2×300mw循环流化床锅炉设计优化分析

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1、2X300MW循环流化床锅炉设计优化分析摘要：某公司2X300MW循环流化床氢冷发电机组自设计起，便以循环流化床机组基建及运行中存在的问题进行了深入广泛的调研工作，通过对广东宝丽平、四川白马、内蒙古蒙西电厂、秦皇岛热电厂等同类型机组的调研，在工程建设中对原始设计进行了大量大胆而有效的改进工作。本文仅对锅炉部分主要的改进项目进行总结、探讨，以期对后续工程建设和同类项目工程建设起到借鉴作用。关键词：循环；流化；磨损；设计；改进；分析中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号:1009-3044(2015)02-0237-02某公司一期工程装机容量为两台300MW循环流化床氢冷发电机

2、组。锅炉为东方锅炉厂生产的亚临界自然循环、循环流化燃烧、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、单炉膛、平衡通风、全钢架悬吊结构、固态排渣的循环流化床汽包锅炉。锅炉型号为DG1089/17.4-IIlo汽轮机是上海汽轮机厂生产的NZK300-16.7/538/538型汽轮机。发电机为上海电气集团股份有限公司的QFSN-300-2型机组。型式为水氢氢冷却、静态励磁汽轮发电机。1某公司DG1089/17.4-II1型锅炉减少磨损采用的设计优化技术1）水冷壁外弯管防磨结构的应用优化内容：DG1089/17.4-II1型锅炉标高20174mm处受热面管子与耐磨耐火浇铸料交汇处采用水冷壁外弯管防磨

3、技术分析：DG1089/17.4-III型锅炉标高20174mm处受热面管子与耐磨耐火浇铸料交汇处产生的磨损，主要是由于沿受热面表面下落的高浓度固体颗粒物在此处产生飞溅与反弹而形成的。此外由于流动方向变化高浓度固体颗粒物随烟气产生涡流，涡流将部分上升状态的高浓度固体颗粒物拉向交汇处，进一步加重了此处的磨损。为防止该部位磨损，某公司联系锅炉制造厂采用了水冷壁外弯管防磨技术，即在锅炉标高20174mm处受热面管子与炉膛下部耐磨耐火浇铸料交汇处，加装水冷壁外弯管防磨结构，内侧敷设耐磨耐火浇铸料，该交汇处光滑过渡，使得沿受热面表面下落的高浓度固体颗粒物不再产生飞溅或反弹，有效防止了此处受

4、热面管子的磨损。2）超音速电弧喷涂技术的应用优化内容：DG1089/17.4-II1型锅炉标高20174mm处受热面管子与耐磨耐火浇铸料交汇处3米范围内采用超音速电弧喷涂技术分析:DG1089/17.4-III型锅炉标高20174mm处受热面管子与耐磨耐火浇铸料交汇处3米范围内磨损也比较严重，其磨损原因有两个方面：原因一，沿锅炉炉膛受热面壁面向下流动的高浓度固体颗粒物在该区域流向发生变化，对受热面管子产生磨损冲刷。原因二，由于沿锅炉炉膛受热面壁面向下流动的高浓度固体颗粒物与炉内向上运动的高浓度固体颗粒物运动方向相反，相互影响产生涡流，加剧了该区域的磨损冲刷。某公司针对这一情况采用

5、了超音速电弧喷涂技术，喷涂材料选取由双层涂层构成的复合防护层，工作层材料选用HDS-88A金属合金丝材，面层采用KM型封孔剂封孔，该技术具有有优异的耐腐蚀、抗磨损性能，涂层与非涂层光滑过渡。3）多阶式防磨梁优化应用优化内容：原设计锅炉炉膛内无多阶式防磨梁，经调研后在炉膛内自上而下加装了9道水平多阶防磨梁。分析：在锅炉运行过程中，由于高密度煤烟气夹杂细小颗粒高速运转、煤烟气中含灰浓度高含灰量大，锅炉受热面一直受到高浓度大颗粒固体颗粒物的切削冲刷与纵向磨损，相比较传统煤粉锅炉来说要严重很多。锅炉炉墙和炉内金属管向火面表面在携带床料粒子的高浓度的煤烟气高速流过时产生严重磨损与冲刷。这种

6、磨损主要分为两种类型，第一种是撞击磨损，第二种是冲刷磨损。撞击磨损是指高浓度固体颗粒物相对于受热面表面冲击角度较大，或接近于垂直时，以很高的流动速度与受热面表面进行撞击，使受热面表面产生塑性变形或细小的裂纹，在大量高浓度固体?物的不断撞击下，逐渐使受热面表面变形层整体剥落而造成磨损。冲刷磨损是指高浓度固体颗粒物相对于受热面表面的冲击角较小，甚至接近平行，高浓度固体颗粒物垂直于受热面表面的分速度，使高浓度固体颗粒物嵌入受热面表面，在高浓度固体颗粒物与受热面表面的分速度的作用下使它沿受热面表面继续滑动，对受热面表面起到一种“刨削”作用，这种现象大量重复发生，受热面表面就会产生不断的

7、磨损。在循环流化床机组锅炉受热面的磨损中，高密度煤烟气夹杂细小颗粒与炉膛内管子向火表面的冲击角度在0°到90°，因此其磨损是以上两种基本磨损类型的共同作用，流体力学告诉我们：固体颗粒物对炉膛内管子向火面管壁的磨损严重程度(速率)主要与固体颗粒物速度、固体颗粒物粒径、固体颗粒物物料浓度以及流场不均匀性有关系，通常他们四者关系如下E=kW3D2U(E-磨损速率um/100h;k-比例系数;D-物料料径?L;U-物料浓度Kg/(m2?s);W-物料速度m/s)多阶防磨装置是一种新型CF