（（273+150）/（273+20））/（3600×0.32）= 50m/s
风帽出口突缩及转角阻力：
Hf?=ρ§?×V3 2/2g 取0.98
Hf ?=0.98×（50）2/2g×0.84×10=1050 pa
总阻力为672+720+1050 =2442 pa。
4、风帽和风管的样式
①此风帽为防漏灰钟罩式风帽。
②布风板开口阻力为248Pa，连接管阻力为144 Pa，风帽转弯阻力为969 Pa，风帽孔阻力为1289 Pa，总阻力约2650 Pa。
四：改造后的运行情况及效果
（1）布风板风帽改造工程于2017年7月底完成，依据《循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则（DLT1322-2014）》冷态试验布风板空床阻力为2400Pa，布风板物料流化均匀，和原锅炉设计说明书基本吻合。锅炉带满负荷时一次热态风量控制在44000m3/h 左右，炉内料床温度、沸中温度、下端温度、炉膛出口温度等各点温度分布均匀。床温控制在850～920℃之间，炉内上下各点温差不超过50℃。在现有煤种（如入炉煤低位热值4000～4500 kcal／kg，灰分30％左右，粒度7～13mm）情况下，锅炉流化良好，能够稳定的带满额定负荷；同时在低负荷工况下也能保证大粒径床料完全流化起来，而且锅炉排渣正常。改造后，锅炉受热面承压部件的磨损速率低于改造前，满负荷时的飞灰可燃物降低2%左右，同时排烟温度与改造前无明显变化。机组启动后连续运行了4500 h后停炉检查，风室内无漏渣。利用超声波测厚仪对以前锅炉磨损特别严重的炉膛后墙耐火浇注料上部4 m左右侧墙第一根水冷壁管进行了测试，启动前左侧管子壁厚为4.7mm，右侧管子壁厚为4.8 mm；运行4500h后左侧管子壁厚为4.6mm，右侧管子壁厚为4.8mm。锅炉炉膛受热面管壁的磨损小于风帽改造的技术协议中“改造后，锅炉受热面承压部件管壁的磨损量在连续运行小时数为1000 h时不超过0．27 mm（以原始管壁厚度5 mm左右的水冷壁管为依据进行考核）”的考核指标。减轻了受热面管壁磨损，降低了机组“非计划停运”次数（风帽改造前炉膛下部水冷壁每年至少爆管2次），大大提高了锅炉运行的可靠性。
（2）改造后，锅炉流化状况明显改善，提高了锅炉对煤种变化，特别是劣质煤的适应能力，锅炉运行带负荷能力增强，确保了长期低负荷（约50％）运行锅炉料床流化稳定，排渣通畅。相同负荷下锅炉风机电耗降低约0．36％，供热煤耗降低约0．5 %。
五：改造过程中注意事项
（1）在对旧布风板耐火浇筑料、风帽进行拆除和在旧布风板水冷壁鳍片上开风帽安装孔时，一定要小心、认真、仔细，否则会因拆除时使用的工具和割具对水冷壁管造成损伤，严禁使用火焊拆除风帽、风管和开风帽安装孔。布风板浇注料、风帽和风管整体拆除后，对布风板水冷壁焊口进行全面无损检验，合格后方可进行下一道工序。
（2）把加工好的20G材质的开孔覆板放线铺设在水冷布风板上后，覆板务必满焊（焊接人员必须是经验丰富的承压焊工），防止因风室震颤短路造成漏风，长期冲刷损伤布风板水冷壁管，并可能造成锅炉布风板局部流化减弱，同时防止焊接时对水冷壁管母材造成过应力。
（3）风帽和风管安装时必须进行整体放线，保证风帽安装整齐合格。
（4）风帽安装完成后，布风板水冷壁鳍片和风室内部耐火浇注料的爪钉铺设和耐火浇注料的浇注在施工过程中一定要按循环流化床锅炉用耐磨耐火浇注料施工工艺进行，并严格按照升温曲线进行烘炉，防止因耐火浇注料的施工问题造成耐火浇注料裂纹、脱落后对风帽套管长期冲刷，致使风帽套管磨损损坏。
（5）布风板风帽改造完成后，一定要按《循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则（DLT1322-2014）》要求进行布风板阻力试验及料层阻力特性试验，确保数据可靠，指导相关运行技术人员对布风板风帽改造后锅炉具体参数的掌握，保证锅炉安全经济稳定的运行。
六：结束语
此次布风板风帽技术改造达到了预期的效果，实现了锅炉炉膛均匀布风、气固相互运动合理；风室耐火浇注料的敷设增强了风室金属材料的抗热氧化性，提高了风室的使用寿命，杜绝了风室漏风现象，增强了设备的安全可靠性。
参考文献：
[1]220t/h循环流化床锅炉改造与应用研究周传勇?-?《东北石油大学》
[2]循环流化床布风板的冷态模化试验及数值模拟赵弦?-?《中国科学院研究生院（工程热物理研究所）》
[3]循环流化床锅炉炉膛布风系统改造张宁?-?《设备管理与维修》
论文作者:焦阳
论文发表刊物:《河南电力》2018年9期
论文发表时间:2018/10/22
标签：风帽论文; 锅炉论文; 风管论文; 阻力论文; 流化床论文; 水冷论文; 磨损论文; 《河南电力》2018年9期论文;