丛永峰
内蒙古通辽市盛发热电有限责任公司 028000
摘要：某火电有限公司一期工程配置有3台150t/h循环流化床锅炉，1台17MW背压式汽轮发电机组和1台19.1MW新型背压式汽轮发电机组。3台锅炉为HX150/13.7-Ⅱ1型锅炉，是某能源股份有限公司生产的高温超高压、自然循环、固态排渣、单汽包、无中间再热循环流化床（CFB）锅炉，额定蒸发量为150t/h，额定蒸汽温度540℃，额定压力13.7MPa。为了保证锅炉出力和长周期安全可靠运行，方便检修维护，对现场风帽吹损、放渣管磨损和锅炉爆管等原因进行分析比较，结合现场实际，更换锅炉落渣管四周风帽、加爪钉敷设高温耐磨可塑料和改变风帽孔径孔数等方法进行技术改造，解决了锅炉因风帽结构设计与选型不当造成磨损、爆管等问题。
关键词循环流化床锅炉；风帽；磨损；改造
1概况
某循环流化床锅炉，由于锅炉炉膛风帽结构设计与选型不当，实际运行中发现风帽布风不均匀，导致风帽外罩吹损严重、床温偏高、放渣管磨损、锅炉爆管等问题。其主要结构由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”形回料器和尾部对流烟道组成。3台锅炉均设计有水冷布风板，1号、2号锅炉风帽采用6孔带螺牙的钟罩式风帽（除3个放渣口33个导向风帽外，如图1）；3号锅炉风帽采用4孔带螺牙的钟罩式风帽（如图2）。
.png)
1锅炉风帽
2存在问题
（1）1号、2号锅炉运行不到1年，由于导向风帽选型不当，严重吹损放渣管四周的浇注料和锅炉水冷壁，曾出现爆管2次。（2）3号锅炉从2018年10月投运后不到半年，风帽多次出现外罩小孔磨损和堵塞、外罩磨损、内芯管冲刷磨损和脱落错位等问题。
.png)
图2钟罩式风帽
3导向风帽吹损设备原因
由于放渣管四周布置导向风帽后，运行时导向风帽吹出的气流会形成一个切圆。因此要求施工时每个风帽口朝向必须准确，若出现个别风帽布置不合理时，产生的切圆偏小，其吹出的气流夹带的渣颗粒直接冲刷浇注料、放渣管口及内壁，锅炉超负荷运行后，随着一次风机风压及风量的加大，渣颗粒对放渣管口角焊缝及内壁冲刷加剧，放渣管上端口及内壁磨损减薄最终导致爆管。
4锅炉风帽磨损原因分析
4.1锅炉风帽结构分析
公司1号、2号、3号锅炉布风板风帽开孔位置基本一致（除放渣口及热电偶预留不同外），1号、2号锅炉风帽5094.2布风板风帽的出口风速、阻力分析
4.2. 11号、2号锅炉风帽
（1）风帽内芯直管段风速与阻力。直管段内径39mm,总面积为F=(0.039÷2)2×3.14×509=0.6077m2，额定负荷运行时理论一次风量为53191.6m3/h，则直管段风速为V=33.94m/s。
（2）内芯夹层突缩转角风速与阻力。单个风帽出口截面积为F=(7.7÷2)×(7.7÷2)×3.14×16÷106=7.45×10－4m2,所有小风帽出口总截面积为F2=509×F2=0.379m。
4.2. 3风帽风速、阻力对比分析
综上所述,3号锅炉风帽阻力比1号、2号锅炉风帽阻力减少873.93Pa,风速降低4.72m/s,不但可以降低一次风机的电耗，同时可降低受热面的磨损率；但锅炉风帽阻力减小后,布风均匀性也相对减弱，尤其是部分小风眼堵塞或个别风帽出现流通面积变化时更加突出。
4.3风帽磨损原因
（1）经现场检查，3号锅炉风帽由于锅炉厂出厂前对风帽内芯在布风板底部进行了点焊。安装单位对风帽内芯进行锁紧后立即进行敷设浇筑料，最后进行扣紧外罩，没有对风帽孔进行调整，造成了大部分风帽外罩小孔没有按图纸布置，产生外罩冲刷磨损。
（2）发现风帽小孔没有按照图纸进行对冲布置时,经讨论后采取了“松开风帽外罩,将风帽小孔调整到位，然后用圆钢在风帽外罩底部进行固定”的措施，由于3号锅炉风帽内芯顶部没有封闭，外罩松开后，导致一次风从风帽顶部流出，内芯至外罩的阻力减小，造成布风不均而又造成部分风帽小孔磨损。
5解决措施
5.1导向风帽吹损设备解决措施
（1）将1号和2号锅炉3个放渣口四周33个导向风帽改为6孔带螺牙的钟罩式风帽。（2）在放渣管四周补焊“V”型爪钉，敷设高温耐磨可塑料。
5.2锅炉带4孔螺牙钟罩式风帽风眼吹损改造措施
（1）方案一：在原有风帽外罩下部与浇注料齐平位置将内芯管割断，重新套装带有6孔的钟罩式风帽（与1号、2号锅炉原有风帽孔径及内径一致，内芯壁厚由3.5mm变为3mm），在风帽内管下部与布风板电焊加固。
（2）方案二：拧松风帽外罩，先调整好风帽风眼位置，然后在内芯顶部焊接一块盖板；调整风帽底部限位螺母，将风帽风眼调整到位后锁紧限位螺母。
6锅炉风帽改造可行性分析
6.1导向风帽改造分析
将1号、2号锅炉导向风帽改为6孔带螺牙的钟罩式风帽后，整个炉膛风帽型号和参数一致，布风更加均匀。目前改造后已运行1年，放渣口四周浇注料完好，放渣管没有发生严重磨损现象，同时排渣顺畅。
6.2锅炉带4孔螺牙钟罩式风帽改造分析
6.2.1方案一分析
（1）3号锅炉风帽数量522个，比1号、2号锅炉多13个，横向间距同样是67.5mm，每个小风帽开孔6个小孔，外罩孔径Φ13.3mm，则每个小风帽出口截面积为F1=(13.3÷2)2×3.14×6=8.33×10-4m2，所有小风帽出口总截面积为F。比改造前风速增加3.85m/s；与1号、2号锅炉风帽出口风速34.84m/s接近。
（2）改造后的风帽与1号、2号锅炉风帽一致，通过1年来的运行观察，1号、2号锅炉风帽运行良好，布风均匀，表面基本没有磨损。
6.2.2方案二分析
（1）调整风帽底部限位螺母后，风帽小眼按图纸要求进行对冲布置，将减小风帽的冲刷磨损。（2）风帽内芯顶部加装盖板后，每个风帽的流通阻力一致，将提高布风的均匀性，同时减少风帽小眼的磨损。（3）3台锅炉风帽统一后，便于检修和维护，同时可以减少备用材料的库存。通过上述分析比较可以看出，方案一和方案二均可满足现场安全生产需求，从长远角度看，按方案一进行改造更加合适；但由于3号锅炉风帽投入运行还不到2年，大部分风帽还是好的，同时仓库还有备用的风帽29个，因此公司先按方案二执行，待备用风帽用完后再按方案一进行改造。
结语
150t/h循环流化床锅炉风帽宜采用内芯上部封闭、外罩6个或4个风眼的钟罩式风帽。燃烧煤种为热值较低的无烟煤或煤矸石，放渣管四周可布置适量的导向风帽，利于排渣；而燃烧煤种为热值较高的烟煤或褐煤，不适于布置导向风帽。
参考文献
[1]李文华，郭祥华.循环流化床锅炉r式风帽阻力特性数值计算及结构优化[J].热能科学与技术，2009，8（4）：326-330.
[2]刘强，张燕，李光耀.循环流化床锅炉的风帽设计[J].工业锅炉，2012（2）:14-16.
[3]周强泰，周克毅，冷伟,等.锅炉原理（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2013：309-311.
[4]刘晓红，徐涛.流体力学与热工学基础[M].北京：机械工业出版社，2012：40-53.