第36卷 第7期2008年7月Vol.36 No.7Jul. 2008
电厂循环流化床锅炉炉内受热面磨损分析及研究
盛海明,徐耀良,孙 勇,孔 璐,娄春宏
1
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3
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(1.上海大学自动化系,上海 200072;2.上海电力学院信控系,上海 200090;
3.六安电厂,安徽六安 237000)
摘 要:以135MW循环流化床锅炉的防磨损技术改造为背景,分析了循环流化床锅炉炉内受热面的磨损机理。针对炉膛内固体颗粒高速流动、由于突起而形成涡流等引起磨损的原因,分别提出了喷涂防磨涂层、水冷壁结构优化设计、保证受热面光滑等防磨措施。运行实践证明,采取上述措施,使受热面的磨损情况得到了有效的控制。
关键词:循环流化床锅炉;磨损机理;受热面
作者简介:盛海明(19832),男,主要研究方向为电站过程自动化。
中图分类号:TK2 文献标识码:B 文章编号:100129529(2008)0720107203
Abrasionanalysisforfurnaceheat2absorbingsurfacesinCFBboilersofpowerplants
SHENGHai2ming,XUYao2liang,SUNYong,KONGLu,LOUChun2hong1
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(1.Dept.ofAutomation,ShanghaiUniv.,Shanghai200072,China;2.Dept.ofInformation&Control,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China;
3.Liu′anPowerPlant,Liu′an237000,China)
Abstract:Basedontheabrasion2resistantretrofitforthe135MWCFBboiler,theabrasionmechanismofthefurnaceheat2absorbingsurfacesinCFBboilersisanalyzed.Tosolvetheproblemthatthehigh2speedparticlesinthefurnacetendtocreateeddycurrentwhenmeetingwithprotuberancesandcauseabrasionconsequently,countermeasuressuchassprayingabrasion2resistantcoating,optimizingwaterwallstructure,ensuringheat2absorbingsurfacessmoothareproposed.Practiceshowsthatthesemeasuresareeffective.
Keywords:CFBboiler;abrasionmechanism;heat2absorbingsurface
循环流化床锅炉是近20年迅速发展起来的一种新型燃烧设备,它具有燃料适应性广、燃烧效率高、清洁燃烧等优点,因此,近年来在国内外得到广泛的推广和应用。但循环流化床锅炉的炉膛是在高固体颗粒浓度的不断冲刷环境下工作的,与其他锅炉相比,磨损比较严重,严重影响了锅炉机组的安全经济运行。运行实践证明,循环流化床锅炉最易磨损的部位有水冷壁与耐火材料交接处、炉膛出口、旋风分离器等。本文以安徽华电六安电厂循环流化床锅炉的防磨损技术改造为背景,着重对锅炉运行中炉膛内壁受热面的磨损及解决方法进行探讨。
1 磨损机理
按照机理不同,磨损分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和微动磨损等。在循环流化床锅炉中,炉膛内壁受热面的磨损主
要表现为冲蚀磨损。
循环流化床锅炉以燃煤为主,当煤在炉膛中燃烧时,煤中一些矿物质就转化为灰。由于烟气中含有大量飞灰,使锅炉受热面受到飞灰冲刷而磨损。循环流化床通常使用热值低灰分高的劣质煤,烟速相同的情况下,其磨损量与飞灰量成正比。而炉内温度一般在850～900℃之间,远没达到灰软化温度的硬飞灰不断冲蚀受热面管,因此其受热面磨损会更严重。含有硬颗粒的流体相对于固体运行,使固体表面产生的磨损称为冲蚀磨[1]
损。
冲蚀磨损又可分为冲刷磨损和撞击磨损。冲刷磨损是硬颗粒相对固体表面冲击角较小,甚至接**行。这种切削作用主要受颗粒速度和撞击角度的影响。而撞击磨损是颗粒相对固体表面冲击角度较大或接近垂直时,以一定的运行速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变形。在长期大
108(总854)2008,36(7)
量的颗粒反复撞击下,逐渐使塑性变形层整片脱落而形成磨损。一般在锅炉受热面的磨损中,煤灰颗粒与受热面的冲击角在0～90°之间。循环流化床锅炉受热面的磨损为冲刷磨损和撞击磨损的综合结果
[2]
(1)在循环流化床锅炉炉膛内,流体动力学
。
V・P・d・QK
结构为环———核结构。在内部核心区,由煤粒、石灰粒等组成的固体物料向上流动;而在外部环状区,固体物料沿炉膛水冷壁面向下回流。环状区的厚度从床底到顶部逐渐减薄。固体物料沿炉膛水冷壁面的向下回流使水冷壁产生了较严重的磨损。
(2)在技术改进前,水冷壁与耐火材料层交界处形成了一个明显的台阶,如图1所示。锅炉运行中,物料沿水冷壁向下快速流动,在台阶处遇阻形成涡流,涡流产生后,局部的风速升高,飞灰颗粒相对固体表面冲击角度增大,使紧挨着台阶的水冷壁管受到快速撞击磨损,在2～3个月内磨损深度可达2～3mm。
(3)由于焊接等原因使水冷壁产生凸起也是造成受热面磨损的原因。研究和实验证明,磨损量大小
A=
(1)
式中 A———磨损量;V———粒子速度;P———炉膛压力;
d———粒子直径;Q———物粒浓度;K———原煤可磨
性系数。
2 锅炉运行情况及其磨损状况分析
2.1 锅炉运行情况
六安电厂的2台DG440/13.82II5型锅炉为135MW等级的循环流化床锅炉。
锅炉实际运行参数见表1。
表1 循环流化床锅炉运行参数
项目
煤粒度/mm石灰石粒度/mm风量/万m・h燃煤量/t・h-1炉膛平均温度/℃
左
床温/℃
右左
炉膛负压/MPa
右
3
-1
3 防止磨损的措施实际值
设计值0～9,d50=1.40～1.5,d50=0.45
4168.215902
在实际生产中进行防磨防爆可采用多种措施,例如加强安全检查,改进工艺,改善热风控制等,其中最基本且有效的方法是改进锅炉工艺,总的说来有以下几种方法。
(1)采用热喷涂技术对受热表面进行处理热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术,它是以气体、液体燃烧以及电弧、等离子弧作热源,将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到融化或半熔融状态,借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层,赋予工作以耐磨、耐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性,以达到提高工件性能,延长设备使用寿命的一种技术。按热源的种类可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂等。
结合电厂流化床锅炉的实际磨损情况,并充分考虑了喷涂成本和效率等因素,对锅炉金属工作表面采用了超音速电弧喷涂高铬镊基合金丝的方法,取得了防磨、防腐的良好效果。
(2)改变交界处水冷壁管的形状在锅炉检修中,对水冷壁管进行了改造,使其在交界处向外弯曲呈“S”形状,通过这种弯曲管方式使耐火材料与上部水冷壁保持平直(如图2所示)。这样固体物料沿壁面平直下落,消除了由于耐火材料层的台阶而产生的涡流,从而减轻磨损,达到防磨的目的。
[3]
36～4040～69904～9215～937-14～-127-9～-105
锅炉主要由燃烧室、高温汽冷旋风分离器、自平衡“J”形回料阀和尾部对流烟道组成。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁。燃烧室由水冷壁前墙、后墙、两侧墙构成,分为风室水冷壁、水冷壁下部组件、水冷壁上部组件、水冷壁中部组件、水冷分隔墙。
由一次风机产生的一次风,通过一次风道进入燃烧室底部的水冷风室。风室底部是前墙管拉稀形成,是<60的水冷壁管加扁钢组成的膜式壁结构,加上两侧水冷壁及水冷布风板构成了水冷风室。水冷风室内壁设置有较薄的耐火、绝热材料层,以满足锅炉启动时870℃左右的高温烟气冲刷的需要。而水冷壁与耐火材料层形成的整个受热面的磨损就是本文所讨论的主要问题。2.2 锅炉磨损情况分析
通过对现场情况的分析,认为造成磨损的原因在主要有以下几点。
第36卷 第7期2008年7月Vol.36 No.7Jul. 2008
宜兴抽水蓄能电厂水轮机调速器控制原理及特点
于 辉
(华东宜兴抽水蓄能电厂,江苏宜兴 214205)
摘 要:水轮机调速器是水轮发电机组的主要控制设备之一。控制系统是水轮机调速器的核心。介绍了宜兴抽水蓄能电站水轮机导叶的5种控制方式和调速器的控制原理,以及导叶控制模式的切换的实现方法对调速器的控制特点进行了简要的介绍,对了解国外先进调速器系统有一定的借鉴意义。关键词:抽水蓄能;水轮机调速器;控制原理
作者简介:于 辉(19812),男,助理工程师,从事水电厂运行管理工作。
中图分类号:TM612 文献标识码:B 文章编号:100129529(2008)0720109203
Controlprincipleandfeaturesofwaterturbinespeedgovernors
inYixingPumped2StoragePowerStation
YUHui
(EastChinaYixingPumpedStoragePowerCo.,Ltd.,Yixing214205,China)
Abstract:Thewaterturbinespeedgovernoristhemaincontrolequipmentforwaterturbinegeneratingunits,especial2lyforpumped2storageunits,whilethecontrolsystemisessentialtothewaterturbinespeedgovernor.ThecontrolprincipleandcontrolfeaturesofthewaterturbinespeedgovernorofYixingPumped2StoragePowerStationarepresen2ted,aswellastheadvancedspeedgovernorsabroad.
Keywords:pumped2storage;waterturbinespeedgovernor;controlprinciple
华东宜兴抽水蓄能电厂装有4台250MW可逆式水泵水轮发电机组,在系统中承担调峰、调
频、事故备用等作用,为华东电网的安全可靠运行提供了坚强的保障。4台机组的水轮机调速器都
(3)保证水冷壁管的焊接处平滑无凸起
在循环流化床锅炉中,受热面的小小突起都
会对气流产生扰动而造成局部磨损,因此对水冷壁焊接处凸起的处理尤为重要。在施工中通过对焊接处进行打磨等措施,消除焊接处的凸起,从而保证了整个受热面的平滑,消除了由于气流扰动而造成的磨损。
参考文献:
图1 卫燃带水冷壁与耐火
材料形成台阶
图2 改进后水冷壁与耐火
材料层保持平直
[2][1]
杨 征.循环流化床锅炉的磨损与对策[J].中国特种设备安全,2006,2(23).
张 同,陈永顺.循环流化床锅炉的磨损和防磨措施
[J].能源技术,2001,23(2).
这种设计方法在国内外流化床锅炉中已得到比较广泛的应用,六安电厂采用这种方法对水冷壁进行改造后,收到了良好的运行效果,大大改善了磨损情况。
[3]牛富玲,刘占勇,张 亮.循环流化床锅炉卫燃带膜式水冷壁的防磨处理[J].热电技术,2004(1).
收稿日期:2008206230本文编辑:郑文彬
