內容摘要：簡述了針對福建無煙煤的燃燒特性而設計的DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐的結構特點,并對運行中出現的磨損從實際經驗出發,提出了解決方法

關鍵詞：鍋爐   設計特點  磨損 

1   前言

    福建無煙煤具有揮發性極低、碳化程度高、熱穩定性差、著火和燃燒極其困難，且灰熔點低，易結焦的特性，在一般的燃燒設備上應用受到局限，循環流化床鍋爐的出現為燃用福建無煙煤創造了良好的機會，福建省從九十年代福州華塑投運第一臺10t/hCFB鍋爐以來，已逐漸安裝投運了35t/h、45t/h、75t/h、130t/h、220t/h、260t/h、440t/h等各種規格的CFB鍋爐，為福建無煙煤的潔凈、高效燃燒積累了寶貴的經驗。廈門國能新陽熱電有限公司在2003年委托東方鍋爐廠針對福建無煙煤而采用“高爐膛、中溫分離、低循環倍率”技術方案設計的2臺DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐。具有以下優點：

    ⑴燃料適應性廣：能燃用低位發熱量為14～28MJ/kg、含C量35～86％范圍內的無煙煤，目前我司燃用的無煙煤為龍巖無煙煤和越南無煙煤。

    ⑵負荷調節性能好：該爐設計額定蒸發量為75t/h，在40～90 t/h范圍內能穩定安全運行。

    ⑶燃燒效率高：2006年度全年平均鍋爐效率86%。

2   鍋爐設計特點

2.1結構簡介：

    DG75/3.82-Ⅱ型鍋爐為單汽包自然循環、半塔式布置、中溫旋風分離，全鋼結構爐架的低循環倍率流化床鍋爐。

鍋爐為室外露天布置，由前部及尾部兩個豎井煙道組成。前部豎井采用懸吊結構，其四壁由膜式水冷壁組成，自下而上依次布置有一次風室、布風裝置、爐膛密相區、稀相區、蒸發管束、高、低溫過熱器及煙風轉向室；尾部豎井為支承結構，其內布置有高溫省煤器、低溫省煤器及鋼管臥式空氣預熱器。兩豎井之間通過兩個并列布置的旋風分離器相連通，分離器下部接回料裝置，分離器及回料裝置均支承在鋼結構梁上。前部豎井采用敷管爐墻，外置金屬護板，后部豎井采用輕型護板護墻。燃燒室下部、爐內門孔區、前部豎井出口煙窗區域和分離器內部等高灰濃度區域均設有防磨內襯。鍋筒由鍋筒吊桿懸掛在大板梁上。六根鋼柱承受鍋爐的全部重量，爐頂設置輕型鋼結構雨蓋。

    鍋爐參數：

    型號：DG75/3.82-Ⅱ型

    型式：中溫中壓單鍋筒，燃用福建無煙煤循環流化床鍋爐

    額定蒸發量：75t/h

    額定蒸汽壓力：3.82MPa

    額定蒸汽溫度：450℃

    給水溫度：150℃

    熱一次風溫度：180℃

    熱二次風溫度：180℃

    冷空氣溫度：20℃

    鍋爐保證效率：87％

    布置型式：半露天布置（運轉層以下封閉）

2.2設計特點：

2.2.1防止汽包下降管管座裂紋采取的措施：采用加強型的下降管座并結合應力計算，防止管孔附近熱疲勞裂紋的產生；在工質與汽包金屬間存在較大溫差的進水管孔，加強管孔等處，采用結構形式成熟合理的套管式管座，以防止管孔附近因熱疲勞而產生裂紋。

2.2.2風室采用水冷風室，由膜式水冷壁彎制而成，與水冷壁連為一體。由于水冷風室是由水冷壁管彎制而成的，鍋爐運行時水冷風室可隨爐膛一起熱膨脹，因而密封可靠。水冷風室內壁設置有較薄的耐火、絕熱材料層，以滿足鍋爐啟動時890℃左右的高溫煙氣沖刷的需要，配合床下點火燃燒器的運行，實現快速點火，保證鍋爐運行的安全性和經濟性。

2.2.3采用中溫鋼板式絕熱型旋風分離器，其內壁敷設一層50mm的耐磨內襯材料，通過螺釘固定在金屬分離器內壁面，這種結構對于鍋爐的啟動升溫、停爐降溫速度的限制小于汽包的限制，因此在滿足鍋爐啟動升壓、升溫要求的前提下，分離器無特殊要求。這種分離器對細顆粒粒子的捕捉能力強、高效可靠，為保證爐風高的循環灰濃度和高的傳熱以及高的碳粒子燃盡程度提供了保證；同時減少了尾部飛灰量，并有效地將飛灰粒徑控制在適當范圍之內，為降低尾部對流受熱面的磨損創造了條件。

2.2.4回料裝置：采用非機械式“J”型回料密封閥，由于鍋爐采用中溫分離，回料閥工作溫度在550℃左右，閥體及立管不會出現煤粒子再燃而導致局部高溫結焦現象，“J”閥回料器上有一定的密封料位高度，確保物料能夠連續穩定地向爐內回送，從而保證運行中的料位具有自平衡能力，回料器立管上還采用了四層充氣口，確保循環灰的良好流動，避免回料器內因局部死區而出現結渣的現象。在立管上還設有壓力測點，運行時通過對壓差的監控來嚴格控制料位的高度，防止爐內煙氣反串。在回料裝置與爐膛水冷壁的結合處設有復式金屬膨脹節，保證水冷壁自由膨脹。

2.2.5非機械式的風力播煤裝置

    非機械式的風力播煤裝置共設兩臺，在前墻下部收縮段沿寬度方向均勻布置。燃料從料倉進入輸煤皮帶后，靠重力落入風力播煤裝置，播煤裝置下部布置三股播煤風將燃料吹入爐膛。

    風力播煤裝置具有以下優點：

    ⑴播煤機內部沒有傳統的機械傳動零、部件，消除了運行時易卡死的隱患，增加了鍋爐運行的可靠性； 

    ⑵高速的氣流可避免燃料在播煤槽內停留、堆積和搭橋，保證給煤的通暢；

    ⑶高壓頭、高速氣流能將煤播散開，使給煤非常均勻地分布在整個床面，同時還可以有效地防止熱煙氣從爐內返竄；

    ⑷給煤裝置全部置于爐前，使電廠的給煤系統布置形式簡單，節省投資。

2.2.6兩級面式減溫器

    針對東鍋DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐在福建某熱電廠調試時出現過熱蒸汽超溫現象，采取把低溫過熱器管子總面積割除25％，但是由于低過面積變小了，在鍋爐低負荷運行時，出現了過熱蒸汽溫度偏低（約415℃～430℃），東鍋在本爐設計中，采取了在低過出口設置了兩極面式減溫器，使過熱蒸汽溫度調節有足夠的富裕量，確保過熱蒸汽溫度的穩定。

3   磨損的對策：

3.1風帽的磨損：

    DG75/3.82-11型循環流化床鍋爐采用“7”字型大孔徑的導向風帽，但由于風帽節距小，布置過于密集，部分風帽受到直接沖刷；我司風帽現采用ZG35CrNiMnMorRe材料來減緩風帽的磨損。“7”字型大孔徑的導向風帽雖然壓降較少，有利排渣。定向風帽在設計上使后排風帽的噴口直接對前排風帽“頭部”吹掃形成沖擊磨損，可適當調整前后排風帽之間的角度，防止后排風直吹前排風帽，同時在結構上采用將風帽頭與立管做成兩段上下螺紋對接，便于更換。

3.2爐膛受熱面磨損：

    爐膛下部（18500mm以下）敷高衛燃帶與水冷壁過度（交界）區域的管壁磨損。其磨損原因是在這過度界區域內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運行的固體物料運行方向相反，因而在局部產生渦旋流，另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區域產生流動方向的改變，因而對水冷壁管產生沖刷。

    為減緩這一區域的磨損可在衛燃帶過渡區域水冷壁管上加焊防磨板或對水冷壁管噴涂防磨金屬材料,取得好的防磨效果。

3.3旋風分離器中心筒的磨損

    旋風分離器處于灰濃度高、煙氣溫度高、流速快的環境中，因此磨損速率較快，我司1#爐中心筒原設計為Φ1164×12×3000   1Cr26Ni14Si2材質的鋼板卷制焊接而成，使用約4000小時后便發現中心筒下部已磨損了約1500mm；嚴重地降低了分離效率，然后采用了ZG8Cr26Ni4Mn3NRe  Φ1164×15的鑄造中心筒，使用效果良好。

3.4新材料防磨蓋板的應用：

    爐內布置的水冷管束、高溫過熱器、低溫過熱器第一排管的迎風面加裝了1Cr26Ni14Si2材質軋制的半圓防磨片。原設計的防磨片兩端用同材質的半圓卡子點焊在防磨片上，在較長的防磨片中間鉆孔，用耐熱不銹鋼銷釘點焊在水管外壁上固定，由于這種材質的防磨片耐熱度僅在900℃左右，當煙氣溫度在950°～980°僅運行3500小時便燒損碳化，并大量脫落，致使受熱面未得到保護。經考察同行采用東方特鋼生產的材質為ZG8Cr26Ni4Mn3NRe，鑄造半圓形防磨片，并適當地縮短防磨片兩端的支點長度，使用效果良好，運行4000小時無發現脫落。

4   結束語

    DG75/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐其結構設計具有一定的先進性、運行可靠、能高效清潔地燃用無煙煤及越南無煙煤，針對運行中出現的磨損，采取一定的措施，鍋爐能達到最佳的運行效果。 

文章作者：應銘新 廈門國能新陽熱電有限公司 廈門361022