1089T/H循环流化床锅炉中心筒掉落原因分析及改进方案

练纯青+杨志荣+韩文录

摘 要：中心筒是循环流化床旋风分离器的重要部件，中心筒变形、脱落不仅影响分离器分离效率，严重时影响锅炉的安全运行。针对我厂分离器中心筒在运行中产生的各种问题，分析原因并进行技术整改，取得了良好效果，以供探讨借鉴。

关键词：循环流化床锅炉；中心筒；掉落分析；改进方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.040

0 引言

我厂两台2*1089t/h锅炉为循环流化床、亚临界参数，一次中间再热自然循环汽包炉，采用三台汽冷式旋风分离器。分离器中心筒原设计耐热钢板卷制而成：规格为Φ4149×12mm，筒体高度为6343mm，材质为RA253MA。该材料非完全奥氏体耐热合金，具有很高的强度和极佳的耐氧化性和耐热的性能。

1 中心筒变形脱落情况

中心筒原先卷制的耐热不锈钢板换成高强度、耐高温耐腐蚀性材质的加厚铸造中心筒；铸造中心筒材质Cr25Ni20MoMnSiNRe，壁厚：δ=16mm。外径由原来的Φ4149mm缩小至Φ4000mm，长度为6320mm。旋风分离器中心筒的连接方式由固定式改成自由吊挂式。自由吊挂是将与中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上无任何固定方式，这种安装方式可以相对滑动，中心筒不会因热胀冷缩受阻而发生变形。

2015年1月份1号锅炉D级检修期间发现中心筒出现入口稍微变形，出口立焊缝出现开焊。为了防止中心筒固定架处于高温运行环境，采取了在筒体外侧底口上200mm处加装一道加强筋板。

2015年12月1号机组进行C级检修期间发现，12中心筒支撑牛腿脱落，筒体出现严重倾斜，且入口严重变形。采取了在筒体外侧底口上200mm处第四节和第五节焊口上100mm处分别加装一道加强筋板处理。焊缝开焊处贴钢板加强焊接处理，母材不规则裂纹采取了补焊后加装立筋板焊接处理。2016年8月1日14时45分1号炉因12、13分离器中心筒掉落故障停机。

2 掉落原因分析

（1）分离器处于超高温状态运行：原锅炉设计掺烧煤矸石，正常运行时分离器入口烟温在900℃左右；后响应国家节能减排号召大量掺烧煤泥后，大量细煤泥颗粒进入分离器二次燃烧，使分离器在高负荷时烟温急剧上升至1000℃左右。（2）烟气的影响：分离器入口烟道高度为10m，中心筒在分离器内插入净高度为4.55m，高流速烟气的冲击力对中心筒筒体变形影响相当大，使筒体入口变形开始于筒体迎风面处。（3）中心筒未设计膨胀限位装置：实际运行膨胀方向与设计膨胀存在偏差，受热的耐火材料下沉，挤压中心筒大筋板，致使中心筒大筋板变形，中心筒为吊挂非固定式支持，中心筒严重变形在无限位装置发生脱落。（4）尾部负压影响：中心筒入口变形严重导致通流面积严重缩小，在负压作用下，筒体入口向三角形趋势发展越严重，最终入口变形成三角形闭合形状。（5）中心筒吊挂密封设计结构不合理：在实际运行过程中由于岩棉从锥筒和中心筒之间脱落，密封作用失效，形成通路，高温烟气从中心筒外圆穿过，锥筒、支架与中心筒大筋板长期处于高温状态，造成锥筒变形、支架与锥筒焊缝析碳氧化脱落开裂、中心筒大筋板承重能力下降。另在高温状态下长时间运行，由于耐火材料施工过程中抓钉、焊接的钢筋网，因超温后强度不足以承受耐火材料的重量，造成中心筒上边缘耐火材料整体下坠导致中心筒膨胀受阻，浇注料逐渐脱落，掉落在中心筒外壁与锥筒中间，在热胀冷缩的作用力下，中心筒慢慢向内侧变形，空间加大，耐火材料在重力作用下，继续下沉，恶性循环，中心筒变形严重，锥筒变形，上部密封遭到破坏，加剧中心筒外侧窜火，在高温烟气作用下，导致支架与锥筒之间产生裂纹，长时间受重力和热胀冷缩的挤压，导致支撑护板及中心筒严重变形，支架与支撑护板完全开裂无法支撑中心筒而导致筒体掉落。

3 改进方案

（1）由于中心筒与分离器间隙密封不良，存在密封浇注料及岩棉容易脱落的问题。采用双层密封，第一层密封采用在支撑支架焊接完后使用扇形板连接成一体，与中心筒大筋板紧密结合；第二层密封在中心筒与分离器下沿结合处增加环形钢板，中心筒筒体与锥形板之间除膨胀间隙外使用耐火材料填充其余空间，防止串烟气。（2）由于中心筒直径大壁厚薄，强度不够，需要用加固肋保持强度。筒体在上部增加一道大筋板，第二节筒体外壁加装一道大筋板，中心筒筒体外壁加装四道加强筋板。（3）防止支撑支架的焊缝开裂脱落，原中心筒支撑支架采用单边焊接方式，现支撑支架改为双面焊接结构，即支架穿过吊挂锥形板双面满焊。（4）中心筒的固定方式为自由吊挂。自由吊挂是将与中心筒上部焊接固定的大筋板安放在工行支架上无任何固定方式，这种安装方式可以相对滑动，中心筒不会因热胀冷缩受阻而发生变形。（5）为了有效保护中心筒支撑支架，中心筒筒体与锥形板之间除膨胀间隙外使用耐火材料填充其余空间。为了防止烟气短路，中心筒支撑架（牛腿式）焊接完后使用扇形板连接成一体，与中心筒大筋板紧密结合。（6）在实际运行中，铬镍合金铸件中心筒长期处于高温运行环境，容易受膨胀挤压，热胀冷缩变形使分离器分离效率下降。因此造成尾部烟道中固体颗粒的增多，会使尾部受热面管磨损加剧。为了彻底解决此问题，方案一可将中心筒引入蒸汽改为汽冷中心筒，方案二将中心筒引入二次风改为风冷中心筒，但此二种方案国内目前尚无应用实例。（7）为减小水平烟道出口烟气直接冲刷中心筒，引起中心筒迎风面变形，在水平烟道出口处打斜墙，即对分离器入口烟道进行缩口处理，使水平烟道出口烟气环向进入分离器，避免直接冲刷中心筒外壁，从而减轻对中心筒的冲刷磨损和变形。

参考文献：

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