h循环流化床锅炉风帽技术改造
循环流化床锅炉风帽磨损原因及改造措施
循环流化床锅炉风帽磨损原因及改造措施摘要：黄陵矿业煤矸石发电公司Ⅲ期新建1058t/h循环流化床锅炉，风帽磨损严重且布风均匀性差。
经过观察、分析，发现通过调整风帽的安装角度及控制入炉煤的颗粒度可使风帽的磨损情况有所减轻，但对布风均匀性未有明显改善，本文重点介绍了我厂锅炉风帽在使用过程中存在的问题及改造措施。
关键词：风帽磨损原因措施0 前言黄陵矿业煤矸石发电公司Ⅲ期电厂采用东方锅炉厂具有自主知识产权的第二代300MW等级的循环流化床锅炉。
工程于2015年年底投入商业运行，期间为满足国家环保要求，且为缓解床温偏差较大的现象，确保床温均匀性及炉内物料流场更均衡，抑制NOX的生成，对布风板风帽进行了部分增加风帽圆钢改造。
改造后在运行过程中风帽磨损严重且布风均匀性差的问题未得到有效解决，多次风帽磨损严重、芯管断裂和脱落、断裂导致风室内漏渣严重，锅炉需要定期通过水冷风室放料口进行排渣作业，严重影响锅炉安全稳定运行。
为此，我厂成立了专门的技术攻关组，通过走访准能矸石电厂、兖矿赵楼电厂等兄弟单位，进行了多方面的原因分析计划通过下一步的技术改造彻底解决风帽磨损、布风均匀性差的问题。
1 设备概况我厂DG1058/17.5-II1型号锅炉为东方锅炉股份有限公司，亚临界中间再热自然循环汽包炉，单炉体、平衡通风、旋风汽冷分离器、循环流化床燃烧方式、水冷滚筒式冷渣器，全钢结构。
布风板标高为 10000mm，由82.55mm（SA-210C）的内螺纹管加扁钢焊接而成，扁钢上设置有2373个大口径钟罩式风帽压损5.5kpa，风帽罩壳厚度10mm，罩壳材质A297HK（相当于2520耐热铸钢），内管材质ZG16Cr20Ni14Si2。
风帽罩壳和内管由生产厂家焊接在一起，作为一个整体发货，10孔风帽重6.37kg，12孔风帽重6.33kg。
锅炉炉膛风帽自右向左共计162排风帽宽度方向每排间距174mm，深度方向每排间距125mm，原设计中间为10孔水平眼风帽，四周为12孔水平眼风帽。
循环流化床锅炉布风系统的优化设计改造
循环流化床锅炉布风系统的优化设计改造文章根据一台150t/h循环流化床锅炉在运行中由于流化不均使锅炉出现结焦、风帽磨损严重、受热面磨损严重等情况，因此对其进行改造，即在锅炉南北风室内共3个位置增加不同尺寸、角度导流板，调整锅炉布风情况。
改造后以上情况均得到改善，并取得了较大的经济效益和社会效益，对循环流化床锅炉布风系统的设计与技术改造具有一定的参考价值。
标签：循环流化床锅炉；流化不均；导流板；布风系统我公司现一台150t/h循环流化床锅炉，由于1次风系统的4个风室静压不均衡、取消2次风、布风板压力不均等因素，锅炉在长周期运行过程中出现炉床流化差、风帽及受热面磨损严重等现象，从而影响锅炉机组的安全与经济运行，因此文章针对该情况对锅炉一次送风口进行优化设计改造。
1 CFB锅炉简介1.1 CFB锅炉的工作原理及结构CFB锅炉是从鼓泡床发展起来的一种新型燃烧技术[1]。
其工作原理是：将煤破碎成10mm以下的颗粒后送入炉膛，同时炉内存在大量床料，有炉膛出口安装旋风分离器，将分离下来的固体颗粒通过飞灰送回装置再次送入炉膛燃烧[2、3]。
文章所研究的锅炉整体呈左右对称布置，锅炉采用单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式，露天布置，炉顶布置有遮雨板。
该循环流化床锅炉主要由四部分组成：燃烧室、水冷旋风分离器、物料送回装置、尾部对流烟道。
1.2 布风系统存在问题的主要原因布风板特性与流态化质量密切相关，其设计是否合理是流化操作成败的关键因素之一。
流化床锅炉的布风装置必须具备以下特点：均匀分布来流气流，有助于产生均匀而平稳的流态化及阻力损失比较合理。
布风板阻力是指在无料层时燃烧空气通过布风板的压力损失。
要使空气按设计要求通过布风板形成稳定的流化床层，要求布风板具有一定阻力。
从节能角度考虑，布风板的阻力是个不利因素，应降的越低越好。
但它对布风的均匀化、稳定性又是个有益的因素[4]。
没有一定的阻力，布风均匀化难以维持，尤其当布风板在流化床系统中所占的比例过小时，床层一旦出现偏流，气流将更加趋向于阻力较小之处，以致出现勾流，其他地方形成死区。
4×690T-H循环流化床锅炉风帽改造经验介绍论文
4×690T/H循环流化床锅炉风帽改造经验介绍摘要：分析国产4×690t/h循环流化床锅炉风帽的运行工况和运行中发现的问题及所做的技改措施，为国产此等级流化床锅炉机组运行及改造积累经验。
关键词：循环流化床锅炉风帽改造中图分类号：tk223 文献标识码：a 文章编号：一、电厂简介及运行状况：神华亿利能源有限责任公司#2炉为上海锅炉厂有限公司采用中国科学院工程热物理研究所技术生产的超高压、自然循环、一次中间再热、平衡通风的循环流化床锅炉，锅炉型号sg-690/13.7-m451。
锅炉采用水冷布风板，布风板上布置有2615个嵌形逆流柱型风帽，风帽的材质为ah297，可防止其烧毁和堵塞。
自机组投运以来，由于风帽结构设计及磨损原因，锅炉风室一直存在严重的漏渣问题(见图1、图2)。
图1风室漏渣情况图2风帽磨损情况二、风帽改造经验及对比分析在设计单位及设备厂家的共同努力下，先后对风帽进行过五次改造,因风帽漏渣，对风帽实施了改造，最终将风帽漏渣问题彻底解决。
1、第一次改造试验:（#1炉风帽芯管结构进行了改变，风帽数量不变）1)原因分析：风帽阻力太小，芯管结构不合适。
2)改造方案：风帽芯管由向上开口（φ43×6）改为侧向开孔三排24个(φ8.5小孔）,风帽头结构不变。
3)改造结果：布风板阻力提高至4.8kpa，风帽漏渣有所缓解,风量低于280km3/h后布风板四周仍有漏渣现象，机组停运后布风板前后3~4排风帽存在堵塞、烧损。
2、第二次改造试验（#4炉去掉了629个风帽）１）原因分析：布风板四周物料浓度较高，一次风均匀穿过布风板结构布置不合理２）改造方案：布风板中间风帽进行拉稀，前后墙各4排、左右侧墙10排风帽不动，共割除风帽629个。
３）改造结果：布风板阻力提高至6.0kpa，风帽漏渣有所缓解；风量低于270knm3/h后布风板四周有漏渣现象，风量越低，漏渣越明显；机组停运后布风板前后前后墙风帽不存在堵渣现象。
浅谈循环流化床锅炉返料器风帽和风室优化改进
浅谈循环流化床锅炉返料器风帽和风室优化改进作者：张中奇丛斌来源：《科学与财富》2017年第25期关键词：循环流化床返料器风帽风室优化前言：山东丰源通达电力有限公司安装的无锡华光锅炉厂生产的240t/h循环流化床锅炉的返料装置为：返料区域的风帽为71个、风帽的出风孔为6孔、出风孔的直径Φ=3mm。
松动区域的风帽为79个、风帽的出风孔为3孔、出风孔的直径也是Φ=3mm。
单侧为150个，双侧共计300个。
根据世界各国的循环流化床锅炉返料器结构、风帽布局、风帽孔的大小和多少情况看，这种结构和形式的风帽不算太好。
根据循环流化床锅炉旋风分离器的分离原理和返料器内的风帽分工原则看也不算合适，总而言之应该改进一下。
优化改进方案分析：我们都非常清楚的知道，循环流化床锅炉与沸腾炉、鼓泡床锅炉最大的区别就是物料的分离与循环系统。
沸腾炉和鼓泡床就是由于没有物料的分离与物料的循环系统已被淘汰。
可见物料的分离和循环系统重要性有多大。
循环流化床锅炉虽然是在沸腾炉的基础上发展起来的，可是由于它增加了物料的分离与循环系统，发展的速度越来越快。
在我国仅仅经过二十多年的时间，目前就有许多台300MW高温、高压机组投入商业运行，可见循环流化床锅炉的发展速度是非常快的。
循环流化床锅炉的循环系统，主要是将旋风分离器分离下来的物料送回到流化床的密相区。
我们又知道，流动的高温烟气和烟气中携带的不同直径的物料，在离开炉膛出口时该处的压力基本是在0 ～ -10Pa左右，当沿着切线方向进入到旋风分离器内时，在旋风分离器内的高温烟气和携带的物料进行了有效的分离，分离后的烟气和少量的较细的灰沿中心筒进入到了尾部烟道。
而被旋风分离器分离出来的物料就会沿着分离器的内壁向下滑。
根据工艺流程分析可知，在旋风分离器内烟气和物料分离的整个过程中都是在负压区里完成的。
在负压区分离出来的物料，再送入到具有一定微正压力的流化床密相区是一个较难的技术问题。
在目前各国诸多的循环流化床流派中，比较适用和优秀的而且被广泛认可的，就是美国福斯特惠乐公司生产的外置式高温旋风分离带“U”型返料器的炉型，其他国家的许多流派都基本被淘汰，或者都靠拢到了这种流派上，我们国家生产的循环流化床锅炉也是如此。
浅谈循环流化床锅炉的风帽的使用及改造
浅谈循环流化床锅炉的风帽的使用及改造风帽作为循环流化床锅炉的布风装置，对锅炉的安全经济运行起着关键性的作用。
以下针对当前循环流化床锅炉中风帽的使用和改造情况做个简明扼要的介绍和说明，以期和专家、学者、广大循环流化床专业技术人员和管理人员进行交流沟通。
目前，国内循环流化床的风帽主要常见的分为几种情况，一种是蘑菇形小风帽，一种是钟罩式大风帽，再者是7字形导向风帽，当然还有其它一些不同类型的风帽，如伞状、柱状等等。
小风帽的特点是风帽孔径较小，布风均匀性较好，但因其设计间距过小而导致的磨损现象较普遍，再加上国内流化床的煤粒度一般都是宽筛分的，此磨损现象尤为严重。
另外，送风风压在运行中会产生波动，导致床料回返至风室的现象，而床料回返至风室中以后更会加重对风帽内腔和出风孔部位的磨损，返回的床料积攒多了也会阻碍送风通流，严重危及锅炉的安全运行。
大风帽的特点是风帽孔径较大，达到临界流化以后湍流强度较大，其设计间距较大因此能有效避免风帽对吹而引起的磨损，又因其一般采用迷宫式设计，所以基本没有床料回返至风室的现象。
一般大风帽的使用寿命相对比较长一些。
导向风帽的特点是使炉底形成的气流将大颗粒床料吹向渣口附近，以达到锅炉连续有选择性地排渣，在使用中也会出现床料回返到风室的现象，另外因其特定的设计方式造成后面的风帽吹前面的风帽，磨损现象较严重。
其它一些非主流非常见的风帽也都是这样，各有利弊。
综上所述，从锅炉安全经济运行的角度出发，还是钟罩式大风帽相对较好些，因而也被越来越多的锅炉生产厂家、电厂所选用。
而且，已经投运使用的蘑菇状小风帽、7字型导向风帽、或伞状、柱状风帽也因为在使用过程中出现一些无法解决的问题，也有很多又改造成钟罩式大风帽了。
既然说到风帽的改造，我们也顺便提一下。
风帽的改造一般要涉及到原来锅炉的布风板情况、设计的布风板开孔率、布风板阻力、风帽孔出风速度以及送风机的额定压头等诸多条件和因素。
根据不同的炉型改造设计，并参照改造前的布风板阻力和实际运行情况，一般要保证布风板阻力适当，设计阻力过大会增加风机电耗，设计过小则会降低风帽出口风速并影响流化质量，因布风板阻力设计过低而出现临界流化风量过大或不流化的例子也有不少。
循环流化床锅炉风帽简述
3
circulation function
风帽的circulation功能与其结构、安装角度及运 行参数密切相关，需要根据实际情况进行优化和 调整。
风帽的 heat transfer function
heat transfer function
风帽在循环流化床锅炉中还承担着传热的功能，通过与炉 内高温物料进行换热，将热量传递给受热面，从而实现热 量的有效利用。
05 循环流化床锅炉风帽的设 计与优化
风帽的设计原则与依据
流场匹配原则
确保风帽吹出的气流与炉膛内的流场相匹配， 以实现良好的物料循环和热量传递。
防磨耐久原则
风帽材料需具备足够的耐磨性和耐热性，以应 对炉膛内的恶劣环境。
结构简单原则
风帽结构应尽量简单，方便制造、安装和维护。
风帽的结构优化与改进
帽头形状优化
循环流化床锅炉风帽 简述
目录
CONTENTS
• 循环流化床锅炉风帽概述 • 循环流化床锅炉风帽的工作原理 • 循环流化床锅炉风帽的安装与维护 • 循环流化床锅炉风帽的应用与发展 • 循环流化床锅炉风帽的设计与优化
01 循环流化床锅炉风帽概述
风帽的定义与作用
定义
风帽是循环流化床锅炉中的一个关键 部件，用于将高压空气分配到炉膛的 各个角落，以维持炉内的流化和燃烧 。
heat transfer function
风帽的传热效率取决于其材质、热工况以及与受热面的匹 配程度。为提高传热效果，需对风帽进行合理的热工设计 和选材。
heat transfer function
在循环流化床锅炉的运行过程中，应关注风帽的热态性能， 及时进行维护和检修，确保其传热功能的正常发挥。
通风 function
440T／H循环流化床锅炉炉膛风帽的改造治理
和总结 ，最 终确定 了以下几个方面：
（ 风帽制作和施工工艺 一） 在 使用 过程中，我们发现，风帽的材质和制作工 艺对 风 帽 的硬 度和 强度 影 响很大 。风 帽一般 在 制作 过程 中采 用一 次浇 注成 型 ，制作 过程 中 的工 艺会对 风 帽材质 的均 匀 、 内部 的缺 陷产 生等 方面 造成 较大 影响 。而风帽在安装过程 中的工艺包括风帽 的焊接质 量 、安 装精度 等 ，也会 对风 帽 的使用 寿命 造成 较大
风 帽使用寿命得到大幅度提 高，平均使用寿命 由改造 前 的４ 个 月提 高Ｎｌ个 月 以上。一次风 室积渣和结 ～５ Ｏ
焦 现 象 基 本 杜 绝 ，有 效 提 高 了机 组 的运 行 效 率 和 安 全 可靠 性 。ｏ
参考文献
【 杨 延华．循环流化 床锅 炉设备 及运行 ［ ．中国电力出 １ ］ Ｍ］
和泄露 ，炉膛 内床料将直接进 入一次风室 ，造成一次
风室积渣和结焦的发生。
（ 风 帼位置 的布风 结构 三） 循环 流 化床 锅炉 的物 料 循环 分 为两 部分 ， 即炉
膛一 分离器一 回料器一 炉膛 的大 循环和炉 膛 内部 的物料 内循环 。炉膛 内循环 中，物料颗粒 由炉顶开始沿炉膛 四周炉墙 向下运动 ，形成炉膛 的贴壁流。 向下循环 的
关键 词 ： 循环 流化床 锅 炉 ； 炉膛风 帽 改造 ； 布风 结构
中 图分类 号 ： Ｋ２ ９ Ｔ ２
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ ９ ２ ７ ２ １ ０ － １ ０ ０ １ ０ — ３ ４（ ０ ２） ３ ０ ４ — ２
一
、
设 备状 况
山东 运 河 发 电公 司 分 别 于２ ０ 年和 ２ ０ 年 投 ０３ ０４
小型循环流化床锅炉风帽改造分析
小型循环流化床锅炉风帽改造分析摘要：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）。
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。
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。
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科学技术出版社，２００４ ４大屯煤电（集团）有限责任公司电业分公司组编．《循环流化床锅炉
应用及事故处理》．北京：中国水利水电出版社，２００４ （收稿日期：２００７～１２—１８）
５结束语
回顾锅炉风帽技改前后，可知开孑Ｌ率是风帽设 计的一个重要参数，风帽是流化床锅炉实现均匀布 风以及维持炉内合理的气固两相流动和锅炉的安全 经济运行的关键部件。经过这次技术改造，成功解 决了出现的问题。
参考文献： ｌ岑可法，倪明江等．Ⅸ循环流化床锅炉理论设计与运行》．北京：中
国电力出版社，１９９７ ２路春美，程世庆，王永征．Ⅸ循环流化床锅炉设备与运行》．北全技术
第１０卷（２００８年第７期）
根据锅炉现有布风板的结构尺寸，首先需要选 定风帽的型号。在我国发展鼓泡流化床锅炉初期， 多采用大直径风帽，这类风帽会造成流化质量不 良，飞灰带出量很大。通过多年的实践，目前趋向 于采用小直径风帽，直径为４０～５０ｍｍ。目前应用 最广泛的有圆顶和柱形２种，圆顶的风帽阻力大， 但气流分布均匀性较好，但连续运行时间较长后， 一些大块杂物容易卡在帽沿底下，不易清除，冷渣 也不易排掉，积累到一定程度，风帽小孔将被堵塞， 导致阻力增加，进风量减少，甚至引起灭火，需要 停炉清理；对于无帽头的柱形风帽，阻力较小，容 易制造，但气流分配性能略差。ｌ号锅炉风帽原为 圆顶菌状风帽，现决定采用钟罩形的风帽，如图２ 所示，共计２８４个，技改后开孑Ｌ率为３．３７％。这种 风帽耐磨性能好，不会产生漏渣现象，具有风帽小 孔不易堵塞，检修清理方便等优点，但是存在着运 行阻力大的缺点。
ａ）布风板
ｂ）风帽
图２技改后布风板及风帽结构
４改造后效果
４．１ 改善布风板的阻力特性 了解和掌握锅炉的运行性能，在改造前后，分
别对布风板进行了阻力试验，具体试验情况见图３、 图４。从２次试验情况可知，在相同的一次风量下， 布风板阻力明显增大。提高了小孔风速，增强了气 流对床层底部颗粒的冲击力，加强了扰动，从而有 利于粗颗粒的流化，提高了低负荷的稳定性，增大 了负荷的调节范围。
通过此次对１号锅炉布风板风帽的技术改造， 风室内没有出现漏灰现象，停炉之后风帽小孑Ｌ基本 没有堵塞现象，大大减少了停炉后的清理工作，同 时对运行３个月后的各项内容检查来看，风帽没有 明显的磨损迹象，风帽的使用年限得以延长，减轻 了风帽检修更换的工作强度。 ４．４炉膛局部高温得到明显抑制
通过对１号锅炉布风板风帽的技术改造，保证 了炉膛床温的均匀性，消除了局部高温、锅炉负荷 明显下降等缺陷。
一次风量（Ⅲ３／ｈ） 图３改造前一次风机风量与布风板阻力曲线
一Ｏ一
万方数据
一次风覃（ｍ３／ｈ） 图４改造后一次风机风量与布风板阻力曲线
４．２炉渣含碳量明显降低 改造后布风板的开孑Ｌ率由５％降为３．３７％。在
入炉煤的粒径分布不变的情况下，气流对床层底部 颗粒的冲击力越大，扰动就越强烈，从而有利于粗 颗粒的流化，降低了冷渣的含碳量，提高了锅炉的 热效率。 ４．３ 风室漏灰问题得到初步解决