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锅炉风帽改造技术分享

公司名称:山东聊城金山特锅炉配件有限公司   时间:2018-10-31浏览次数:223

一、情况简介2003年前各锅炉厂生产的循环流化床锅炉所选用的风帽,一般都是直吹蘑菇状、“7”字型、分片直吹式的等,这些种类的风帽不同程度的都存在一些不好的弊端。我们就以济南锅炉厂生产的75t/h级循环流化床锅炉为例,介绍一下改造前后的情况。该厂生产的循环流化床炉型一般都配蘑菇状直吹风帽,该种风帽的数量都在550个左右,出风口在上部分三排布置且数量多、孔径小,风帽布置的间距也较小,运行中极易产生对吹后造成磨损。这种风帽因为是采用直吹式的,锅炉在运行中,风室的压力每时每刻都在波动,炉内的大量物料就会随着风室的压力波动,通过风帽孔回吸到风室里,造成风室积渣严重。如果都能回吸到风室里也可以,可是有相当一部分物料刚通过风帽孔回吸到风帽腔中,就被波动的风压又反吹回来。由于风帽孔直径是一个常数,许多直径小于风帽孔的物料,很顺利的被吸入风帽孔,而许多大于风帽孔直径不规则尺寸的物料,有时在这种角度下能通过风帽孔,可是一到了风帽腔变换了一下角度后,在被波动的风压反吹回炉内时,就不能通过风帽孔,而被堵在了风帽孔的内侧在回吸时不能顺利通过风帽孔的,恰好堵在风帽眼的外侧。长期运行下去,此类的事情越来越多,堵眼的数量也越来越多,会造成布风不均,布风阻力增大;部分风帽由于堵眼后,得不到风的冷却,经常会造成过热损坏;由于风帽堵眼后风流量减少,送风阻力增加,容易造成床温升高,带负荷困难且浪费厂用电;由于过热后损坏的风帽阻力变小,风量短路,造成床面流化不均。由于长时间的运行堵眼,使床面布风不均匀,极易产生流化不好或产生沟流喘振造成床面结焦,这样的事故是经常发生的。风室落渣过多,造成过多的劳动,时间长了放渣不及时还会造成风室结焦,严重威胁安全运行。布风不均,流化不好,燃烧效率下降,从而造成锅炉的效率也下降。如果改成我1994根据德国西门子公司锅炉第五代风帽结构特点,自己重新设计的新型(专利产品专利号:ZL 94 2 36043.5)迷宫式钟罩大风帽,适当减少风帽数量,增加风帽的间距,加大出风口直径,集中出风,有效提高风的出口刚度,改善流化质量;由于该风帽的出风口在下面,头部始终不见磨损。如果改成这种风帽,确保运行三年没有问题。而且,风室一点落渣没有,平时一点维护工作量没有,如正常停炉根本不用放底料检查风帽。就是使用了几年后损坏更换也特别方便。几年来和各锅炉厂最近生产的锅炉都配用这种迷宫式钟罩风帽运行情况证明,效果是相当不错的。二、原蘑菇状风帽参数计算情况1、原风帽数量约为550个左右,每个蘑菇状风帽有24个孔,每个小孔直径为φ7,每个风帽的出口截面积:F1 = 1/4×π×D²×24 = 923.16mm²  
=0.00092316 m² 。所有风帽出口总面积:F总 = F1×550 = 507738 mm² 。                                = 0.507738m² 。2、锅炉在正常运行中,一、二次风量按6:4分成,燃用5000大卡/公斤热值的煤,锅炉效率按86%计算,每小时约燃煤11.34吨/小时,这时的总风量Q = 8.1万m³/小时,一次风为约4.86万m³/小时常温风。变成150℃热风时为7.5384万m³/小时。这时的风帽出口风速为:V = Q/3600×F总 = 7.5384/ 0.507738×3600 = 41.24m/s3、风帽内腔风速的计算,(仍以上面风量为例)一般内腔直径φ38mm ,其总面积为;F腔 = 1/4×π×D²×550 =0.623447m²  
V腔 = Q/3600×F腔 = 75384/ 0.623447×3600 = 33.585m/sF出口 = πR²×24×550 = 3.14×0.0035²×24×550 = 0.507738 m²V出口  = Q/3600×F出口 = 75384/ 0.507738×3600 = 53.25m/s4、布风板开孔处的风速计算:一般布风板开孔率在4%左右,风速一般为   
   V = 59.83m/s 。根据我国及世界各国流化床布风板及风帽阻力之和都在2800~3200Pa 之间。三 .改造成新型迷宫式钟罩大风帽参数计算1. 改造后的迷宫式钟罩风帽在同样负荷、参数、燃煤量和送风的工况下,风帽孔出口风速略高于原风帽,为了满足要求、减少阻力、节约能源,确保新风帽的阻力与原风帽基本相似,我们做了大量的计算和试验,最后确定由原来的蘑菇状风帽550个左右,改成迷宫式钟罩风帽约为280个左右。虽然数量减少了将近一半,可是由于结构比较合理,又采用了较好的耐磨耐温铸合金钢材料,使用周期大大延长。2. 改造后的布局仍与原来的一样,都是错排布置。只是间距、截距略大于原来的尺寸。由于三个放渣口附近磨损大于其它部位,我们在改造中也给予了足够的重视,有效地避免了该处的磨损。3. 改造后的迷宫式钟罩风帽各部位的流通面积、风速及阻力计算:( 1 ).布风板开孔处的面积、风速、阻力计算:  
        开孔处的面积:F孔 = 1/4×π×D²×280 = 1/4×3.14×0.038²×280  
            = 0.318 m²          开孔处的风速:        V孔 = Q/3600×F孔 = 75384/ 0.318×3600 = 65.85m/s          开孔处的阻力:阻力系数ξ取 0.68         ω孔 = ξ孔×V²孔 /2g = 0.68×65.85² /2×9.8 =1474.315Pa     ( 2 ).迷宫芯管、转角、夹层及出口的面积、流速及阻力的计算:              阻力系数ξ取综合值为 0.80F芯 = 1/4×π×D²×280 = 1/4×3.14×0.040²×280  = 0.35168 m²              芯管处的风速:     V芯= Q/3600×F芯 = 75384/ 0.3518×3600 =59.5m/s     ( 3 ).夹层、风帽出口面积、风速计算:F夹 =(πR² —πr²)×280 = 3.14×0.038²—3.14×0.02125²×280=0.87255m²      V夹 = Q/3600×F夹 = 75384/ 0.8725×3600 = 24.143m/s         F出口 = πR²×8×280 = 3.14×0.0075²×8×280 = 0.39564 m²V出口  = Q/3600×F出口 = 75384/ 0.39564×3600 = 53.25m/sω综合 = ξ×V²出口 /2g = 0.80×53.25² /2×9.8 =1134.225Paω总  =ω孔 +ω综合 = 1474.315 + 1134.225 =2608.54Pa         ( 4 ).考虑到锅炉可能有超负荷的时候,风量、阻力都有上升的可能,故总阻力乘以一个1.3的系数。  ω超 ×1.3=2608.54×1.3= 3391.102Pa四、对原风帽使用中的经济性分析:   (1)、原锅炉厂配供的蘑菇状多孔风帽,就是选用较好的材质,一般使用寿命在一年左右。如果每个风帽购买按50元/个计算,550×50 =27500元。每次更换需耐火材料5000元,人工和附材费8000元,每次更换需40500元。三年需12.15万元。(2)、每年需要更换一次,每次更换需要三天,单炉每天创造的价值约在13万左右,按10%利润,每次点炉的各项费用总和约1.5万元,三年约8.4万元。两项之和三年要多花20.55万元。影响锅炉经济运行的因素未考虑。五、如改造成新型迷宫式钟罩风帽的经济分析     (1)、新型迷宫式钟罩风帽由于设计比较合理,选用的材料是上乘的耐磨耐温原料,使用寿命最少保证三年以上,每年几乎没有维护费。(2)、改成迷宫式钟罩风帽后,炉内的布风和流化状况改善了许多,在带同样负荷的情况下,可以减少部分送、引风量,减少厂用电率,每台炉每小时可节约25KW/h,每kwh按0.35元/kwh计算,每年按300天运行时间,每年可节约6.3万元。(3)、新型迷宫式钟罩风帽由于采用大孔集中配风,大大改善了床上流化和炉内的空间物料浓度,减少送风从而减少排烟损失,提高了燃烧效率、降低了飞灰可燃物,据改造后的锅炉运行试验表明,锅炉效率可提高0.8个百分点以上,每年按运行300天,每年可节约原煤750吨,每吨按380元/吨,每年可节约28.5万元。每年可节约资金40万元以上。(4)、改成新型迷宫式钟罩风帽,每年至少节约40万元以上,少用煤后产生的环保效益、社会效益未算。(5)、由于改成新型迷宫式钟罩风帽,每次停炉更换风帽的工作量没有了;炉内的运行工况改善了,炉内的流化紊乱、沟流、燃烧不稳、床面上和风室内的结焦因素没有了,大大提高了炉子的安全运行可靠性。大大减轻了维修人员劳动强度,为企业减少支出增加效益做出了贡献。(6)、由于改成新型迷宫式钟罩风帽,使炉内的流化均匀了,炉膛内的物料偏载因素没有了,炉内水冷壁、炉墙、尾部各受热面局部磨损改善了,大大延长了炉子的运行周期。(7)、每台炉子初次改造费12万元左右,运行不到半年即可收回全部投资。以上就是我对炉子风帽改造的一点分析意见,请您们根据自己的情况计算是否一样。我写的可能有许多不正确的地方,请贵厂指正。我们还对锅炉岛内的所有设备,特别是:中心筒、防磨、运行调整、省煤器、过热器、空气预热器等的改造。作者简介:烟台磐石防磨器材有限公司负责人高级工程师赵家恩,1990年在辽宁省锦西市热电厂(现葫芦岛市)就负责济南锅炉厂和中国科学院热物理研究所联合设计,由济南锅炉厂生产制造的第一、二、三台YG75/5.29—M型次高压、中温外置式高温旋风分离的循环流化床锅炉的安装、调试及运行工作。92年被招聘到烟台经济技术开发区华鲁热电有限公司,同样负责济南锅炉厂生产的同样型式型号的第四、五、六台循环流化床锅炉。93年3月份参加了由山东省电力中试所对该炉型做的满负荷和超负荷及燃用各种煤种热工试验。同年四月参加了由山东省科委组织、国家有关部委参加的该炉型新科学技术成果鉴定会,并在大会上作了安装、运行和调试的专题发言。十多年来,在从事和负责循环流化床锅炉的监装、冷、热态调试、运行管理、维修与改造、耐火、耐磨材料使用以及漏烟、漏灰、漏风治理等方面,都有独特的见解和成熟的处理方案。实践经验丰富,理论知识也很广泛。       91和92年他亲自编写了两个公司,济南锅炉厂生产的YG75/5.29—M型次高压、中温外置式高温旋风分离的循环流化床锅炉的运行规程、事故处理规程、岗位责任制及各种管理制度等。93年他组织并参加编写该炉型的检修工艺标准及规程,当时在国内都是比较早的。可以讲,这些工作为我国的循环流化床锅炉事业作出了较大的贡献。