摘要:循環(huán)流化床鍋爐由于自身燃燒特點(diǎn)，受熱面磨損相對煤粉爐要更為嚴(yán)重。在循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展過程中產(chǎn)生了多種防磨技術(shù)，以減輕鍋爐磨損，延長鍋爐運(yùn)行周期，達(dá)到減少鍋爐檢修費(fèi)用的目的。其中，防磨梁作為一種防磨有效手段得到了廣泛的應(yīng)用。文中介紹了某廠220t/h在鍋爐防磨梁在技術(shù)論證、實(shí)施，以及應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題及處理措施，為以后進(jìn)行同類改造提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

　　關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐;磨損;防磨梁

　　0引言

　　對于循環(huán)流化床(CFB)鍋爐普遍存在水冷壁受熱面磨損嚴(yán)重的問題，如不采取措施或采用措施不當(dāng)，往往會在鍋爐投運(yùn)幾個(gè)月后逐漸暴露出來，鍋爐頻繁爆管，尤其是鍋爐燃用劣質(zhì)煤(煤矸石摻燒比例大、灰分高)時(shí)問題更加突出，給電廠帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，成為電廠最為棘手的問題之一[1]。

　　在國內(nèi)防磨治理上，一般采取了噴涂等防磨措施，可以在一定程度上緩解磨損，但是其防護(hù)周期短，無法有效的提高鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，反復(fù)噴涂費(fèi)用不菲，實(shí)際上并沒有離開“先磨損后治理”的傳統(tǒng)防磨路線。通過噴涂等防磨措施，CFB鍋爐依舊無法擺脫爐內(nèi)受熱面頻繁磨損爆管[2-3]。

　　可以看出，爐內(nèi)受熱面磨損嚴(yán)重影響電廠的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，每年給電廠造成的直接損失達(dá)數(shù)百萬元。此外“停爐-檢修-防磨處理-啟爐”這一過程不但需要很長一段時(shí)間，而且會耗費(fèi)大量的人力和物力，給電廠造成很大的直接、間接經(jīng)濟(jì)損失。

　　1鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀及問題

　　某公司自備熱電廠安裝有3臺哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)220t/h、單汽包、自然循環(huán)、高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，型號為HG-220/9.8-L.YM27，最大連續(xù)蒸發(fā)量220t/h。電廠鍋爐2003年開始投入運(yùn)行，運(yùn)行方式為兩開一備，為公司主裝置生產(chǎn)提供穩(wěn)定汽源。連續(xù)多年運(yùn)行，鍋爐不可避免發(fā)生磨損問題，影響了鍋爐長周期運(yùn)行。經(jīng)過多年磨損和實(shí)踐，采取計(jì)劃運(yùn)行、定期檢修的措施，以保證連續(xù)供汽生產(chǎn)。

　　目前鍋爐運(yùn)行時(shí)間基本保證在100天左右，每年按計(jì)劃進(jìn)行鍋爐輪修，檢修次數(shù)7-9次不等。對于CFB鍋爐，磨損仍然是影響連續(xù)安全運(yùn)行的最大隱患，考慮到目前的防磨措施較少，只采用定期噴涂、澆注料防護(hù)等方法，爐內(nèi)磨損仍持續(xù)加劇，特別是爐內(nèi)密相區(qū)與水冷壁管交界處、爐膛四角區(qū)域、爐膛出口煙窗區(qū)域、爐膛中部管壁、屏穿墻區(qū)域及爐內(nèi)不規(guī)則區(qū)域等部位，這些區(qū)域處理難度大、檢修周期長，加之公司是連續(xù)生產(chǎn)單位、冬季除了生產(chǎn)外，還附加供熱負(fù)荷等因素，鍋爐負(fù)荷偏高，如果不采取有效的防磨措施，將給電廠生產(chǎn)運(yùn)行帶來了巨大壓力。因此，需要采取一種行之有效的防磨綜合治理，有效地整體地解決爐內(nèi)受熱面磨損問題。

　　2采取的防磨改造措施

　　2.1防磨綜合治理技術(shù)

　　目前防磨梁是國內(nèi)應(yīng)用比較多的鍋爐防磨技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)是華能清能院經(jīng)過多年的潛心研究和實(shí)際試驗(yàn)，針對CFB鍋爐提出了防磨綜合治理技術(shù)。由于引起循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損的原因較多，其中包括設(shè)計(jì)原因、運(yùn)行原因和檢修維護(hù)原因等。循環(huán)流化床鍋爐水冷壁的磨損治理必須考慮上述原因的影響。內(nèi)容包括鍋爐試驗(yàn)、防磨裝置設(shè)計(jì)與安裝、鍋爐運(yùn)行調(diào)整三部分工作。鍋爐試驗(yàn)主要包括風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)、流化特性試驗(yàn)、布風(fēng)均勻性試驗(yàn)。

　　防磨裝置設(shè)計(jì)安裝主要包括防磨裝置的方案設(shè)計(jì)、施工工藝設(shè)計(jì)、施工安裝。鍋爐運(yùn)行調(diào)整主要研究鍋爐運(yùn)行參數(shù)，提供鍋爐運(yùn)行參數(shù)建議，延長鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。防磨裝置設(shè)計(jì)安裝采用華能清能院開發(fā)的第二代防磨專利技術(shù)，從主動降低貼壁流的灰濃度與速度著手，根本上控制導(dǎo)致磨損產(chǎn)生的因素，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)鍋爐爐膛受熱面進(jìn)行防護(hù)。

　　防磨裝置是通過耐磨耐火澆注料形成凸臺，并用銷釘將凸臺固定在水冷壁上，凸臺沿水冷壁高度方向以一定間距水平或傾斜多階布置，該方式的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)降低了爐膛貼壁流的速度和濃度，消除了造成水冷壁磨損的根源;(2)現(xiàn)場安裝簡單，不需對爐膛水冷壁進(jìn)行大量改造;(3)運(yùn)行可靠，檢修方便。

　　2.2防磨綜合治理方案

　　根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)安裝主動多階防磨裝置8道，總覆蓋水冷壁面約28m2，覆蓋面積約占爐膛受熱面總面積1050m2的2.7%。為防止對傳熱產(chǎn)生影響，防磨梁采用傳熱能力更強(qiáng)的SiC耐磨可塑料，由于傳熱系數(shù)的增加，總防磨梁道數(shù)相于常規(guī)設(shè)計(jì)的5.5道。加裝主動多階防磨裝置對床溫提高影響會比較小。從理論角度分析，因此床溫若升高15℃以內(nèi)，通過增加分離器提效改造及燃燒優(yōu)化可以進(jìn)一步降低。

　　2.3分離器提效改造

　　從旋風(fēng)分離器運(yùn)行上說，只有當(dāng)分離器完成了含塵氣流的氣固分離并連續(xù)地把收集下來的物料回送至爐膛、實(shí)現(xiàn)灰平衡及熱平衡，才能保證爐內(nèi)穩(wěn)定與高效燃燒。就整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，分離器設(shè)計(jì)和布置是否合理直接關(guān)系到鍋爐系統(tǒng)制造、安裝、運(yùn)行、維修等各方面的經(jīng)濟(jì)性與可靠性[4-5]。

　　分離器設(shè)計(jì)時(shí)首先需要結(jié)合分離器的運(yùn)行條件確定分離器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸，一般來說根據(jù)爐膛出口煙氣量和額定工況下推薦的入口煙氣速度可以確定入口面積、筒體直徑，之后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定其他各項(xiàng)參數(shù)，完成初步設(shè)計(jì)后再根據(jù)不同的需要進(jìn)行局部調(diào)整。鍋爐在實(shí)際投入運(yùn)行后，由于煤種變化、入爐煤粒度偏差、因爐膛防磨改造導(dǎo)致床溫增高等原因?qū)е洛仩t循環(huán)灰量相對不足，分離器效率無法滿足鍋爐在原設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行。提高分離效率最好的解決途徑就是對其分離器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。根據(jù)設(shè)計(jì)資料分離器入口高度為3600mm，寬度為1560mm，煙氣速度約為20.9m/s。

　　在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，鍋爐稀相區(qū)差壓偏低，說明循環(huán)灰量不足進(jìn)而導(dǎo)致床溫偏高等問題。為提高分離器效率，需對現(xiàn)有分離器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。通過增加分離器進(jìn)口耐磨料層的厚度，減少進(jìn)口面積增大進(jìn)口煙氣流速可以提高分離效率。進(jìn)口煙速在一定范圍內(nèi)越高，分離效率越高，但運(yùn)行阻力也越大。進(jìn)口煙速過高，二次攜帶嚴(yán)重，卻使效率降低。

　　另外，煙速過大，壓力損失也大大增加，能量損耗太大，而且也會加速對分離器本體的磨損，使運(yùn)行壽命降低。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)既保證分離效率又考慮能量消耗，本次改造設(shè)計(jì)時(shí)，增加凸臺縮口后進(jìn)入分離器入口煙氣流速由原來的20.9m/s增加到24m/s，效率有望進(jìn)一步提高。

　　3運(yùn)行效果

　　3.1鍋爐負(fù)荷及床溫

　　3號鍋爐改造前大負(fù)荷試驗(yàn)期間，鍋爐負(fù)荷210.54t/h，床溫958℃，已達(dá)床溫允許上限。改造后鍋爐運(yùn)行在同等負(fù)荷下，鍋爐各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，床溫未超允許值。改造后鍋爐床溫對比改造前大負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果，鍋爐床溫明顯降低。

　　3.2鍋爐運(yùn)行周期

　　3號鍋爐自2016年10月10日點(diǎn)火啟動，12月16日停爐。運(yùn)行68天，停爐進(jìn)行一次爐內(nèi)檢查，未發(fā)現(xiàn)水冷壁磨損情況。2017年2月16日06∶00再次啟動運(yùn)行至2017年6月10日，累計(jì)運(yùn)行183天。運(yùn)行時(shí)間基本達(dá)到預(yù)期效果，檢查水冷壁管子整體磨損情況，磨損程度比照以往顯著減輕，水冷壁未發(fā)生大面積減薄現(xiàn)象，僅在局部位置有側(cè)向磨損現(xiàn)象，分析是由于煤質(zhì)變化引起鍋爐一次風(fēng)量增加以及爐內(nèi)配風(fēng)不均勻而導(dǎo)致的磨損。

　　3.3灰循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行異常

　　3號鍋爐改造后初期運(yùn)行基本穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)都處于正常范圍。運(yùn)行一個(gè)月后，在2016年11月中旬和12月中旬分別出現(xiàn)回料不暢的情況。回料不暢的原因經(jīng)分析認(rèn)為:鍋爐返料能力余量不足，改造前鍋爐就出現(xiàn)過返料波動現(xiàn)象，改造后由于入爐煤熱值下降，灰分比之前大幅上升，再加上分離器提效后分離效率提升，導(dǎo)致爐內(nèi)循環(huán)物料顯著增加，受限于返料器能力不足的因素，發(fā)生返料波動現(xiàn)象。

　　4運(yùn)行問題分析及處理

　　4.1側(cè)向磨損檢查及處理方案磨損原因分析:

　　根據(jù)磨損集中部位及磨損方向，分析是由于循環(huán)灰量增加、一次風(fēng)量增大以及配風(fēng)不均勻?qū)е碌木植磕�損。冬季以后由于煤源緊張，來煤較雜，煤中含有矸石及石塊較多;且冬季鍋爐負(fù)荷大，也是鍋爐一次風(fēng)量大的原因。防磨處理措施:磨損位置補(bǔ)焊、嚴(yán)重磨損區(qū)域增加防止側(cè)向磨損的防磨板、防磨梁四角增加可塑料。防磨梁上部和下部的區(qū)域需增加防磨噴涂，以減輕局部磨損。噴涂區(qū)域覆蓋防磨梁上、下300mm。

　　4.2磨損缺陷消除后的效果

　　檢修消缺后，3號鍋爐再次啟動，運(yùn)行63天后停爐進(jìn)行鍋爐內(nèi)部檢查，重點(diǎn)對上次發(fā)現(xiàn)的184個(gè)磨損點(diǎn)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯局部磨損。

　　4.3鍋爐回料異常情況及分析

　　3號鍋爐實(shí)施了防磨梁改造，為避免由于防磨梁安裝后出現(xiàn)鍋爐床溫上漲的情況，同時(shí)通過水平煙道加裝導(dǎo)流凸臺對分離器效率進(jìn)行了提效改造。3號鍋爐改造后初期運(yùn)行基本穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)都處于正常范圍。運(yùn)行一個(gè)月后，分別出現(xiàn)回料不暢、床壓大幅波動的情況。

　　分析其原因主要有以下幾點(diǎn):(1)由于10月以后隨著入廠煤熱值下降、灰分升高(熱值從4800大卡降至4100大卡、灰分從30%增至40%)等原因?qū)е洛仩t循環(huán)灰量增大，結(jié)合改造過程對分離器效率的提升，使得循環(huán)灰量遠(yuǎn)高于改造前;(2)鍋爐回料閥設(shè)計(jì)余量偏小，鍋爐投產(chǎn)后間斷出現(xiàn)過多次返料波動情況;(3)回料閥設(shè)計(jì)存在欠缺，布風(fēng)板阻力偏大，風(fēng)帽小孔出口風(fēng)速接近100m/s(常規(guī)設(shè)計(jì)值為40～50m/s)，翻墻高度設(shè)計(jì)偏大(超過2m);(4)回料閥左側(cè)松動母管風(fēng)量偏低，回料閥風(fēng)量分配存在偏差。

　　4.4解決方案

　　考慮到鍋爐煤種變化，按照最新入爐煤種重新對分離器效率進(jìn)行核算，對分離器進(jìn)行二次優(yōu)化，改造后滿負(fù)荷煙氣速度改為22.5m/s。分離器入口煙道尺寸優(yōu)化后可一定程度上降低循環(huán)灰量，進(jìn)而減小回料閥波動。

　　3號鍋爐現(xiàn)有兩臺回料閥，安裝風(fēng)帽62只，其中松動風(fēng)帽21只，返料風(fēng)帽41只。松動風(fēng)帽和返料風(fēng)帽均勻分布4個(gè)小孔，孔徑分別為5.5mm和6mm。高壓流化風(fēng)機(jī)采用羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口設(shè)計(jì)壓力60kPa，風(fēng)量3638m3/h，采用1運(yùn)1備方式運(yùn)行。根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量以及布風(fēng)板設(shè)計(jì)參數(shù)，松動風(fēng)帽和返料風(fēng)帽小孔出口風(fēng)速分別達(dá)到了96.2m/s和97.9m/s，風(fēng)帽阻力超過11kPa，風(fēng)速和阻力都遠(yuǎn)大于常規(guī)設(shè)計(jì)值。需要后期對布風(fēng)板風(fēng)帽進(jìn)行改造，將小孔風(fēng)速調(diào)整至40～50m/s。

　　為優(yōu)化鍋爐返料器，對返料器風(fēng)帽進(jìn)行改進(jìn)。主要針對當(dāng)前返料器風(fēng)帽小孔風(fēng)速過高進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以優(yōu)化松動風(fēng)和返料風(fēng)的配比。改造后布風(fēng)板阻力更加合理，布風(fēng)均勻性效果良好，返料器運(yùn)行有一定效果改進(jìn)。

　　5高壓流化風(fēng)改造

　　3號鍋爐存在回料閥間歇性返料不暢的現(xiàn)象，為了在返料異常時(shí)加快回料閥返料，可通過臨時(shí)增加高壓流化風(fēng)量的方法加以改善。從廠用壓縮空氣母管處因一路管道至高壓流化風(fēng)母管，管道加裝減壓閥(為確保管道嚴(yán)密性，在壓縮空氣母管接口處加裝截止閥)，管道采用DN80(或DN100)碳鋼管道。

　　水冷屏、二過和風(fēng)帽更換數(shù)量相當(dāng)，反映鍋爐運(yùn)行工況和磨損量基本相當(dāng)，綜合對比說明鍋爐防磨梁改造，起到了對減輕水冷壁磨損的效果。方案實(shí)施效果經(jīng)過2017年3號鍋爐回料閥風(fēng)帽更換、高壓流化風(fēng)管路調(diào)整和旋風(fēng)分離器入口煙道尺寸調(diào)整，在后續(xù)的運(yùn)行期間，3號鍋爐發(fā)生回料異常的情況明顯降低。在鍋爐緊急加減負(fù)荷過程中，偶爾有過輕微波動，不影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。

　　6改造前后鍋爐磨損對比

　　對三臺鍋爐檢修換管量統(tǒng)計(jì)。從鍋爐整體磨損情況來看:3號鍋爐進(jìn)行防磨梁改造后，水冷壁磨損更換水冷壁管根數(shù)、換管總長度要比其它爐要少;且進(jìn)行爐膛檢查，管壁厚度沒有明顯急劇減薄情況。水冷屏、二過和風(fēng)帽更換數(shù)量相當(dāng)，反映鍋爐運(yùn)行工況和磨損量基本相當(dāng)，綜合對比說明鍋爐防磨梁改造，起到了對減輕水冷壁磨損的效果。

　　7結(jié)束語

　　鍋爐防磨梁在我公司熱電廠應(yīng)用過程中，使鍋爐爐膛水冷壁整體磨損減輕，延長了鍋爐運(yùn)行時(shí)間，防磨效果明顯。另外，由于燃煤中含有矸石，且運(yùn)行一次風(fēng)量偏大，導(dǎo)致出現(xiàn)了水冷壁局部磨損情況，后經(jīng)增加防磨護(hù)板、增加噴涂等措施消除缺陷。由于鍋爐旋風(fēng)分離入口煙道尺寸調(diào)整，使分離效率提高，在發(fā)生煤質(zhì)和負(fù)荷波動時(shí)，尤其是在回料系統(tǒng)有缺陷的情況下，會造成灰循環(huán)系統(tǒng)工作異常，發(fā)生灰循環(huán)停滯、波動情況。在下一步鍋爐防磨梁改造工作中，需要借鑒目前掌握的經(jīng)驗(yàn)，充分考慮煤質(zhì)變化、運(yùn)行調(diào)整、輔助噴涂防磨和灰循環(huán)系統(tǒng)檢查等措施內(nèi)容，充分做好爐膛中間部位受熱面磨損防治措施等內(nèi)容，完善鍋爐防磨技術(shù)，減輕受熱面磨損，保證鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到延長鍋爐運(yùn)行周期目的。

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　　機(jī)電工程師論文范文：傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化的應(yīng)用探討

　　摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，機(jī)電一體化已經(jīng)應(yīng)用于我們生產(chǎn)生活的方方面面。科技的逐步發(fā)展，使得機(jī)器不斷更新?lián)Q代，傳感器作為機(jī)電一體化的系統(tǒng)之首，也在隨著科技不斷進(jìn)步。本文將對傳感器進(jìn)行分析，探求傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。