作者：宋凤霞孔凡新高延存徐开彬王云
摘要:本文针对传统菌状风帽的特点和钟罩式风帽的特点进行了对比和研究。
关键词:风帽;改造
一、前言
山东华聚能源公司济东新村电厂三台35t/h循环流化床锅炉使用的是菌状风帽,在运行中经常出现锅炉风室积渣严重,积渣二次燃烧,造成风室超温,形成较大的安全隐患,运行十五日左右就需要对风室进行放渣或停炉清理积渣。经过认真分析原因,确认风室积渣为风帽漏渣所致。后经多方调研和计算,决定将菌状风帽改造成钟罩式风帽,以彻底解决风室积渣问题。
二、传统菌状风帽的特点
传统菌状风帽是鼓泡床锅炉在我国刚开始应用时采用的一种风帽,其特点是布风均匀,有利于燃料与空气的混和,对提高燃料效率起到较好的作用。随着对循环流化床锅炉认识的提高,人们逐渐发现该种类型的风帽存在如下问题:
1、对一些灰分较大,煤的粒度较细的燃料漏灰比较严重。在开始流化一直到燃烧的过程中,虽然整个床面处于流化较好的状态,但局部区域的风帽周围的物料可能处于压力不稳定状态,引起风压波动,从而造成部分灰渣自风帽小孔漏入风室。对于灰分较大、粒度较细的燃料漏入风室的灰更多,时间长就造成风室积灰严重,不得不停炉放灰,影响设备的安全运行。
2、检修更换不方便。传统的菌状风帽由于设计的原因,安装时为保证风帽小孔距床面的距离,必须将风帽大部分埋在床面上的耐火材料中,也就是说床面上的耐火材料把风帽通过连接管固定在布风板上,对风帽检修更换时必须将风帽周围的耐火材料砸开才能取下风帽,劳动强度大,检修时间长,增加检修成本。
3、使用寿命不能满足需要。前期的菌状风帽,由于认识上的不足及材料本身的限制,使用寿命短(多则一年,少则半年),就因磨损严重而更换,不能满足长期安全运行的需求。
三、钟罩式风帽的特点
1、连接管伸入风帽内,形成特殊结构,解决了传统菌状风帽的漏灰问题。
2、检修更方便。由于该风帽未固定在耐火材料中,更换风帽时只需将其拿下或拧下即可,无需砸开耐火材料,即节省时间,又降低了检修费用。
3、使用寿命长。该风帽在采用特殊抗磨材料的同时,又增加了风帽有效部位的厚度,由于风帽空腔中有风冷却,大大提高了风帽的使用寿命。
由于存在上述几方面的特点,因此电厂在2008年利用2#炉大修时将菌状风帽改造成钟罩式风帽。
四、改造方案
在不改变流化床的几个关键指标(小孔风速,开孔率,孔板阻力,流化速度)的情况下,对流化床系统进行改造。
1、在设计中,经过空气动力计算,提高流化质量的情况下,将菌状风帽改造为钟罩式风帽。
2、根据流化床的内在规律的要求,对风帽位置重新布置以满足物料流化的要求。
3、风帽数量不变,布风板不变,采用钟罩式风帽及连接管。
五、布风系统数据计算
1、风帽小孔风速42—45m/s;
2、布风板开孔率4.1%;
3、阻力计算。
根据设计说明书,设计冷态一次风量约为Q=18000m3/h,热态风量Qr=1.4Q=25200m3/h(空气温度1500C,过量空气系数为1.2)风帽及接管数量均为220件。
(1)芯管进口面积A1=220*3.14*0.0192=0.25m2
芯管进口风速为V1=Qr/A1=28m/s
进口阻力h1=ξ1PV1/2=0.5*0.8*282/2=156.8Pa
(2)芯管出口环向面积为
A2=220*π*(0.0282-0.0222)=0.2m2
芯管出口环向风速为V2=Q/A2=35m/s
芯管环向阻力h2=ξ2PV22/2=2*0.8*352/2=980Pa
(3)风帽小孔面积为
A3=220*8*π*0.00552=0.167m2
风帽小孔风速为V3=Q/A3=41.9m/s
出口阻力h3=ξ3PV32/2=1.1*0.8*24.92/2=723Pa
(4)沿程阻力约为h4=200Pa
总阻力:h=h1+h2+h3+h4=156.8+980+723+200=2060Pa
六、改造效果
改造后基本杜绝了风室漏渣现象,风室积渣清理由每月一次改成半年一次,而且风帽的磨损量大大减少,能使用一个锅炉大修期(三年)。