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技術文章

大型循環流化床鍋爐冷渣機優化改造技術創新

時間:2019-6-10 8:09:38   作者:huahua   來源:網友投稿   評論:0
內容摘要:循環流化床渣冷卻系統一直隨著循環流化床鍋爐的發展而發展,從風水聯合冷卻結構,到絞龍水冷夾套結構,再到夾層式螺旋結構,渣冷卻系統技術已走進膜式壁螺旋結構。膜式壁冷渣機是一種實現物料之間熱量傳遞的安全節能工藝設備..
大型循環流化床鍋爐冷渣機優化改造技術創新問題分享

循環流化床渣冷卻系統一直隨著循環流化床鍋爐的發展而發展,從風水聯合冷卻結構,到絞龍水冷夾套結構,再到夾層式螺旋結構,渣冷卻系統技術已走進膜式壁螺旋結構。膜式壁冷渣機是一種實現物料之間熱量傳遞的安全節能工藝設備,隨著設備的大型化、內部換熱管結構的緊湊化發展,冷渣機內部檢查檢修難度日益加大。四川白馬公司針對現有冷渣機的結構特點,調研國內冷渣機生產的幾個主流技術,通過技術優化創新,提高了冷渣機的可靠性。其中主要創新點為:


1、改變冷渣機局部水管道的位置,將管道重疊、移位,讓出部分檢查檢修空間,提高了檢修的便利性。
2、通過新型全框架支撐系統,提高了冷渣機內部換熱元件的支撐強度,避免了固定件松動,部件
掉落的問題。

3、采用獨特的冷渣機進渣管澆筑工藝,鉚扣工藝,加強了冷渣機進渣管道的可靠性。通過優化后的冷渣機,工作運行狀態較好,第一臺優化的冷渣機時間是在2015年9月,運行近2年時間,未曾有冷渣機漏水、管排支撐件松動、進渣管脫落等問題,大大提高了冷渣機的安全可靠性,為將來冷渣機的發展指明了方向。


2整體分析
大型冷渣機的結構現在主要分為兩個流派,一是以雙管排為主的青島派系,一是以十字分倉為主
的成都派系。
分倉結構是將內筒分為大小不等的倉格,每個倉格的灰渣幾乎成獨立運動,也有部分交混,來提高換熱面積。而雙筒結構是采用同心的管排滾筒,來提高換熱面積。
上述兩種結構,不管派系結構如何,均采用的內部增加換熱管道,來加強冷渣機的整體換熱。內部換熱管道的增加,提高了檢查檢修的難度。
 
2.1冷渣機漏水
冷渣機漏水是該設備常見故障。由于檢查難點的存在,會造成冷渣機運行時無法檢查和檢修,處理一小處漏點所需的時間及工期較長,設備的可靠率降低。特別是在冷渣機發生漏水以后,水和灰渣進行反應,產生難以清除的渣塊。渣塊會造成管排換熱極具惡化,管排其它部位缺水干燒損壞。另外當渣塊堆積位置集中時,冷渣機筒體處于不平衡狀態,造成設備無法啟動。
根據統計,處理一次渣塊堆積的故障,白馬公司最長時間為23天,大大增加了機組的安全隱患。
統計我廠和其它循環流化床電廠冷渣機漏水的缺陷,發現漏水部位集中在高溫段(高溫段是冷渣機下渣口向后延伸3米范圍內)。在高溫段,灰渣急劇換熱,輻射換熱能力強,管道及金屬件熱疲勞強度大。冷渣機的運行轉速最高為3r/min,這就造成管排每分鐘發生3次不同程度的冷熱交替,工況惡劣。同時在加工制造中的殘余應力與使用過程中的工作應力共同影響下,容易導致鰭片、導渣片焊縫位置發生裂紋。
通過在冷渣機外筒體上增加測溫孔、測溫儀器取平均值,發現高溫段能將灰渣從900℃左右降低到400℃左右。低溫段雖然長,但是換熱能力由于熱輻射下降和傳熱溫差下降而逐漸降低。另外當溫度下降到400℃以下后,溫度對碳鋼的熱疲勞影響逐漸下降,低溫段管排由熱疲勞引起的故障很少。
大型循環流化床鍋爐冷渣機優化改造技術創新
 
2.2支撐固件松動
冷渣機的管排固定方式均為卡件或支撐件,其作用點均在外管內壁上。由于外觀內壁上的卡件部位的特殊性,當遭受外力作用時,整個內部的受熱面不能形成有效的剛體結構,內部管排首先破壞薄弱點,然后引起整個內換熱面晃動,造成設備焊縫、管排拉裂漏水。
 
2.3下渣管斷裂

冷渣機內部進口下渣管均采用奧氏體不銹鋼310S 結構,在冷渣機內部長期運行后,下渣管上部焊縫強度變低,甚至斷裂,斷裂后的下渣管在進渣段反復碰撞冷渣機內部管排。使管道泄漏。熱疲勞造成的換熱管漏水,支撐件松動,進渣管脫落不是偶然性的問題,它是長時間運行過程中,從量變到質變的一個過程。如果在每一個檢查周期(1個月一次)能有效的檢查預防熱疲勞造成的管排、卡件、管道缺陷,前期預防處理,就能提高冷渣機可靠性。


三、關鍵技術和創新點
3關鍵技術和創新點
 
3.1管道讓管技術
讓管主要是利用彎管將外管排向兩邊移開,同時在外筒體高溫段開設長方形檢修孔。外管排組由兩根回水管及兩根進水管組成,將外管排兩組供水管二合一為一根供水讓管,兩組回水管二合一為一根回水讓管,讓管靠近筒體外壁,形成一個檢查孔。并以相同的的結構在高溫段處開設5組檢查孔。在開孔后,整個視線空間能覆蓋內筒外壁,0-2.5米長度范圍的檢查視野達95°,不存在檢修死區。

大型循環流化床鍋爐技術改造-循環流化床鍋爐技術文章


下圖中將兩根供水管和兩根回水管采用三通合二為一成讓管,讓管穿過外部筒體鋼板,管道與外部筒體鋼板貼近,這樣不會影響管道的受熱膨脹,也將需要的檢修檢查空間讓開,起到檢修孔的作用。

冷渣機優化改造技術-冷渣機節能改造


將兩管并聯后,通過讓管流速變化趨勢,來判斷冷渣機讓管處是否存在傳熱惡化情況。冷渣機在設計時,按照美國換熱器協會(HEI)發布的《電廠換熱器標準》(PPHX)進行流速控制。該標準提出最大換熱管內流速碳鋼管不超過2.4m/s 進行設計。通過供水處旋轉接頭壓力表可以測得供水壓力門后為1.5MPa, 回水壓力門前測得1MPa。水管直徑由兩組內徑50mm 的換熱管合并為內徑為64mm的換熱管,管道的流通整體截面積減小。
采用流態模擬的方式,對整個變換區域的管組進行流速及流態檢查。三通制作外壁軌跡與流體運動時流跡線接近,沒有在三通處形成回流漩渦,避免了在三通處局部傳熱惡化,三通不影響流態變化。流速在三通前部為1.1m/s,合管后增大到2.1m/s,后部三通處流速又降低到1.2m/s。以溫度為60℃流速水運動粘度計算雷諾數:
循環流化床鍋爐節能減排換熱項目

讓管位置管排采用讓管后,在冷渣機外筒內部形成了兩組受熱區。為了保證受熱區內,外殼鋼板干燒無冷卻造成鋼板碳化變形,在受熱區內填充耐火材料。耐火材料采用結構如圖8,另外采用耐火材料澆筑可以保護雙筒冷渣機內部支撐件的整體剛性。耐火材料理化性能如表1。
大型循環流化床鍋爐冷渣機優化改造技術創新
3.2框架支撐系統
原設計的支撐結構由于外筒空間限制,需要將支撐件減薄。采用讓管后,支撐件采用整體圓形框架,這種結構由于截面積增大,供熱信息網了解到其支撐強度也增大,由于管道內有水高速流動,
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