自重平衡式风帽在300MWCFB机组上的成功应用

山西国际能源集团宏光发电有限公司 张建树

某电厂#1锅炉原风帽磨损严重，流化效果和均匀性差，出现局部结焦、超温现象。床面结焦后，因风帽净流化范围小导致大块难以扰动起来，造成排渣不畅，影响机组负荷[1]，同时疏通和更换风帽工作量大。通过对布风板风帽关键结构优化设计，将钟罩出风小孔缩小至合理范围，增加布风板阻力，提高出口风速，增强风帽流化效果和布风均匀性，同时采用直接插拔式风帽，风帽与风管间不采用任何形式的固定，风帽直接套在风管上，靠风帽自重固定，方便风帽检修工作，大大降低检修工作量。

1 原锅炉布风板风帽运行状况及存在问题

某电厂#1、#2锅炉采用东方锅炉（集团）股份有限公司生产的循环流化床、亚临界参数，一次中间再热自然循环汽包炉，型号为DG1070/17.4—Ⅱ1。布风板风帽共2852只（单炉），分两种：一种为四周风帽区风帽，钟罩上开孔12个；另一种为中间风帽区风帽，钟罩上开孔10个；四周风帽区风帽共安装1428只，中间风帽区风帽共安装1378只。

四周风帽区风帽风管开孔φ7mm、共两排24个，钟罩开孔12mm×23mm、共一排12个；中间风帽区风帽风管开孔φ7mm、共两排24个，钟罩开孔12mm×23mm、共一排10个；风帽高157mm，斜向下8°出风，风帽底孔φ68，风帽外径φ93，壁厚δ=9mm，内腔直径φ75mm，风管内径φ54，上下端外径φ62mm，中间φ74mm，二道台阶处φ67mm，风管顶端封闭，上端有二排小孔2×12孔φ7错列布置，风管安装方式为风管插入布风板上预先焊接的套管内，风管下端在风室内与套管点焊，风帽插入风管二道台阶内，风帽底端与风管点焊固定。

由于原风帽磨损严重，已到更换周期，风帽小孔磨损通流截面变大，布风板空板阻力降低，严重影响风室内压力分布、床上压力波动状况及床上各部位风量分布，导致床料流化不均匀、局部结焦、风室漏渣等问题，危害锅炉安全稳定运行。为保证锅炉带负荷时的正常运行，需加大流化风量的投送，风机电耗增加，厂用电量上升，锅炉的经济性降低。

安装方式上，风帽与风管安装为风帽底部与风管点焊，由于风帽与风管受热、受冷强度不同，风帽与风管膨胀量不同，点焊部位会被拉裂而开焊，风帽逐渐脱落，导致风室积渣严重，运行经济性下降并危及锅炉安全运行。磨损风帽检修工作量大风帽安装难度高，且新安装风帽易脱落[2]。

风帽、风管结构不合理，风管上端壁厚太薄，磨穿后导致风室漏渣，风帽脱焊跳动后要归位产生困难；风帽外径太小，只有φ93mm，对角线净间距121mm 偏大，导致大块难以扰动起来，排渣不畅，流化质量也会差。

运行现状，床料流化效果较差且床温偏差较大，出现局部超温、结焦现象，焦块流动到放渣口附近易造成渣口堵塞，流入到渣管也会造成冷渣器严重堵渣，因此锅炉运行过程中需安排专人疏通放渣管，工人劳动强度非常大，且危及锅炉运行安全[3]。

2 锅炉布风板风帽的选择

根据某电厂燃煤特性，优化选择风管小孔和风帽小孔结构尺。小孔流通截面太小，布风板阻力提高明显，风帽小孔口风速增加，流化效果和布风均匀性改善。由于某公司燃煤比重大，布风板阻力提高太多必然导致一次风机出力增加、电耗增大、厂用电率升高、高负荷时一次风机存在出力不足隐患。经过反复试验，结合某电厂燃煤特性最后确定选择风管小孔为22×φ6.7，风帽小孔为10×10×18，如表1、表2所示。

改造后风帽采用直接插拔式结构，即风帽与风管间不采用任何形式的固定，风帽直接套在风管上；优化选择风帽钟罩重量。由于直接插拔式风帽在风管上的固定全部靠风帽自重来实现。风帽重量设计太轻，在运行中会发生跳动甚至脱落，直接影响到布风板流化效果。结合某电厂燃用煤种及锅炉流化风量，参考同类型机组经验，通过计算分析确定风帽钟罩重量为5.8kg。

表1 风帽流通截面设计

表2 布风板风帽选型试验数据

表3 改造前后热态布风板阻力数据对比

改造后风帽壁厚增加，提高了风帽耐磨损性能，延长风帽的使用寿命。改造后风帽数量由约2852个（单炉）增加至2890个（单炉），即把前墙原堵住的风帽全部重新开通，两侧墙堵住风帽不变，风帽安装位置不变。

3 锅炉布风板风帽改造前后阻力对比

锅炉布风板风帽改造后，热态布风板阻力平均提高0.7kPa 左右，如表3所示。锅炉布风板风帽改造后，增强了床料流化效果，有效缓解排渣、给煤困难问题；改善了床温均匀性；减小风帽磨损及水冷风室进渣问题；同时降低了风帽检修工作量，是自重平衡式风帽关键结构的优化设计及成功应用。