300MW CFB锅炉旋风分离器中心筒变形脱落问题分析

练纯青+陈浩+郑秀平

摘 要：旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件，分离器的分离效率直接关系到锅炉的安全经济运行。旋风分离器中心筒变形下移，造成气体短路引起分离器分离效率下降，分离器中心筒脱落，影响了锅炉的安全经济运行。本文针对这些问题，分析了原因并采取了一系列措施，取得了一定的效果。

关键词：旋风分离器；中心筒变形；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.168

循环流化床锅炉的旋风分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一，中心筒是连接安装在旋风分离器上部部件，即排气管。它不仅排出分离后的烟气，与分离器的外筒体形成环形通道，进入分离器的烟气绕着中心筒旋转，在离心力和重力作用下，大部分灰粒被分离出来，送回炉膛，以保证燃料多次循环燃烧反应，含有细灰的烟气向上折转成为旋流，由中心筒排出进入尾部烟道。

1 300 MW CFB锅炉及其分离器

内蒙古京泰电厂采用DG1089/17.45-II1 型锅炉，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、紧身封闭、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、炉顶设密封罩壳。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，三台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井（HRA）三部分组成。

2 分离器出现问题分析

2.1 13分离器中心筒变形及参数变化

中心筒变形的影响：

（1）中心筒变形后，炉膛上部差压低，带来床温升高，回料器温度升高、分離器入口烟温升高。

（2）影响烟气流旋转速度和分布，导致分离效率下降，循环物料浓度降低，锅炉烟气飞灰含碳量升高，锅炉不完全燃烧损失增大，锅炉效率降低。烟气中的固体颗粒增加还会使过热器和烟道受热面磨损加剧，影响锅炉的安全运行。

（3）中心筒严重变形引起的浇注料脱落，进而使中心筒与烟道接口处超温烧红。脱落的浇注料引起回料器回料不畅，回料器振动。

具体参数变化如下：机组负荷315MW，13分离器中心筒脱落时参数有较为明显的波动，脱落前后参数变化如下：回料器入口静压由-0.5KPa突升至1.2KPa；分离器出入口差压由1369Pa降至1235Pa；回料器料位有波动，由22.5KPa降至20KPa后升高至25.5KPa，稳定约2分钟后又降至至21.6KPa左右达到平衡状态；伴随床压由5.6KPa降至4.5KPa，炉膛上部差压由1.15KPa降至0.99KPa，锅炉床温由942℃升高至958℃。飞灰含碳量由正常运行时的2.0%左右，降至1.3%左右。

2.2 13分离器中心筒脱落

负荷272MW，锅炉床压由5.59KPa快速降低至2.32KPa，降低负荷后无上升，炉膛上部差压由0.96KPa降至0.15KPa。13回料器入口静压值为1.35KPa，床温由937℃升至981℃。发现参数异常后，采取了降负荷，减少给煤量，同时投入风道油枪稳燃等措施。仍无法维持床压稳定， 机组解列停机。

2.3 13分离器中心筒变形及脱落分析

变形原因：中心筒上口变形原因为支撑筋板处受力过大，中心筒与出口烟道接口处的耐火材料下沉挤压中心筒上口处，同时高温烟气窜入支撑筋板处，在长时间高温下引起变形。中心筒下口变形主要原因为下口受热不均，产生膨胀应力，在烟气温度急剧变化情况下，加剧膨胀受力不均。

中心筒脱落原因：中心筒吊挂方式为自由膨胀吊挂式结构，中心筒与出口烟道接口处的耐火材料下沉挤压中心筒上口处，同时高温烟气窜入支撑筋板处，使与中心筒与支架大筋板长时间高温运行，中心筒与出口烟道接口处耐火材料整体下坠导致中心筒膨胀受阻，中心筒上口变形严重，上部密封遭到破坏，在高温烟气作用下，导致支架与中心筒之间形成裂纹，在长期的作用下，最终导致完全开裂，支撑起不到作用，中心筒脱落。

3 采取的防范措施及对策

（1）中心筒与烟道接口处采用双密封，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。

（2） 支撑支架设计为双面焊接结构。

（3）为了保护中心筒上口及大筋板，不被耐火材料挤压变形，一方面在中心筒上口设置δ=10mm环形耐热钢板与锥板焊接固定；另一方面中心筒上口筒壁采取加厚铸造。

（4）中心筒的固定方式为自由吊挂，受温度影响下膨胀不受阻。

（5）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。

（6）锅炉启动中，严格控制床压不低于7KPa，床温温升率不大于3℃/min，控制床温；保证煤泥掺煤50%左右；加强飞灰含碳量监测；加强锅炉排烟温度，烟气含氧量不低于2.5%参数监视；加强疏灰系统监视。

（7）正常运行中，维持分离器入口温度小于980℃运行，入口静压不冒正，分离器料位密度正常。

4 结论

经过对旋风分离器中心筒变形和脱落问题分析，采取可靠的应对措施解决了中心筒运行中存在的隐患，保证了旋风分离器的分离效果，延长了锅炉连续运行的时间，有效提高了锅炉效率。

参考文献：

[1]吕俊复，岳光溪，张建胜，杨海瑞等.循环流化床锅炉运行与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]刘德昌，陈汉平，张世红，赫俏.循环流化床锅炉运行及事故处理[M].北京：中国电力出版社，2006.endprint