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CFB循环流化床锅炉格栅经纬梳形网格导流防磨隔板技术对比研究

摘要: 1、锅炉防磨研究背景循环流化床(CirculatingFluidizedBed,CFB)锅炉是目前较为成熟的洁净煤技术,具有燃料适应性广、运行特性好、环保性能强等优点,在国内矸石发电、有色冶金、氯...

1、锅炉防磨研究背景

循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉是目前较为成熟的洁净煤技术,具有燃料适应性广、运行特性好、环保性能强等优点,在国内矸石发电、有色冶金、氯碱化工、造纸纺织等行业中广泛使用,成为了电力和蒸汽供应的重要解决方案。在循环流化床锅炉快速发展的同时,其也暴露出一些问题,特别是锅炉厂在进行设计时对国内煤种和运行条件考虑不足,部分循环流化床锅炉炉内磨损严重、连续运行时间短。

2、流化率水冷壁磨损发生的机理

循环流化床锅炉水冷壁磨损由其运行机理所致,在炉内“环-核”流动结构影响下,中心气流向上运动,四周贴壁流向下流动。在贴壁流向下流动的过程中,速度不断增大(图1所示),水冷壁因长期受到冲刷而磨损严重。

一般认为灰对管壁的磨损速率与其速度、灰浓度及灰粒度存在公式(1)的关系:

式中:E──磨损速率,μm/100h;W──灰速度,m/s;D──灰粒度,mm;U──灰浓度,kg/(m2˙s)。

循环流化床锅炉炉膛处于快速流态化状态,炉膛四周近壁区颗粒团沿着水冷壁向下加速流动,并且浓度呈指数增加。根据公式(1)灰对循环流化床锅炉水冷壁管的磨损速率与贴壁流速度的三次方成和贴壁流浓度成正比。循环流化床锅炉贴壁流速度高、浓度大是造成水冷壁磨损严重的主要原因,如果燃用的是高灰分劣质煤,则水冷壁磨损问题将尤为突出。

循环流化床锅炉防磨的重点区域是密相区耐火耐磨材料与稀相区光管水冷壁之间的交界面。密相区耐火耐磨材料敷设在水冷壁管上,不会对水冷壁管产生磨损;稀相区物料浓度较低,且物料流向与水冷壁管方向一致,一般也不会产生大的磨损。在两者之间的过渡区域,颗粒浓度相对较高,且管子方向与物料流向不一致,易产生涡流引起磨损。

CFB循环流化床锅炉格栅经纬梳形网格导流防磨隔板技术对比研究

3、金亿冠锅炉防磨水冷壁导流板(格栅经纬梳型网格板)防磨技术

该防磨装置由高铬镍合金横板和竖板板(耐磨、耐高温)根据不同的间距焊接在水冷壁上,在水冷壁壁面上组成不同方格;使涡流切线不直接接触水冷壁,物料的上升和降落不直接摩擦水冷壁管道。改变气流方向。

技术特点:贴壁流速度显著降低;贴壁流浓度显著降低。

新技术、新工艺导流板,它的材质是耐热耐磨钢,耐高温达到1300℃,导流板在锅炉内的使用寿命是8至10年,是一种特质铸造件。它的金属混合材质是W.5Cr26Ni10MoMn3NR.mo(不同炉况有变动),抗拉强度≥560Mpa, 3年不会出现变形。

新技术、新工艺导流板,分横板(梳形板)、竖板两种。横板(梳形板)解决面壁流,竖板解决涡流。横板(梳形板)分为连三、连二、连一三种,它的形状取决于水冷壁管子的间距。据我们掌握,Φ60管子为105、100、90、80.5、80五种间距,Φ51管子分为100、80两种间距导流板的横板(梳形板)采取波复式焊法,上点焊、下点焊。热涨缝处理技术焊接中掌握,即掌握导流板平衡技巧;掌握焊接的平面斜度;掌握热涨缝的处理。超出热涨缝范围,焊工用其它材料围缝解决。竖板焊接采用上下垂直,上下角左右和中间处统一点焊为标准。焊接中,焊工应牢记不能出现碰撞管子和拉弧管子(工程结束后管子不能出现任何痕迹)。导流板的孤度卡在管子上,焊接点统一在鳍片上,最上层冲压3mm耐热板(护瓦),它的焊点在导流板上。焊条采用韧性最好的耐热钢A402焊条,焊接点牢固不脱落。

新技术、新工艺水冷壁采用导流板做防磨,近几年来,我们公司承接的工程中,采用的新技术、新工艺水冷壁加装导流板做防护的锅炉,实践证明,它的防磨效果,三年测厚记录,防护内磨损不超过0.1mm,五年测厚记录,防护内磨损不超过0.15mm。导流板的防磨功能是把固体颗粒物料下冲时导向中心,避开管子,上升的固体颗粒物料和下冲的颗粒物料,但还会产生碰撞点击管子。因此配套施工,才能呈现出最佳的防磨效果。

4、对比研究对象

导流板防磨技术和其它几种防磨技术的对比

(以240T锅炉为例)

1、和喷涂Ni60对比:涂层和管道结合不牢固,喷涂层薄,在高温环境下以脱落、起皮,使耐磨效果大幅度下降。使用周期一年,锅炉水冷壁全部喷涂费用约在90-100万元左右。导流板防磨使用周期在5年左右,费用约70万左右。

2、和防磨护瓦对比,由于防磨护瓦直接和水冷壁管焊接,焊接面积大、焊缝较多,并且出现凸台,在高温涡流的作用下,粉尘颗粒对护瓦和管壁的连接处磨损较大,另外护瓦增加管壁厚度,是热效率降低。使用周期2年,价格几乎相同。

3、和熔敷技术相比,使用年限相等,熔敷技术的价格在6000元一平方米。

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