循环流化床锅炉风帽改型后运行不正常的处理
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循环流化床锅炉风帽改型后运行不正常的处理
摘 要 着重阐述了B&W-75/5.3-M(F)锅炉在更换风帽后锅炉出 力降低保证不了安全连续稳定运行的原因，并据此提出一系列的改造方案，方案实施后达到 了预期值目标。
关键词 锅炉出力；锅炉风帽
1 问题提出
B&W-75/5.3-M(F)3号锅炉为低倍率循环流化床锅炉，1993年12月投产，至1999年底累 计运行29031小时。在96年上半年更换风帽后 锅炉出力由原70t/h降为60t/h；锅炉运行中常出现结焦而停炉，尤其是在 炉点火时，由于炉料沸腾不好，点火非常困难。因此，锅炉不能保证安全稳定运行，97年处 于半停运状态。
96年下半年对3号锅炉进行风帽改造，其改造的结果与原设计差别很大。该锅炉采用风帽式布风板，分为六个床，单床尺寸为1927mm×1620mm。每个床装有风帽62 8 个，风帽直径为60mm；每一风帽有7个出风孔，其中102个风帽小孔直径为6mm，526个风帽 小孔为直径为5.5mm；小孔直径较大的风帽在布风板四周及排渣口周围；布风板上风帽的排 列为正方形，节矩70mm，风帽沿与布风板之间用浇注料浇注。
改造后风帽直径为60mm，每一风帽共有6个小孔，小孔直径为6mm；风帽小孔中心5mm 下设有台阶，台阶与布风板用浇注料浇注。
由于3号锅炉改进型的风帽少一个出风孔，使原设计参数发生变化，锅炉点火时频繁结焦， 锅炉不能正常运行，出力由原70t/h降为60t/h。为了保证98年供暖，就要求 3号锅炉应保证安全稳定连续运行。
2 布风试验分析结果
97年10月22日和23日对3号锅炉进行两次布风试验，结果同93年4月8日3号锅炉原设计状态 时 的布风试验进行比较(此次试验是北京巴威公司工程部设计人员及测试人员共同试验)，其结 果见表1。
从上述对比表分析看，改造后风帽出风口为6个比原设计风帽出风孔少一个，也就是说风帽 小孔总面积变小，则小孔风速增加，使锅炉送风机电流增加，在做冷态试验时，只有在接近 送风机额定电流下(62～64A)各床才能进入近临界沸腾状态，如果料层全部沸腾，则送风机 电流就要超出额定电流。而送风机额定电流为64.4A，在锅炉运行时，没有可调整的余地， 因而导致锅炉点火中频繁结焦。
2.1 设计状态的小孔风速
在试验中可知平均料层在350mm，原设计风帽为7个出风孔，当送风机挡板开度在75%时， 各床沸腾良好，送风机电流为58A。而在同样状态下，改造后风帽为6个出风孔，则各床沸腾 不好，其送风机电流为62A。说明改造后风帽风速增加，使其布风板阻力增加。
表1 原设计状态布风试验与风帽改造后布风试验对比
项目\工况 改造后97年10月23日10：30 原设计 状态93、4、8日9：00北京巴威公司测试结果
送风机(A)额定64 ①
50
60% ②
58
70% ③
62
55% ①
36
55% ②
44
60% ③
52.5
68% ④
58
75% ⑤
52.5
68% ⑥
47.5
74% ⑦
37.5
58% 停运
引风机(A)额定47A 35
25% 38
36% 40
50% 24
10% 30
50% 32.5
25% 37.5
38% 32.5
20% 32.5
20% 29
15%
负压(Pa) -60 -30 -65 -30 -30
～ -30
～ -30
～ -30
～ -30
～ -30 -40 -40 -40 -20 -70
空进口风压(Pa) 9600 9800 9000 8000 9000 9000 9500 8500 8500 8500
空出口风压(Pa) 9000 8800 7500 8000 8500 8500 8500 8000 8500 8000
二次风测试风 10%
50% 10%
50% 10%
50% 30%
20% 30%
20% 30%
20% 30%
20% 30%
20% 30%
20% 30%
20%
回灰H一次风(Pa) 4000
30% 4000
40% 4000
50% 3500
20% 3500
30% 3500
40% 3500
40% 3500
40% 3500
35% 3500
25%
1号风压(Pa) 3500 4500 5000 1800 3500 2500 2500
40% 2500
40% 2500 1500
2号风压(Pa) 4000 5000 5700 1500 3000 4500 5500
60% 4000
45% 3500 2500
3号风压(Pa) 3000 4500 4500 1500 3000 3500 4000
40% 3800
40% 3500 2500
4号风压(Pa) 4500 6000 6200 3800 4000 5250
60% 4000
45% 3500 3000 1800
5号风压(Pa) 4500 6000 6000 3800 4000 5000
60% 4000
45% 3500 3000 1800
6号风压(Pa) 4000 5000 5200 2500 3500 3800 4250
40% 3500
40% 3200 3500
沸腾状态 局部不沸 1号2号局部不沸腾 2号6号局部不沸腾 沸腾 沸腾 沸腾 沸腾 沸腾 沸腾 沸腾 平面
1号 2号 3号 4号
5号 6号 1号 2号 3号 4号 5号 6号
试验前料厚毫米 350 310 315 280 320
350 试验前料厚
毫米 360 380 310 330 300 260
试验后料厚毫米 285 325 360 310 290
396 试验后料厚毫米 390 351 330 295 270 279
布风板阻力简化公式：
△PR=(0.5n2+ζ2)rkW22/2g
n=∑F2/∑F1＜1 F2：风帽小孔面积
F1：风帽大孔面积
测试ζ2=1.8～1.95＞＞0.5n2
W2=K¢BjVO(tm+273)/3600×∑F2×273=41.1905米/秒
rk：空气重度；
K：一次风占总风量比例，0.83；
¢：空预器出口空气过剩系数，1.18； Bj：计算燃料消耗量14620.7kg/h；
VO：理论空气见量 4.1995Nm3/h；
tm：热风温度 161.88℃；
∑F2：风帽小孔总面积 0.640m2
从公式看，布风板阻力决定于风帽的阻力系数ζ2和风帽小孔平均风速W2,当ζ2为定 值时，布风板阻力△PR随着W2增加而增加。布风板阻力太小各床沸腾不稳，布风板阻力 过大则锅炉送风机电耗大。该锅炉原设计布风板阻力为161.6毫米水柱，风帽小孔风速为41. 1905米/秒。
2.2 改造后风帽的小孔风速
W2=K¢BjVO(tm+273)/3600×∑F2×273；
△PR=(0.5n2+ζ2)rkW22/2g
将改造后风帽小孔总面积代入W2公式W2改=41.6483m/s
从公式分析看，当给定设计参数不变时，即，K、¢、Bj、VO、tm为定值，∑F2变 小(风帽小孔总面积)则W2增加，布风板阻力△PR增加，风机耗电量增加。
改造后风帽小孔总面积：∑F2=0.6389m2
其它参数为设计参数。
2.3 布风板阻力
设计状态布风板阻力
△PR=ζkPO=(0.5n2+ζ2)rkW22/2g
ζk：穿孔阻力系数，2.3
rk：空气重度参数，kg/m3
rk=1.293×273/273+tm=0.8117kg/m3
PO：动压头
PO设=W22rk/2g=689.3Pa
△PR=ζKPO=1585.39Pa
改造后布风板阻力
PO改=W22rk/2g=704.698Pa
△PR=ζKPO=1620.805Pa
2.4对比论证 改造后风帽小孔平均风速比原设计风帽小孔平均风速高。
△W2=W2改-W2设=41.6483-41.1905=0.4578m/s
△PO=PO改-PO设=704.69791-689.3=15.39791Pa
△PR=PR改-PR设=1620.805-1585.39=35.415Pa
小孔面积减少，则小孔风速增加，动压头增加。布风板阻力增加，风机电耗增加。
3 解决办法
做漏风试验，查出漏风点：经试验查出多处漏风点(H阀灰循环系统)并进行了密封处理。
打开各床对应的风箱，清除风帽与布风板接触处残余浇注料，使风帽通风管畅通。
保证燃煤粒度，将原设计的10×10筛网改造为20×20，使其筛网下煤畅通，煤粒在10～15
mm左右。
在低温段空气预热器前加装一个增加连扩容装置以克服布风板阻力，使送风机电流下降为 58～60A，保证料层正常沸腾。
经上述改造后，3号锅炉于11月7日再次试验(数据见表2)。在同等条件下， 静料厚度为350mm，当送风机挡板开度为75%时，各床沸腾良好，其送风机电流在60A，如 果锅炉热态运行其送风机电流在58A以下，这说明3号锅炉通过采取措施可以安全稳定的运行 。
在密相区水冷壁处加装耐高温防磨护瓦，原设计密相区加装900mm长护 瓦，材料为20号钢，由于该材料耐热程度差，在锅炉试运行中近一个多月就脱落，为了保护 密相区水冷壁，我们原采用耐磨烧注料。由于敷设耐磨浇注料较厚使密相区吸热量降低，床 温升高。为了降低床温，我们在密相区水冷壁处加装长为370mm的耐高温耐磨护瓦。 经过3个月试验，该炉瓦完全使用在循环流化床锅炉受热 面常磨损部位。另外，我们将原设计10米卫燃带减少为5米。
4 改造后的效果
3号锅炉由于风帽改造后锅炉不能安全稳定连续运行，经过专业人员对问题分析并提 出一系列措施，现3号锅炉能安全稳定的连续运行，锅炉带负荷能力提高，经济效益明显增 加，改造前后数据对比见表3。
表2 97年11月7日下午14：30(一值)3号锅炉冷态布风试验数据表
项目\工况 送风机
A% 引风机
A% 负压
Pa 空顶器进口Pa 空顶器出口Pa 二次风播煤风% H阀回灰Pa% ①
%
Pa ②
%
Pa ③
%
Pa ④
%
Pa ⑤
%
Pa ⑥
%
Pa 静料层厚度mm 沸腾状态
7/97.11下午14：30 55A
65% 40A
48% -30 7500 6500 10%
20% 2000
4000 50%
4000 50%
4000 50%
4000 50%
5000 50%
5000 50%
4000 350 2号床有一处凸
7/97.11下午14：30 65A
75% 45A
100% -40 9000 7500 10%
20% 5000
2000 50%
4500 50%
4800 50%
4300 50%
5500 50%
5500 50%
4000 350 全沸腾
