一、設(shè)備概述國(guó)內(nèi)某生物質(zhì)電廠為2×50 MW純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)HX220/9.8-Ⅳ1型循環(huán)流化床鍋爐為高溫、高壓、單汽包、汽水自然

一、設(shè)備概述

國(guó)內(nèi)某生物質(zhì)電廠為2×50 MW純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)HX220/9.8-Ⅳ1型循環(huán)流化床鍋爐為高溫、高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)爐，鍋爐密相區(qū)的溫度為750～800 ℃，設(shè)計(jì)燃料為桉樹(shù)皮、葉、根、枝、甘蔗葉、甘蔗渣、木材邊角料等農(nóng)林廢棄物。為保證生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的均勻流化，爐膛布風(fēng)板共安裝了2 037個(gè)流化小風(fēng)帽，布風(fēng)板風(fēng)帽由內(nèi)管及鐘罩組成，材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt，鐘罩四周均勻布置了4個(gè)出風(fēng)口。內(nèi)管點(diǎn)焊接在布風(fēng)板上，鐘罩旋緊在內(nèi)管上。

二、現(xiàn)狀與原因分析

循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)裝置是其重要的組成部件之一，它決定著床料流化的質(zhì)量。該廠自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，兩臺(tái)流化床鍋爐風(fēng)帽運(yùn)行不足6個(gè)月便出現(xiàn)了不同程度的腐蝕穿孔或磨損脫落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了流化效果。

主要原因如下：

（1）入爐燃料雜質(zhì)多。受條件限制，生物質(zhì)燃料在收、儲(chǔ)過(guò)程中攜帶部分大顆粒不可燃的雜質(zhì)（如石塊、金屬塊等），因在燃料預(yù)處理過(guò)程中無(wú)法根除而進(jìn)入鍋爐，機(jī)械碰磨加快了風(fēng) 帽的損壞。

（2）高溫堿腐蝕。該廠生物質(zhì)燃料中堿金屬元素（K）和氯元素（Cl）含量如表1所示，從入爐燃料品質(zhì)、燃燒排放物分析來(lái)看，燃料中堿金屬和氯元素含量總體較高。在生物質(zhì)燃燒過(guò)程中，由于氣相堿金屬鹽類在風(fēng)帽表面冷凝和高溫下熔融堿金屬鹽的粘附，爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽出現(xiàn)大面積的高溫堿腐蝕， 造成風(fēng)帽金屬脆化、失效。

（3）風(fēng)帽設(shè)計(jì)不當(dāng)。風(fēng)帽內(nèi)管點(diǎn)焊接在布風(fēng)板上，鐘罩旋緊在內(nèi)管上并加焊銷釘固定。但緊固強(qiáng)度仍不能滿足鍋爐運(yùn)行要求，仍然出現(xiàn)掉落現(xiàn)象。

三、改造方案

3.1 布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩設(shè)計(jì)

（1）風(fēng)帽鐘罩由原來(lái)的球形凸頂式設(shè)計(jì)改為凹頂式（圖1）。原來(lái)的工作過(guò)程中，流化上下翻動(dòng)的高溫床料不斷沖刷球形凸頂，會(huì)使球形風(fēng)帽鐘罩因不斷沖刷減薄而最終失效。而凹頂風(fēng)帽鐘罩的凹槽能堆積一定量的床料，能緩沖流化上下翻動(dòng)的高溫床料的沖刷，大大延長(zhǎng)了凹頂風(fēng)帽鐘罩的使用壽命。

（2）布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩原材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt，在其使用壽命基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)選用ZG8Cr30Ni10NRE材質(zhì)，并添加適量的稀土，以增強(qiáng)風(fēng)帽鐘罩的耐腐蝕、耐磨損性能。

3.2 布風(fēng)板風(fēng)帽鐘罩固定連接方式設(shè)計(jì)

（1）由原螺紋連接設(shè)計(jì)成圓環(huán)焊接連接：風(fēng)帽鐘罩底部加裝58×35×5、內(nèi)圈開(kāi)30°坡口的固定圓環(huán)（圖2）。

（2）風(fēng)帽鐘罩圓環(huán)原材質(zhì)為ZG8Cr26Ni4Mn3Nxt，在其使 用壽命基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)選用ZG8Cr30Ni10NRE材質(zhì)，并添加適量的稀土，以增強(qiáng)風(fēng)帽圓環(huán)的耐腐蝕、耐磨損性能。

（3）鐘罩內(nèi)圈端部開(kāi)45°坡口，以防圓盤焊渣與風(fēng)帽鐘罩底部相觸，產(chǎn)生間隙。

四、實(shí)施后效果

（1）通過(guò)優(yōu)化風(fēng)帽材質(zhì)及改變風(fēng)帽鐘罩結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)帽的高溫抗氧化性能、抗堿金屬腐蝕性能及耐磨性能明顯增強(qiáng)。

（2）將風(fēng)帽鐘罩與進(jìn)風(fēng)管的安裝方式由原來(lái)的螺紋連接改為焊接連接，改進(jìn)后有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）便于拆卸。原有螺紋連 接在使用過(guò)程中螺紋絲扣會(huì)發(fā)生變形，難以拆卸。改進(jìn)后，如需拆卸，則用角磨機(jī)切去焊點(diǎn)即可完成，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

2）焊接后風(fēng)帽與進(jìn)風(fēng)管連接處的強(qiáng)度有所加強(qiáng)，保證了在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)掉落。

（3）原風(fēng)帽在運(yùn)行中受爐內(nèi)物料磨損和高溫腐蝕雙重作用逐漸減薄至穿孔，或出現(xiàn)風(fēng)帽外罩底部固定圓鋼脫焊，外罩松脫。風(fēng)帽在磨損嚴(yán)重區(qū)域（落渣管口周圍、返料器入爐膛區(qū)域）運(yùn)行不足6個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)不同程度的穿孔或脫落現(xiàn)象，造成風(fēng)室漏渣，一次風(fēng)所受阻力降低，風(fēng)速減小，影響風(fēng)煙攜帶能力和分離器的分離效果，使鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行得不到保證，同時(shí)大大增加了鍋爐檢修清理風(fēng)室漏渣的工作量。通過(guò)以上設(shè)計(jì)優(yōu)化，改進(jìn)后的風(fēng)帽已安裝運(yùn)行近一年，鐘罩未見(jiàn)磨損、穿孔及脫落，效果顯著。

（4）改造前因風(fēng)帽磨損、腐蝕、脫落造成停機(jī)負(fù)荷損失、檢修投入、床料置換、風(fēng)帽更換、人工清理、開(kāi)停機(jī)損失等約 36萬(wàn)元/年，改造后最少節(jié)約15萬(wàn)元/年，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

五、結(jié)語(yǔ)

該生物質(zhì)廠循環(huán)流化床鍋爐因不可避免的燃料雜質(zhì)、堿金屬高溫腐蝕、風(fēng)帽設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍颍硷L(fēng)系統(tǒng)壽命不能滿足鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。通過(guò)對(duì)風(fēng)帽的鐘罩型式、材質(zhì)、固定連接方式等的設(shè)計(jì)與改造，布風(fēng)系統(tǒng)的高溫抗氧化性能、抗堿金屬腐蝕性能及耐磨性能明顯增強(qiáng)，運(yùn)行壽命延長(zhǎng)50%，確保 了機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。