分析嚴(yán)重漏渣原因顯然是由于布風(fēng)板產(chǎn)生的壓降在總壓降中所占的比例太小。根據(jù)布風(fēng)板的工作原理,當(dāng)布風(fēng)板的工作壓降偏低時,流化床會運行在不穩(wěn)定狀態(tài)。在不穩(wěn)定狀態(tài)下,接近布風(fēng)板的顆粒濃相區(qū)在流化床與固定床兩個狀態(tài)下隨機(jī)轉(zhuǎn)換,部分風(fēng)帽在工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)間轉(zhuǎn)換,存在顆粒的擾動或脈動,極易發(fā)生漏料,但并不會造成結(jié)渣。同時,阻力較低的布風(fēng)板,其氣體出布風(fēng)板風(fēng)帽氣流速度也會偏低(局部),不足以托住床料顆粒,易形成局部漏料。當(dāng)床層厚度增加時漏渣的可能性隨之增加。另外,鍋爐的運行中,一次風(fēng)運行風(fēng)量偏低也是定向風(fēng)帽內(nèi)漏渣一個原因(風(fēng)帽實際阻力較?。?
對高阻力布風(fēng)板,只存在唯一的穩(wěn)定工作點,任何偏離工作點的擾動都將自動回復(fù);當(dāng)床層某一部位由于偶然因素是氣泡流量增大,則壓降降低,流速隨之趨于增大,但布風(fēng)板的阻力壓降將以更大的幅度增加,從而控制流速增加,抑制布風(fēng)惡化。
1.4.2對策
委托有資質(zhì)單位對風(fēng)帽進(jìn)行阻力測試,冷態(tài)達(dá)鍋爐正常流化對應(yīng)的風(fēng)速時,定向風(fēng)帽阻力應(yīng)有5000Pa左右,這種風(fēng)帽在熱態(tài)時幾乎不漏渣。這種風(fēng)帽應(yīng)能采購得到,河南某電廠已使用這種定向風(fēng)帽多年,保證了鍋爐正常運行,參見1.3 定向風(fēng)帽的漏渣問題與對策。需注意的是要保證風(fēng)帽內(nèi)孔粗糙度和幾何尺寸的均勻性以便保證出口風(fēng)速的均勻性。
提高布風(fēng)板阻力(實際工作壓降)是減少漏渣的主要改進(jìn)方法。理論上講如減小布風(fēng)板開孔率、運行中盡量提高一次風(fēng)風(fēng)量、提高一次風(fēng)溫等措施也有效但實際調(diào)節(jié)的幅度受到限制因而效果不很明顯。還是要在風(fēng)帽的設(shè)計制造上找原因。
2 克服漏渣又能定向排渣的風(fēng)帽——環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽
2.1兩種風(fēng)帽優(yōu)缺點分析
我國目前已是世界上在電廠使用循環(huán)流化床鍋爐(CFB鍋爐)最多的國家,已經(jīng)運行的大小循環(huán)流化床電站鍋爐有2000多臺,其中410t/h以上大型循環(huán)流化床電站鍋爐有140多臺。循環(huán)流化床電站鍋爐靠布風(fēng)裝置使固體床料流化,而風(fēng)帽是布風(fēng)裝置中最重要最關(guān)鍵最的部件。風(fēng)帽的種類非常多,目前得到最廣泛應(yīng)用的有鐘罩式風(fēng)帽和Γ字型定向風(fēng)帽等(見圖7),兩種風(fēng)帽在使用中各有優(yōu)缺點存在。風(fēng)帽是循環(huán)流化床鍋爐重要燃燒部件,是爐內(nèi)高溫高磨損下的易損部件,風(fēng)帽的質(zhì)量直接影響到循環(huán)流化床鍋爐流化工況、燃燒的穩(wěn)定性、機(jī)組的安性。
Γ字型定向風(fēng)帽的突出缺點是漏渣。這已是其在運行中的一個常見的令人不能容忍的問題,通常情況下,少量漏渣不可避免,對鍋爐的正常運行影響不大,但其往往出現(xiàn)大量漏渣,導(dǎo)致頻繁停機(jī)進(jìn)行風(fēng)室清渣,嚴(yán)重影響了循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電機(jī)組的安全與經(jīng)濟(jì)運行。Γ字型定向風(fēng)帽的突出優(yōu)點是可使流化床底料產(chǎn)生定向流動,在爐底形成的氣流流向可以將粗顆粒床料吹向排渣口,能順利排渣。
鐘罩式風(fēng)帽,每個風(fēng)帽由較小直徑的內(nèi)管和較大直徑的外管組成,外罩與內(nèi)管之間用螺紋連接。這種風(fēng)帽具有流化均勻,不堵塞,不磨損,安裝維護(hù)方便等優(yōu)點。鐘罩式風(fēng)帽的突出缺點是不能使流化床底料產(chǎn)生定向流動,排渣不暢(得將床面傾斜才能排渣)。鐘罩式風(fēng)帽的突出優(yōu)點是風(fēng)室內(nèi)進(jìn)風(fēng)氣流流向迂回彎轉(zhuǎn)沿下圓周側(cè)向噴出,可有效防止漏渣;風(fēng)帽出口風(fēng)速高,對爐底部粗顆粒產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動,以防止結(jié)焦同時也有利于風(fēng)帽的冷卻,不易燒壞風(fēng)帽,床內(nèi)細(xì)渣不會漏入風(fēng)室。大直徑鐘罩式風(fēng)帽的阻力明顯高于普通小孔風(fēng)帽,這使得布風(fēng)板即使在低負(fù)荷下也能保證布風(fēng)均勻,但同時也增大了風(fēng)機(jī)耗電。
2.2環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽特點
新型設(shè)計風(fēng)帽----環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽,綜合了鐘罩式風(fēng)帽和Γ字型定向風(fēng)帽的長處,克服了兩者的缺點,其突出優(yōu)點有:
(1).環(huán)縫回流的結(jié)構(gòu)獨特,可有效防止漏渣;
(2).可使流化床底料產(chǎn)生定向流動,在爐底形成的氣流流向可以將粗顆粒床料吹向排渣口,不需床面傾斜即可順利排渣;
(3).采用優(yōu)質(zhì)耐熱合金鋼作為風(fēng)帽材料,耐磨性好,頂部和風(fēng)管在運行一段時間后可視磨損情況焊上另外設(shè)計的防磨罩,檢修維護(hù)方便;
(4).風(fēng)帽阻力適中,保證物料均勻流化,防止結(jié)渣。
2.3環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽的應(yīng)用
在CFB鍋爐排渣口的附近布置環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽可使流化床底渣產(chǎn)生定向流動,在爐底形成的氣流流向可以將粗顆粒床料吹向排渣口,不需床面傾斜即可順利排渣。
在原流化式風(fēng)水冷渣器中采用環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽可使該冷渣器避免諸多疑難問題。
也可以在流化床大面積布置環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽,它的優(yōu)勢會更加充分地發(fā)揮出來。實踐證明原Γ字型定向風(fēng)帽流化方面還是很好的,僅因為嚴(yán)重的漏渣問題使用戶紛紛將其改為鐘罩式風(fēng)帽;改為鐘罩式風(fēng)帽后就遠(yuǎn)離了棘手的漏渣問題,但又得面對鐘罩式風(fēng)帽排渣無方向性的問題。Γ字型定向風(fēng)帽如果不漏渣還是很好的風(fēng)帽,環(huán)縫回流多噴口定向風(fēng)帽應(yīng)運而生是一種全優(yōu)的風(fēng)帽,匯集了諸多風(fēng)帽的優(yōu)點又克服了諸多缺點,必將發(fā)揮應(yīng)有的作用。
3 大直徑鐘罩式風(fēng)帽存在問題及對策
3.1大直徑鐘罩式風(fēng)帽特點及存在問題
哈鍋440t/h級風(fēng)帽采用了大直徑鐘罩式風(fēng)帽,罩體直徑為159mm,其上開有8個孔徑為22.5mm風(fēng)孔;罩體與進(jìn)風(fēng)管采用螺紋連接,以便罩體損壞后易于更換。這種風(fēng)帽具有流化均勻,不堵塞,不磨損,安裝維護(hù)方便等優(yōu)點。風(fēng)帽阻力系數(shù)
可達(dá)4.0(普通小孔風(fēng)帽的阻力系數(shù)一般為2.0)。大鐘罩式風(fēng)帽的阻力明顯高于普通小孔風(fēng)帽,這使得布風(fēng)板即使在低負(fù)荷下也能保證布風(fēng)均勻,但同時也增大了風(fēng)機(jī)耗電。
但該風(fēng)帽仍存在以下問題:
⑴床底部渣流沒有方向性,側(cè)墻排渣時需將澆注料表面抹成斜面以利于排渣;
⑵風(fēng)孔射流夾帶的物料對相鄰風(fēng)帽造成磨損問題;
⑶高阻力系數(shù)同時也增大了風(fēng)機(jī)耗電;
⑷易風(fēng)帽脫落漏渣的現(xiàn)象;
⑸重量大,造價高。
3.2 大直徑鐘罩式風(fēng)帽磨損與對策
循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)帽的磨損問題是很突出的,大直徑鐘罩式風(fēng)帽主要磨損區(qū)域在與其相鄰的風(fēng)帽的風(fēng)孔所對的地方,且磨損區(qū)域形狀呈近半圓形(圖8)。分析其磨損機(jī)理,我們認(rèn)為:從風(fēng)帽的風(fēng)孔出來的風(fēng)夾帶著砂粒對與其相鄰的風(fēng)帽進(jìn)行沖擊磨損,且風(fēng)孔呈圓形,風(fēng)總體向上運動,從而使相鄰風(fēng)帽的磨損區(qū)域呈近半圓形。
大顆粒爐渣或煤矸石由于自重在一次風(fēng)的吹動下不能充分流化,只能貼爐底串動,結(jié)果對鐘罩式風(fēng)帽的根部外套管造成磨損,細(xì)小灰渣由磨損處漏至水冷風(fēng)室,日積月累,會堵塞一次風(fēng)通道,且灰渣在一次風(fēng)的擾動下,會對水冷風(fēng)室內(nèi)襯造成嚴(yán)重磨損。因此鍋爐停爐時應(yīng)注意檢查水冷風(fēng)室內(nèi)是否存在漏渣。
對策:
⑴風(fēng)帽的安裝方式對風(fēng)帽的磨損程度影響比較大,正確的安裝方式即相鄰的風(fēng)帽的風(fēng)孔不能相對,此時磨損的程度較輕。
⑵在鐘罩式風(fēng)帽的根部外套處點焊耐磨環(huán),極其有效。
3.3 大直徑鐘罩式風(fēng)帽脫落漏渣與對策
大直徑鐘罩式風(fēng)帽在爐內(nèi)長周期運行后易出現(xiàn)風(fēng)帽脫落的現(xiàn)象。
對策:在易脫落處點焊耐磨環(huán),極其有效。