对#11锅炉布风板风帽改造效果的比较分析

张俊刘家超

（华电四川发电有限公司内江发电厂，四川 内江241005）

一、锅炉布风板

内江发电厂410-9.8/540-Pyrofow锅炉（#11炉）为芬兰奥斯龙公司生产制造的常压、单汽包自然循环、户外型循环流化床锅炉，其布风板采用Pyrofow公司开发的猪尾形布风板（图1）。布风板长14米，宽7米，共浇注耐火材料23×6.5块，每块耐火材料长600㎜，宽600㎜。

二、猪尾形风帽

#11炉猪尾形风帽用 Φ21.3×2.6㎜的1Cr18Ni9Ti钢管做成，固溶温度920℃。风帽出风口向上，管口与耐火层齐平。布风板上共布置风帽5441个，每块耐火材料布置36个，风帽通流面积总共1.11㎡。

图1 猪尾形布风板

猪尾形风帽独具的弯形喷嘴结构，使得床料很难落入流化风室，杜绝了床料对布风板水冷壁的磨损，而且风帽完全掩埋在耐火材料中，所以风帽不会被烧坏、风帽间不产生相互磨损，但是该风帽特殊的结构和安装方式使其疏通更换工作非常困难。更换风帽须将周围耐火材料打掉，一是很容易伤到水冷壁管，二是粘结在鳍片上的耐火材料很难清理干净，给火焊和电焊作业造成极大困难。如果更换数量较多则会影响到炉内的其它工作。

2005年煤质变化后#11机组额定负荷运行时，流化风总风量一般为50Nm3/s、风室压力13kPa、风室温度220℃。根据气体状态方程式将冷风量转化为热风量为90.29 Nm3/s。

①.速度计算公式

算出小孔风速V=81.35m/s

②.干空气密度计算公式

算出流化风室内空气密度ρ=0.09kg/m3

③风的动压计算公式

其中wp为风压 [kN/m2]、ρ为空气密度[kg/m3]、v为风速[m/s]

算出额定负荷时风口出风具有的动压wp=297.80kN/m2=297.80kpa=2.98bar。

#11机组在燃用设计煤种（南川煤）、风帽较好的情况下，额定负荷时流化风总风量一般为42Nm3/s换化为热风量为75.85 Nm3/s，风室压力12kpa、风室温度220℃。得出风帽喷嘴风速为68.95m/s。

图2 变形的猪尾形风帽

所以，煤质变差后#11炉在运行中一次风量偏大导致水冷壁磨损加剧、氧量偏大、飞灰含碳量高、一次风机电耗增加。由于风嘴向上，风帽的扰动能力不强，大块的焦渣很难排除。高负荷时，当风帽堵塞及风口变形严重时可能出现流化风吹穿密相区的现象，造成流化不均匀；低负荷时，炉内工况波动大、流化差，炉膛容易结焦。

机组运行中，高温软化的铁块等随工况波动会落入风管造成风帽堵塞。机组高负荷运行时，床温经常超过920℃，风帽风口在高温下发生软化，风口受耐火材料挤压而变形（图2）。

三、改造原因分析

1、使用时间长、风口变形多。

#11机组自1996年投产发电到2008年，#11锅炉猪尾形风帽已连续使用13年，风口变形严重、炉膛流化不好、排渣困难，锅炉安全性和经济性受到较大影响。为保证炉膛排渣2007年年修更换了后墙及乙侧墙风帽1994个，但锅炉的流化并没有得到有效改善。

2、检修难度大、人力物力及时间消耗大。

布风板风帽疏通需10人耗时一天，且每人按8个工、80元/工（2010年标准）计算，则每次疏通风帽的人工费为6400元。

#11炉布风板堵塞率为3%，每块耐火材料内最多允许堵塞1.1个，所以当每块耐火材料内风帽堵塞超过1个时，必须将堵塞风帽更换，需增大人力物力及时间的投入，这样便影响了承压部件的检修及检修工期。

表1 #11机组部分经济指标

3、猪尾形风帽更适合炉底中心排渣方式的CFB锅炉，而我厂是炉膛两侧及后墙排渣方式的CFB锅炉。

4、煤质变差，不适应煤种变化。

2005年入厂煤质量开始变差，入炉煤煤量增加，煤矸石和石块增多。为保证锅炉流化，流化风增大，一次风机耗电率增加。由于风帽风口向上，高负荷时水冷壁磨损加剧；低负荷时炉内工况不稳定，大块焦渣很难排除，炉膛易结焦。

四、风帽改造方案

2008年年修内江发电厂对#11炉布风板进行了改造，将猪尾形风帽更换成了图3所示的钟罩式风帽：材质Cr25Ni20MnHfMoSiNRe；风管内径Φ28㎜、外径Ф38，风管上部带密封的圆盘，便于密封及安装固定；罩体共8个出风孔，直径Ф12，罩体高度130㎜、壁厚13mm、外径Ф90，风帽安装时密封圆盘与耐火材料齐平，罩体与密封盘点焊一点，罩体间的出风孔错开避免影响出风。改造后布风板共有钟罩式风帽1774个。

图3 钟罩式风帽

五、改造效果分析

1、机组带负荷能力提高

改造后，机组能顺利带到满负荷，床温床压能维持稳定，高低负荷时炉内较大的渣块能顺利排出。满负荷时的飞灰可燃物及排烟温度与改造前无明显变化，飞灰可燃物≤5%，排烟温度在140℃左右。但是，由于机组临界流化风量、负荷波动时一次风的调节量等都发生了改变，造成机组刚运行时低负荷运行能力不强，低负荷时炉内工况波动频繁。经过运行人员半年的摸索，机组最终能较经济地低负荷运行，最低负荷能带40MW/h。

2、对水冷壁管的磨损减小

改造协议书上指出“，改造后锅炉承压部件的磨损量在连续运行小时数为1000小时不超过0.27㎜（以原始管壁厚度5㎜左右的水冷壁管为依据进行考核）”。

检修期间，为检验改造效果，在炉内水冷壁易磨损区域取了两点壁厚作为检验数值——#11炉耐火材料上部4.5米，后墙左右第一根水冷壁管，壁厚分别为5.1mm和5.3mm。改造后机组第一次启动至停机期间，#11炉连续运行了1848小时，经测量两检验点壁厚分别为4.8mm和5.1mm，未超过协议允许的范围。

2006～2007年#11炉水冷壁爆管3次，2009～2010年水冷壁爆管0次。

3、风机耗电降低

表1#11机组部分经济指标

#11机组一次风机功率1320kw。由表可知，改造后一次风机每发一度电的用电量比改造前有明显下降。

4、风帽流化及排渣能力增强

改造后#11机组额定负荷运行时，流化风总风量一般为48Nm3/s换算成热态为86.6848Nm3/s，风室压力 13KPa、风室温度220℃。改造后布风板的通流面积为1.5㎡，由式2-1、2-2、2-3计算出钟罩式风帽小孔在额定负荷下射流风速和具有的动压：

由计算知，改造后风帽射流速度与改造技术协议中设计速度相当，协议计划安装1668个风帽、射流速度60.2m/s。由于风帽小孔向不同方向射流，增强了床料的窜动能力，所以炉膛流化及排渣得到了有效改善。

六、风帽改造后出现的主要问题及解决方法.钟罩式风帽长时间运行后，罩体与密封圆盘的焊点被磨掉造成罩体脱落，罩体内的风管失去罩体的保护后发生断裂现象，造成大量的床料落入流化风室。当返回的床料积攒到一定程度后不但会阻碍送风、堵塞风帽、增加一次风机电耗（表1中2010与2009年对比），还会磨损流化风室内水冷壁管，危及锅炉的安全运行。

所以，每次停机检修都要对风帽进行检查处理，一是疏通风嘴，二是恢复脱落的罩体。对罩体内风管已断裂的风帽则用Φ38×5.6×95㎜的过热器管焊接在密封盘上。

七、两种风帽在#11炉应用中的比较

表2 两种风帽比较

结论

改造后，布风板较好地适应了煤质的变化，保证了#11机组安全稳定运行、提高了其经济性。机组运行时流化风能控制在合理范围内，降低了一次风机电耗、避免了水冷壁过速磨损。随着新风帽使用时间的延长也暴露出一些问题，如罩体脱落、上部风管断裂、流化风室进床料等，所以要加强风帽的检修，提高检修质量，保证机组经济运行。

【1】冯冰潇,时贵玉.某电厂循环流化床锅炉布风板的风帽改造[J].能源技术,2009.