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浅析循环流化床锅炉烘炉

来源:未知 时间:2019-09-07 13:17

摘要:根据流化床锅炉耐火材料的脱水机理及流化床锅炉的结构特点,提出了流化床锅炉烘炉方法,并在220t/h流化床锅炉得以应用,在实践中积累了大量经验,摸索并改进烘炉方法,取得了良好的效果,提高了烘炉质量,保证了大型流化床锅炉运行的可靠性。


关键词:流化床锅炉烘炉耐磨材料耐火材料


中图分类号:TK229文献标识码:A文章编号:


循环流化床(流化床)锅炉具有煤种适应性强、负荷调节范围大、启/停迅速、炉内方便脱硫、能够分级燃烧并能有效降低污染物排放等优点,近年来在国内得到大力发展,但流化床锅炉运行特点为大量物料的循环,这就要求流化床锅炉必须敷设大量的耐火耐磨保温材料。在流化床锅炉的旋风分离器(包括本体及回料阀)、水冷风室、床下点火风道、炉膛的密相区域、屏式过热器和水冷屏、炉膛出口烟道等区域都有用保温材料、耐磨耐火材料砌筑的墙衬,在新砌筑的墙衬内都含有一定的水分。为了保证炉墙在锅炉投运后不出现裂缝、变形、损坏、磨损和脱落,达到保温、防磨的目的,必须对墙衬进行合理的干燥和烘烤,使墙衬中水分蒸发、墙体固化并形成高强度的耐磨耐火衬里。


烘炉是耐火材料施工和使用的关键环节,烘炉得当,能保证耐火材料的使用寿命;否则,水分排除不畅通,会使衬体产生裂缝,降低其寿命,甚至引起衬体大面积剥落。而大型流化床锅炉的炉膛容积和附属设备均比原有的小型流化床锅炉要大很多,锅炉运行的可靠性和烘烤质量要求也不尽相同,采用小型流化床锅炉的烘炉方法对大型流化床锅炉进行烘烤,不仅烘烤质量达不到要求,而且难以控制与实现。根据耐火耐磨材料厂家的要求并结合大型流化床锅炉烘炉的现状,大型流化床锅炉烘炉的关键在于以下三点:


a.制定切实可行的烘炉措施;


b.要有合理的烘炉手段;


c.采用可靠的监视设备,保障烘炉过程能够按照要求实现。


结合大庆石化120万吨/年乙烯改扩建工程锅炉项目220t/h流化床锅炉的烘炉方案、措施等进行分析与探讨。


1、烘炉措施的制定


大庆石化120万吨/年乙烯改扩建工程锅炉项目220t/h流化床锅炉为上海锅炉厂生产的SG-220/12.0型流化床锅炉。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室,通过膨胀节与风道点火器相连,风道点火器共4台,分为床上2只,床下2只,其中各布置1个高能点火C4燃烧器。炉膛与尾部竖井之间布置2台绝热式旋风分离器,其下部各布置1台J阀回料器。


1.1烘炉曲线的制定


烘炉目的是排除耐火材料施工后衬体中的游离水、结晶水,以获得耐火材料的高温使用性能。正确的烘炉操作是缓慢地驱逐砌体内水分,不使之骤然发生应力,并应制定具体烘炉措施,绘制正确的烘炉升温曲线,避免无序、任意操作。


耐火材料衬体施工完毕后,在点火烘炉前应进行自然干燥养护。其干燥程度主要取决于环境温度和经历的时间。一般要求施工完成后经7d左右的自然干燥养护,方可加热干燥。


自然干燥养护后,炉衬中仍有大量的水分,不定型耐火材料中含有的大量游离水和结晶水必须在烘炉时排出。根据厂家提供的耐火浇筑料在不同温度下的试验,浇筑料表面水分在110℃时蒸发,此后排水速度减缓,随着温度继续升高,到200℃时,游离水和结晶水不断排除,到300℃时,游离水和部分结晶水排净,到550℃时完成晶型转化和聚合作用,800℃时达到设计要求的烧结强度,完全释放热应力。为充分排除深层的游离水和结晶水并完成晶型转化,必须在110、200、300、550℃时恒温一段时间,现根据材料厂家提供的升温控制曲线和现场条件制定了烘炉曲线,如图1所示;高温烘炉曲线,如图2所示。


图1


图2


1.2具体实施方案


烘炉过程共需要进行两个阶段,即低温阶段和中高温阶段。低温阶段主要是脱去施工结合水(游离水)和部分结晶水的过程,以提高不定型材料的强度和其它物理性能;进入到中高温养护阶段时,主要是脱去材料中的结晶水过程,使材料达到设计使用的强度;而到最后高温恒温阶段时,耐火、耐磨材料的高温固化强度得到进一步提高,并使其具有陶瓷性结合而最终达到材料的最优物理性能,实现工作层材料具有耐火、耐磨、高强和极好的抗热震稳定性能。


第一阶段:用燃油烘炉机(以下简称烘炉机)产生的热能对炉内环境气流进行加热,来对整个锅炉内的衬里材料进行系统的养护,即环境起始温度至300℃±50℃,该阶段的工作由烘炉单位完成,锅炉使用单位运行操作人员配合操作。


第二阶段:由生产单位完成,按筑炉供料公司的材料性能要求进行在管道吹扫和试投煤阶段进行中、高温养护,即300℃±50℃至800℃±50℃,(见图2)该阶段的烘烤不需要再单独进行,只需在具备管道吹扫和试投煤燃烧的过程中兼顾进行,由于锅炉本体主蒸汽管道吹扫时,炉膛温度及吹扫的时间能够完全满足中高温烘烤的温度和时间,而且在试投煤或燃料气过程中,即完成了高温烘炉工作,又对输煤系统和给煤系统进行了调试,这样既对锅炉热态运行设备进行了考核,又缩短了整个工程的工期。


2大型流化床锅炉烘炉手段


2.1特制烘炉用烘炉机


按照耐火耐磨材料厂家提供的烘烤控制温度,低温烘炉阶段,采用烘炉厂家提供的特制的烘炉机。该烘炉机与其它单位的不同,是自带风机和机械雾化,自行完成一次和二次风的雾化燃烧,在燃烧机本身雾化燃烧后再次进行混合风燃烧,最后进入烘烤部位内,因此避免了燃烧不充分的现象。


该种烘炉机,在现场使用时,不需要用户提供压缩风、压力油管线,而且机器重量较轻,安装与拆卸都很方便。而且该烘炉机操作及控制方便,最主要是经济省油。


2.2在线监视设备


烘炉工作的关键是要按烘炉曲线控制温度。避免温度忽高忽低、偏离烘炉曲线的不稳定现象。在庞大的炉膛里要使炉衬烘得均匀,各部位温度平衡,需用温度检测仪器进行监测。此次烘炉时,采用高精度热电偶进行温度检测、微机监控处理的烘炉方式,将锅炉温度测点和临时热电偶接入数据采集系统,用计算机通过数据采集系统对烘烤过程进行实时在线监视,省去了人工测温的复杂过程,降低了劳动强度,同时监控准确、及时,因此极大地保证了烘炉质量。

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