大型循环流化床锅炉风帽改造研究

大型循环流化床锅炉风帽改造研究

中国华能集团清洁能源技术研究院循环流化床锅炉技术部黄中2011年11月2日成都大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第1页!报告内容

CFB锅炉风帽的功能作用CFB锅炉风帽的结构形式风帽常见问题与成因磨损

烧毁漏渣风帽设计方法及要求风帽改造案例

总结大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第2页!

CFB锅炉风帽的功能作用冷态及运行时与布风板共同承托床料

维持布风均匀、流化稳定

避免出现流化死区

防止大颗粒沉积产生合理阻力大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第3页!CFB锅炉风帽的结构形式最早的风帽形式孔板圆柱形风帽大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第4页!CFB锅炉风帽的结构形式目前应用的CFB锅炉风帽结构形式定向风帽及其改进形式钟罩式风帽及其改进形式大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第5页!磨损因素分析大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第6页!磨损因素分析安装因素节距小，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大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第7页!磨损因素分析维护因素

风帽定期进行更换维护频率煤质特性

灰分、粒径分布、掺矸率运行因素

是否大风量运行 E=Kμd2U3风量增加15%，磨损增加50%大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第8页!烧毁因素分析烧毁的预防认识到风帽的恶劣工作环境选用性能更好的耐高温、耐磨损材料早期采用ZG8Cr33Ni9N，

高温使用发生组织变化，风帽脆性增加

目前外罩多采用ZG8Cr26Ni4Mn3N、ZG40Cr25Ni20，性能有保证

芯管多采用1Cr18Ni9Ti、CPH20、HHT点火、压火时选用合理的运行参数（通风冷却）启停机组加强对风帽的检修、疏通大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第9页!漏渣因素分析大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第10页!风帽阻力决定布风板阻力一定的阻力是保证锅炉正常运行的关键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些区域气体以u（未充分流化）或u2（充分流化）速度通过一些区域气体以u1速度通过（固定床状态）漏渣因素分析大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第11页!风帽设计方法及要求选择合理的阻力分布阻力越大，布风越均匀，但能耗相应增加布风板阻力占总阻力的1/3方可维持床层稳定运行风帽设计要求寿命长（外罩、芯管）风帽结构及阻力特性优良，不漏渣检修维护便捷选择良好的及参数实现风帽阻力与风速的独立大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第12页!内蒙某厂4×200MWCFB锅炉

锅炉型号SG-690/13.6-M451风帽改造案例大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第13页!风室结构等压绝热风室，一次风由四根支管进入床面尺寸22.74×3.53m大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第14页!改造试验次改造试验原因分析：

风帽阻力太小，芯管结构不合适改造方案：

风帽芯管由向上开口（φ43×6）改为侧向开孔

（三排24个φ8.5小孔）

风帽头结构不变改造结果：

布风板阻力提高至4.8kPa，风帽漏渣有所缓解

风量低于280km3/h后布风板四周仍有漏渣现象

机组停运后布风板前后3~4排风帽存在堵塞、烧损大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第15页!第三次改造试验改造方案：

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166个改造结果：

布风板阻力提高至6.7kPa，风帽漏渣有所缓解

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

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大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第16页!治理改造原则优选风帽结构保证布风板具有合理的阻力特性一次风量200~300kNm3/h时均能保证布风均匀一次风量200~300kNm3/h时均能保证布风板不漏渣额定负荷下布风板阻力不超过5.5kPa（一次风温200℃）大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第17页!治理改造采用钟罩结构形式结构经过实炉长期运行检验低出口速度长寿命细节优化利用冷态风帽试验台验证结构数值模拟优选方案，减小风险

大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第18页!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的常见问题是磨损、烧毁和漏渣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总结大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第19页!CFB锅炉风帽的结构形式早期应用的CFB锅炉风帽结构形式猪尾巴型风帽定向风帽剑型风帽钟罩型风帽

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大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第20页!风帽常见问题与成因磨损

磨损普遍发生，运行条件决定风帽磨损不可避免磨损主要位置是外罩出口、顶部、芯管

磨损与运行维护密切相关大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第21页!磨损因素分析设计因素

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 ↓传递给颗粒的动量越大 ↓对相邻风帽的冲击越大 ↓相互磨损越大大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第22页!P.,Mirek,etal.CirculatedFluidizedBedTechnologyVIII（2005）ChemicalEngineeringandProcessing(2011)磨损因素分析大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第23页!风帽常见问题与成因烧毁

烧毁是主因的无法通风冷却材质和制造不合格有一定影响烧毁与运行操作也有关大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第24页!风帽常见问题与成因漏渣设计因素（结构、阻力特性）运行环境（流化风量、风温）运行维护（破损、脱落）危害严重（经济性、安全性、磨损加剧）大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第25页!锅炉大型化后炉膛的变化漏渣因素分析大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第26页!漏渣因素分析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解决途径合理的阻力（低负荷下的流化及布风均匀性）选择良好的风帽结构及参数实现风帽阻力与风速的独立避免风帽脱落合理控制燃料

大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第27页!阻力和出口速度独立控制首选钟罩风帽具体项目具体分析，优化结构设计合理利用数值模拟软件重视制造加工和现场安装风帽设计方法及要求大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第28页!问题表现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

风帽改造案例大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第29页!风帽初始结构大直径逆流柱状风帽布风板上均匀布置风帽2615个（节距170mm）布风板阻力3.8kPa（设计4.5kPa）芯管出口直径43mm，芯管壁厚6mm外罩下部均等布置有8个直径15mm的圆孔出口外罩材质为ZG8Cr26Mn7N，芯管材质为1Cr18Ni9Ti大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第30页!第二次改造试验原因分析：

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改造方案：

布风板中间风帽进行拉稀

前后墙各4排、左右侧墙10排风帽不动，共割除风帽629个改造结果：

布风板阻力提高至6.0kPa，风帽漏渣有所缓解

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

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大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第31页!第四次改造试验改造方案：

修改风帽结构次改造试验形式

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

除，用耐火材料砌筑台阶改造结果：

布风板阻力提高至7.8kPa（200℃，300km3/h）

风量低于200kNm3/h后布风板仍有有漏渣现象

大修前一次风机在292kNm3/h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40A改造试验大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第32页!布风均匀性四周区域与中间区域差异大

风帽自身阻力特性有待提高大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第33页!治理改造效果最小流化风量为100kNm3/h，在此风量下床料流化均匀、流化良好改造后布风板阻力约5kPa，流化风量降低至170kNm3/h也不发生漏渣安全性显著提高布风板阻力明显降低，一次风机电耗明显下降

大型循环流化床锅炉风帽改造研究共35页，您现在浏览的是第34页!中国华能集团清洁能源技术研究院循环流化床