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高温旋风分离器中心筒运行中产生的问题及解决方案

作者: 发表日期:2023-02-27 14:54:30 浏览量:1931

针对循环流化床锅炉高温旋风分离器中心筒在使用中的各种问题,分析了问题的原因,并提出了解决方案。

1、中心筒简介

旋风分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一,中心筒是安装在旋风分离器上的组成部分,即排气管。它不仅排出分离后的烟气,而且与分离器的外筒形成环通道。进入分离器的烟气绕中心筒旋转。在离心力、重力和作用下,大部分灰粒被分离,含有细灰的烟气向上折叠成旋流,从中心筒排入尾烟道。

目前,中心筒有两种生产工艺:一种是耐热不锈钢板,另一种是铬镍合金铸造的铸件中心筒。

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2、中心筒运行中出现的问题

两种生产工艺制造的中心筒基本可以满足使用要求。但在实际运行中,用耐热不锈钢板卷制的中心筒容易变形,影响烟气流的旋转速度和分布,降低分离效率,降低循环率,增加锅炉烟气飞灰中的碳含量,增加锅炉不完全燃烧损失,降低锅炉效率,降低电厂经济性。烟气中固体颗粒的增加也会加剧过热器和烟道受热面的磨损,影响锅炉的安全运行。由于材料或制造工艺水平低,铸造中心筒在运行中出现裂纹、烧伤和炭化,也会影响锅炉的安全经济运行。

每个锅炉厂的中心筒都有不同程度的类似问题。2000年某锅炉厂生产的75t/h循环流化床锅炉,分离器采用高温旋风分离器。锅炉圈用不锈钢板卷制的中心筒在运行中心筒上下口变形严重,连接板断裂,十字开口焊接脱落,经校正中心和重新固定方重新投入使用,运行8年。铸造中心筒问题更加严重。运行几个月后,变形和碳化燃烧。严重的情况下,整个中心筒大部分燃烧损坏,燃烧的碳化物碎片堵塞返料器,迫使锅炉停炉;变形中心筒影响烟气循环,分离效率降低,过热器磨损严重,直至爆管被迫停炉。

中心筒插入分离器的深度对旋风分离器的分离效率起着决定性的作用。中心筒插入分离器长度短,烟气旋转强度不足,导致分离器分离效率低,混合室燃烧煤粉不完全,导致混合室温度过高,烟气温度过高,导致过热设备蠕变,降低使用寿命;中心筒插入分离器长度长,会导致分离器阻力增加,增加引风机能耗,增加工厂用电。

安装不当也会降低中心筒的分离效率。由于中心筒直径大,壁厚薄,强度不够,需要用钢筋肋和内支撑杆加固以保持强度。中心筒内焊接的交叉内支撑杆不仅会增加中心筒的阻力,而且如果每组内支撑杆不能保持在一条线上,还会产生烟气涡流和干扰,加剧过热器磨损,影响锅炉的安全经济运行。

3、原因

从配置循环流化床锅炉的电厂运行来看,锅炉启停时,中心筒应随温度变化产生热膨胀和冷收缩。焊接在中心筒上的连接钢板与浇注料的热膨胀系数不同,热膨胀量不一致,会产生巨大的热应力,导致中心筒变形、连接板和内支撑杆开裂。如果发现不及时或不及时有效加固,中心筒也可能脱落,造成严重不良后果。

生产中心筒所用的材料不能支持中心筒在恶劣的工作条件下长期运行。不锈钢板Cr25ni20si2(无锡锅炉厂使用的材料是Cr25ni20)卷制的中心筒在高温下强度不够,容易变形。铬镍钢铸件的性能取决于铸造工艺和热处理工艺水平。国内铸造工艺和热处理工艺水平不均匀。如果不能达到快速的冷却速度,铸件会有回火脆性的倾向,影响铸件的塑性,使铸件容易碳化、脆化、开裂。

中心筒外加固肋设计强度不足,安装固定方法不正确,也会导致中心筒变形。特别是当中心筒内支撑杆开裂时,会加剧中心筒的变形。

4、解决方法

改进中心筒的加固结构。外加固肋设计较少,容易引起中心筒变形,内支撑杆会影响烟气流动。因此,去除中心筒的内支撑加固,改为外加固,依靠外加固肋完成加固。

维修人员仔细检查。中心筒工作环境温度高,磨损颗粒多,使中心筒迎烟侧更容易磨损。维修时要重点检查,发现孔洞要及时修复。

改进中心筒的固定方法。中心筒沿法兰固定在浇注料内,连接板即使断裂也不会脱落。

(1)焊接固定式:钢架采用4个直板和4个斜板焊接固定。这种方法不能补偿热膨胀,主要会在承重部位断裂。在热应力的作用下,容易造成连接板断裂现象,应及时检查,及时采取修复、加强固定措施。

(2)连接板与吊钩的结合:钢架上焊接固定4个直板和4个斜板,然后用16个直径为14mm的耐热钢筋钩斜吊固定。这种安装方法不能很好地补偿运行中的热膨胀,吊钩会断裂或挤压气缸,使中心气缸变形。也应及时检查,及时修复和加强固定。

(3)自由悬挂式:顶部法兰为承重件,需加固,用于悬挂安装。中心筒中心校正后,用8个耐热钢支架焊接在圆形承重梁上作为支撑点。安装时,中心筒上肋可水平放置在耐热钢支架上。需要注意的是,支架和筒体上应铺设10mm厚的保温玻璃棉,防止钢架上的焊缝强度因传热而降低,保证筒体自由膨胀。如果支架与中心筒不焊接,筒体可自由膨胀,无变形、歪斜和连接板断裂。

若发现中心筒已变形或烧毁严重,影响锅炉安全运行,则必须更换中心筒。

5、改进后的效果

中心筒结构改造后,强度显著提高。固定连接方式改变后,无连接板断裂和上口变形,确保锅炉安全运行。

中心筒结构改造后,中心筒插入深度为入口管高度的3/4,烟气阻力略有增加,但混合室烟气温度明显下降(从930℃降至830℃左右),回流量增加,锅炉效率提高,引风机能耗变化不大。


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