延长生物质燃烧机喷嘴使用寿命的有效措施
关于生物质燃烧机喷嘴的使用寿命,总是成为电厂耽忧的一个问题,有必要提出来认真加以考虑,如何通过实践,使产品可靠性得到进一步提高.根据现场了解的情况,作者认为,要延长喷嘴使用期限,使用户和制造厂双方都感到满意.必须从喷嘴的材料质量和运行方法等各方面作出改进,才能达到理想的使用效果。


概述
合理选用生物质燃烧机的喷嘴材料,一般并不存在多大问题,然而,如果对材质使用不当或运行方式欠佳,却会影响锅炉在运行方面的可靠和经济性能。过去,上海锅炉厂质量访间小组到电厂去征求用户意见时,往碰到的总是喷嘴烧坏问题,因此,有必要及时进行一次认真的总结性考虑,以期这一普遍出现的缺陷,早日获得解决。据了解,单纯将高硅耐热球墨铸铁RQT一5.5改为C2r0Nil4iSZ耐热不锈钢不能根本消除喷嘴烧坏现象。早先设计生物质燃烧机时选用的喷嘴材料是立足国内来源丰富、价格便宜、抗氧化性能较好的高硅耐热球墨铸铁RQT一5.5,其最高工作温度为950OC,后来改为耐热不锈钢板ICr18NigTi或CrZONi14S论,但是,使用效果并不十分理想。实际上,耐热不锈钢板1Cl8NigTi的抗氧化性能还不如前述球墨铸铁,因为它的最高工作温度仅为85o0C,而电厂在检修时,通常由于Cr20Ni14SiZ板材不易获得,就以IC1r8NigTi代用,以致使用时间不长,即被烧坏。
有关C2r0Nil斗512的这种耐热不锈钢板,不仅价格昂贵,供应紧俏,它的抗氧化性能也只稍优于RQT一5.5,最高工作温度为105o0C。这样它仍然经受不住炉膛炽热火焰的长期辐射,特别是上部的一、二、三次风喷嘴,烧坏情况尤为严重。某电厂曾测得无空气冷却时,停用喷嘴的端部最高温度要超过110o0C,在通风冷却后,端部温度即显著下降。由此可见,要提高喷嘴使用寿命,必须从下述多方面进行改进。提高喷嘴使用寿命的具体措施1.首先应从选择材料的性能方面着手。这里可根据两种不同要求考虑:(1)就二次风喷嘴而言,只要材料的抗氧化性能好(包括制造工艺性),能长期经受炉膛的高温辐射就行。例如:阂行电厂的400吨/时锅炉和姚孟电厂的100吨/时锅炉,生物质燃烧机上二次风喷嘴的材料均为高硅耐热球墨铸铁RQT一5.5,台州电厂的400吨/时锅炉和谏壁电厂的1000吨/时锅炉二次风喷嘴则是Cr20Nil4iSZ耐热不锈钢板焊成的,在正常运转情况下,它们一般都可使用二年左右。(2)对于生物质燃烧机的一次风喷嘴,不仅要求能经受高温,而且,由于在一次风喷嘴内流动的是高速的气粉混合物,它的导向隔板和上、下底板,就将不断遭受速度25米/秒左右煤粉的冲刷。因此,所用材料除抗高温外,尚须耐磨蚀。图1所示为台州电厂400护生物质燃烧机不可缺少的有效措施之一。炉内燃烧时的实际气流旋流直径既不宜过大,也不宜太小,因为过小的气流旋涡将影响燃烧稳定性,并造成出口气流在离喷口不远处相互碰撞而折回到喷口的现象(见图2),使喷嘴迅速烧坏,特别是当气体流量分配不均匀时,火焰即冲向出口动量较小的喷嘴,引起不良后果。吨/时锅炉生物质燃烧机上的一次风喷嘴导向隔板(材料是Cr20Ni14is)z运行一年后磨损的情。宝山钢厂自备电站1160吨/时锅炉生物质燃烧机一次风喷嘴磨损程度,据说比上述情况还要严重,喷嘴导向沿板与上、下底板运行不到一年就被磨穿不久前,日本三菱公司已将此隔板材料改为在高级耐热不锈钢板上堆焊耐磨材料。最近获悉,美国燃烧工程公司也将隔板改为在耐热不锈钢板上堆焊铬钨钻合金材料(stody)。上海锅炉厂正准备试用一种新型的导向隔板材料,它将具有一般钢板的热、锻、焊接与机械加工特性,同时又具备耐磨蚀及抗高温氧化的性能。作为过渡性的措施,.打算先用高铬铸铁(不同于以往的化学成分和机械性能)。然后,根据实际使用效果,再采取下一步方案。2.为了、不使喷嘴过早损坏,运行中必须有一定的冷却风量通入。据实测记录,未通冷却风的喷嘴端部温度大于110o0C。美国燃烧工程公司对此亦曾提高下述规定,即停用喷嘴必须通入10%左右的风量作为冷却之用。该项措施对延长喷嘴使用寿命,至为重要,千万不可忽视。3.正确组织炉内空气动力场,也是保护燃烧器不可缺少的有效措施之一。炉内燃烧时的实际气流旋流直径既不宜过大,也不宜太小,因为过小的气流旋涡将影响燃烧稳定性,并造成出口气流在离喷口不远处相互碰撞而折回到喷口的现象(见图2),使喷嘴迅速烧坏,特别是当气体流量分配不均匀时,火焰即冲向出口动量较小的喷嘴,引起不良后果

4.对于燃用结焦(或结渣)性较强的煤质除上述几点外,尚须注意控制着火点,应使煤粉在离开喷口稍远处着火,如至少500~800毫米。否则,喷口结焦将破坏气流的正常运动轨迹,促使炉内空气动力工况恶化,最终导致烧坏喷嘴。5.嘴的使用寿命与其所处的炉膛温度水平(即燃烧热强度)也有关系。炉膛热负荷高,炉内温度水平也就高。特别是燃烧器中心标高以上的空间,一般燃烧都非常剧烈,以距离燃烧器顶部标高以上2~3米范围内的温度为最高。所以燃烧器上部的喷嘴包括一、二、三次风喷嘴,停用时更需通风冷却。从电厂小修时需要更换的多是这部分喷嘴的事实,完全足以说明通风冷却的重要性。兹列举以下数例,以供电厂运行参考:谏壁电厂8号炉(100吨/时)的燃烧器喷嘴虽已改用耐高温的Cr20Ni14SiZ不锈钢板,但由于未经热好调试,着火点离喷口较近,尤其上部两个一次风喷嘴停用时又未通入冷却风,致使喷嘴运行不到一年就被烧坏。运行人员反映,还不如同容量7号炉的高硅耐热球墨铸铁RQT一5.5喷嘴使用时间长久。姚孟电厂1、号炉(100吨/时)的喷嘴都是高硅耐热球墨铸铁所造,1号炉的一次风喷嘴虽未设周界风,但却与带周界风的2号炉燃烧器运行情况相同。后来通过调试将1号炉上易出现火焰贴壁的2、4、5、7四组燃烧器(见图3)中的二次风出口速度提高,炉内空气动力场即显著获得改善,不仅火焰贴壁现象基本消除,气流旋涡直径缩小,而且炉膛结焦(渣)和喷嘴烧坏程度也相应减轻。一次风喷嘴使用时间可延长到一年以上,即使将二次风喷嘴从一次大修维持到下一大修期,亦只需进行部分更换即可。

在台州电厂的400吨/时锅炉上,烧燃器中的三次风和上部二次风喷嘴均系采用Cr20NI4isZ耐热不锈钢板制造,但由于不使用三次风(即制粉系统中经粗、细分离器后的空气)时,喷嘴未通风冷却,不久都被烧坏,如图4及图5所示。此外,关于个别球墨铸铁喷嘴上出现裂纹只要在铸造时,严格检查铸造工艺规程。正常情况下,将不难使喷嘴质量得到保证

结束语综上所述,选择适宜的喷嘴材料性能固然重要,但要提高喷嘴使用寿命,还须从运行、调试等多方面作出改进相互配合实施,才能取得理想的使用效果。目前,上锅厂正在考虑使用一种价格较低、容易获得而抗氧化性能又优于C5r0Ni14isZ的新型材料。待试制成功,并经过实践考验后,将及早应用到产品上去,以改变现有状况。除此以外,对一次风喷嘴的导向隔板材料,也拟将进行深入研究,希望能同时解决要求耐磨、耐温的这一难题。

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