循环流化床锅炉旋风分离器改造小结

第4期 2005年7月 中 氮肥 MSized Nitrogenous Fertilizer Progress No4 Ju12005 循环流化床锅炉旋风分离器改造小结 杨淑彦 (黑化集团有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161041) 中图分类号TK 2296 5 文献标识码C 文章编号10049932(2005)04005802 0前言 我公司6#75 th循环流化床锅炉配套的旋 风分离器为垂直轴切向进入、轴向卸料形式的切 流式反转旋风分离器，上部为圆筒形，下部呈锥 形。气固混合物通过矩形导管切向进入后，形成 两个同心涡流，外部涡流向下，内部涡流向上。 由于固体密度比烟气密度大，在离心力作用下， 固体离开外部涡流移向壁面，分离的固体沿壁面 滑下，在旋风分离器的锥形段底部堆积，再从底 部流进循环床回路再循环管道；而相对干净的气 体通过内部涡流向上移动，经旋风分离器顶部的 中心口离去。经过几年的运行，旋风分离器已磨 损严重，连接炉膛出口与旋风分离器的膨胀节损 坏、泄漏，多次造成停炉。为此，公司对该分离 器进行了改造，收到了良好的效果。 1存在的问题 6#锅炉的旋风分离器为绝热型，其内部有 防磨层和绝热层，因工作温度较高，故所用的耐 火和保温材料较厚，启动时间长，而且相对来讲 散热损失也较大，如果燃烧组织不良，还会在旋 风分离器内产生二次燃烧。 由于分离器基本处于绝热状态，为避免在其 内部产生局部高温，一般不希望残炭在其内继续 燃烧引起超温结焦。这点实际上往往难以做到， 尤其是当燃用挥发分低、难燃、细末多的煤种时 更甚。 高温旋风分离器的耐热耐磨内衬及保温层很 厚(当内壁温度为870时，其内衬需厚达360 收稿日期20050420 作者简介杨淑彦(1972一)，女，辽宁铁岭人，工程 -410 rnrn，以确保外皮温度不超过120)，导 致分离器本体十分笨重，支架等钢耗量很大；很 厚的防磨层和保温层还使锅炉的启动、停炉时间 很长(通常需要1216 h)，否则，易出现开裂、 剥落。 2改造方案 经分析比较，我公司决定将6#锅炉的绝热 旋风分离器改造为水冷旋风分离器。由于整个分 离器设置在一个水冷腔内，故水冷旋风分离器不 需很厚的隔热层，仅为防止飞灰的积累，在水冷 壁与防磨层之间衬50100 rnnl厚隔热材料，这 样不仅节省材料，而且降低了热损失和缩短了锅 炉的启、停时间。经筛选，最后选定四川锅炉厂 作为制造厂家。 由于旋流在中心管与壁面之间运动，中心管 长度和中心管插入深度对分离器性能均有较大影 响。中心管长度对分离效率的影响是：开始分离 效率随中心管长度的增加而提高，当中心管长度 为人口管高度的04-05倍时，分离效率最高； 随后分离效率随着中心管长度的增加而降低；中 心管过长、过短，压力损失都将增加，而当中心 管长度为人口管高度的0405倍时，压力损 失最小。中心管插入过深会缩短中心管与锥体底 部的距离，增加二次夹带机会；而中心管插入过 浅，会造成正常旋流核心弯曲，甚至破坏，使其 处于不稳定状态，同时也容易造成气体短路而降 低分离效率。 一定范围内，中心管直径越小，旋风分离器 效率越高，但压力损失也越大。当D I9。=03 -05时(D 为中心管直径，D。为分离器筒体 直径)，分离效率较高，但若再缩小中心管直径， 分离效率增加不大，压力损失却会急剧上升。因 此，应取D I9。=03-05。 维普资讯 第4期 杨淑彦：循环流化床锅炉旋风分离器改造小结 59 分离器进口管宽度减小，风速会增加，分离 效率和压力损失也都会增加。风速一定时，高宽 比增加，分离效率会略有增加，但压力损失也会 增加，且气固混合物对分离器壁面的磨损会加 剧。因此应取进口管宽b=(D。一D )2，进口 管高宽比nb=23。 根据6#锅炉总体情况，分离器中心管直径 D 设计为1 500 iTlrn，分离器筒体直径D。设计 为3 117 mrn，中心管长度取2 000 mrn(安装后 的有效长度为930 mm)。这样，D D。048， 在最佳范围0305内；进口管宽b=(D。 D )2=8085 iTlrn。 中心管有效长度与进口管高度之比应取在最 佳范围04-05内，即进口管高n应取在930 05-93004范围内，即1 860-2 325 mm。 最终确定，人口管实际尺寸(即炉膛出口烟 窗尺寸)取2 050X800 iTlrn(打浇注料后实测尺 寸)，亦即2 150X 900 iTlrn(钢架尺寸)。此时， nb=2 150900239，在最佳范围23内。 3实施改造 由于原设计的回料器承重在支架上，在垂直 方向是吸收膨胀量为零的支点，旋风分离器受三 维膨胀，在垂直方向向上膨胀，而因炉膛是吊挂 式，会由上向下膨胀，与旋风分离器膨胀方向相 反，因此，连接炉膛出口与旋风分离器的膨胀节 受热膨胀位移不合理，膨胀缝易产生泄漏。此处 膨胀节原为普通钢板制成的金属膨胀节，并且是 由两个分离器制成的一个总体膨胀节，中间加一 炉板，结构不合理。为消除泄漏，曾把金属膨胀 节改为可三维膨胀的非金属膨胀节，但效果不 佳。此次改造将旋风分离器由固定式改为吊挂 式，使旋风分离器与炉膛的膨胀方向一致，从根 本上解决了膨胀位移不合理的问题。由于分离器 改为吊挂式后，膨胀节处膨胀量减小，膨胀节仍 采用Q型可伸缩金属膨胀节，并制成两个单体 膨胀节，以增加耐用性，提高使用寿命。 旋风分离器按以上方案改造后于2003年3 月10日试车，锅炉负荷有明显改善，最高负荷 可达77 th，各部无泄漏。2003年4月15日停 炉检查，发现两侧中心管迎风面磨漏(补焊后不 久又磨漏)。分析系烟窗尺寸过小使磨损加剧所 致。经四川锅炉厂重新设计，将烟窗尺寸改大到 2 700X 900 iTlrn(钢架尺寸)。 为将烟窗高度改为2 700 mm(钢架尺寸)， 需以烟窗水平中心线为基准向下加长275 mrn， 这样，中心管也需随之加长270 ITIITI，即中心管 有效长度变为1 200 iTlrn，为入口管高度的044 倍，仍在最佳范围04-05内。 经锅炉实际运行验证，在一定限度内，随着 中心管长度的增加，分离效率会提高，故将中心 管再加长，达到烟窗高度的05倍(最佳范围上 限)，即再加长145 ITlrn，最终中心管有效长度 为1 345 mrn。 中心管原设计尺寸为ff)l 5008 ITffn，为改 善炉膛出口颗粒对中心管的冲刷磨损，曾将中心 管改小为(!)1 450 X 20 iTlrn，但改小后磨损仍然 十分严重，最后改为(!)1 380 X 20 iTlrrl，并在分 离器人口烟道处进行了缩口处理，即烟道处打斜 墙，最窄处为700 X 2 550 iTlrrl。这样，炉膛出口 颗粒不再直接冲刷中心管，大大降低了中心管的 磨损速率。 4结束语 经二次改造后，效果良好，6#锅炉可以达 到满负荷运行，旋风分离器工作状态正常，膨胀 节泄漏问题得