CN107013904A

CN107013904A - 一种循环流化床锅炉a型风帽及其制造方法

Info

Publication number: CN107013904A
Application number: CN201710244831.7A
Authority: CN
Inventors: 邓雨生; 刘少光; 柯史壁; 黄海鹏; 梁柱; 刘沁昱; 陈孟干; 吴向晖; 陈焱; 钟定勇
Original assignee: Capable New Material Co Ltd Of Zhejiang Section; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Capable New Material Co Ltd Of Zhejiang Section; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2017-08-04

Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉A型风帽及其制造方法，所述风帽包括风帽本体，该风帽本体呈A型，其中部设置进风道，两侧则分别设置与进风道连通的出风道，所述出风道包括进风段和出风段，所述进风段为锥形通道，其小头为出风端与出风段通道连通，而大头为进风端与进风道连通，所述出风段为直通道，来自进风道的流化风进入出风道的进风段通道中，而由于进风段通道的锥形设计使得出风段通道的压头增加，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣。

Description

一种循环流化床锅炉A型风帽及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉风帽，尤其涉及一种循环流化床锅炉A型风帽。同时，本发明还涉及该风帽的制造方法。

背景技术

循环流化床锅炉(CFB锅炉)具有适合各种劣质燃料、调峰能力强、燃烧温度低所形成的氮氧化物少、可炉内喷钙脱硫等优点，是近二十年来发展迅速的新型发电及供热锅炉。但是，从循环流化床锅炉实际运行情况统计，炉膛内受热面管道及烟风系统部件磨损严重、安全稳定性差、连续运行时间短等是其致命弱点。

在烟风系统中，起流化作用的布风板风帽以及冷渣器与回料腿风帽是CFB锅炉能够正常流化与循环的最为重要的部件之一，直接影响CFB锅炉运行寿命与安全水平。布风板风帽安装于布风板上，是CFB 锅炉的布风装置，用于将一次风高速均匀地送入炉膛，流化床料，维持气固两相合理流动。CFB 锅炉布风板风帽结构形式有定向7型、双向A型、多向钟罩型和四爪型等。定向7型风帽可以定向吹动床底物料，增加床层底部料层的扰动，有利于排渣，但由于在结构布置上为后排喷口直接对着前排风帽，会造成前排风帽严重的冲蚀磨损。双向A型风帽布风较为均匀，扰动效果较好，但排渣效果较差，对出风口及风帽顶部磨损较大，而且常会出现漏渣现象(床渣从风帽倒吸入水冷风室)，造成风室积渣、风道堵塞和磨损，夹带床渣的一次风从风帽高速(30-50m/s)吹出时会对风帽产生严重磨损。多向钟罩型风帽出风较均匀，但流化控制效果较差，定向排渣效果差，喷口较易堵塞造成偏流，同样存在磨损问题。因此，风帽结构与风帽材料影响决定风帽使用性能最为重要的因素。

综上所述，现有布风板风帽的结构设置在使用过程中无法避免磨损和高温氧化腐蚀的产生，加之，现有CFB 锅炉的风帽材料主要为316、25-20不锈钢、HK40等，该类材料在800～1100℃的含硫介质的恶劣工况条件下服役时，其抗高温腐蚀与高温氧化及高温冲蚀磨损的能力较弱，从而出现风帽破损而失效，导致一次风不按设计要求流动，形成无规则射流，引起空气流动场紊乱。这不仅影响流化质量，而且又加剧了风帽的磨损，形成恶性循环。结果常造成锅炉的非计划停炉，严重影响安全生产与经济效益。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种循环流化床锅炉A型风帽，该A型风帽为单进风道与双出风道的风帽，其耐高温腐蚀、抗高温氧化以及耐高温冲蚀磨损，使用寿命长，进而确保循环流化床锅炉安全稳定运行水平，减轻维护成本，提高经济效益。

本发明目的通过以下技术方案来实现：一种循环流化床锅炉A型风帽，包括风帽本体，该风帽本体呈A型，其中部设置进风道，两侧则分别设置与进风道连通的出风道，其特征是，所述出风道包括进风段和出风段，所述进风段为锥形通道，其小头为出风端与出风段通道连通，而大头为进风端与进风道连通，所述出风段为直通道，来自进风道的流化风进入出风道的进风段通道中，而由于进风段通道的锥形设计使得出风段通道的压头增加，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣。

本发明的出风道的结构并不采用以往的直通道，而是将其与进风道连接的那一段进风段设置成锥形通道，锥形通道的大头与进风道连接，可以减少进风道与出风道进风段的阻力，而且由于进风端的进风量增加，增加了出风段的压头，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣，避免风室积渣、风道堵塞和磨损，从而避免一次风夹带床渣吹出磨损风帽。

进一步地，所述进风道的通流截面积大于出风道的进风段通流截面积之和，可进一步增大出风道的出风段的压头，加强防止漏渣性能。

进一步地，所述出风道的出风段外部经加厚处理形成台阶状圆柱体结构，以延长出风道外部耐磨寿命。

所述进风道为圆柱形通道。

流化时粗颗粒床料位于床层底部，粗颗粒的落下时冲击风帽顶部会造成严重磨损。本发明进一步地，为提高风帽顶部的抗磨能力，所述风帽本体顶部设计为凹面结构，边缘一周为等高的凸出围堤，使用时在风帽顶部堆积床料，颗粒物落下时冲击在顶部堆积床料上起到缓冲作用，保护风帽顶部不受直接的冲击磨损。

从出风口吹出的流化风常因旋转而造成流化风旋流或偏流，结果锅炉炉膛燃烧效果不佳，磨损异常，为有效防止流化风旋转将出风道的出风段内表面截面设计为波浪形或半圆形结构。

出风道出风方向直接影响流化效果和风帽的磨损状况，出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α过小，则流化风直接吹损布风板浇筑料层，流化风阻力较大，流化作用减弱；出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α过大，则流化风易直接吹损邻近风帽，易形成横向偏流。为此，本发明将出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α设定的较理想范围为30~60°。

本发明所述风帽本体采用高耐温性和高耐磨性的高温合金制备而成。所述的高温合金的成分如下：

组分质量百分比

C 0.6 ～ 0.8%

Cr 26 ～ 30%

Ni 31 ～ 35%

Mo 2.2 ～ 2.6%

Mn 2.0 ～ 2.5%

Si 1.3 ～ 1.5%

Nb 1.3 ～ 1.5%

Y 0.1 ～ 0.2%

Ce 0.1 ～ 0.15%

N 0.2 ～ 0.4%

Ti 0.1 ～ 0.2%

B 0.1 ～ 0.12%

Zr 0.07 ～ 0.1%

Fe 余量。

本发明另一个目的在于提供上述风帽的制造方法。

具体地，上述风帽的制造方法依次包括熔炼、浇铸、固溶处理、水冷处理、酸洗与喷丸处理，所述熔炼过程中按以下配比依次将碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铌(Nb)、锰(Mn)、硅(Si)、硼(B)、钛(Ti)、氮(N)、锆(Zr)、钇(Y)、铈(Ce) 和铁(Fe)加入炉内，熔炼温度控制在1620 ～1640℃，所述浇铸前先将模壳加热保温至1150～1170℃，浇铸温度控制在1550～1580℃，浇帽口高度比正常的高50～60%，所述固溶处理温度1180～1200℃，处理时间4~6小时，

C 0.6 ～ 0.8%

Cr 26 ～ 30%

Ni 31 ～ 35%

Mo 2.2 ～ 2.6%

Mn 2.0 ～ 2.5%

Si 1.3 ～ 1.5%

Nb 1.3 ～ 1.5%

Y 0.1 ～ 0.2%

Ce 0.1 ～ 0.15%

N 0.2 ～ 0.4%

Ti 0.1 ～ 0.2%

B 0.1 ～ 0.12%

Zr 0.07 ～ 0.1%

Fe 余量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明提供的循环流化床锅炉A型风帽的的出风道的结构并不采用以往的直通道，而是将其与进风道连接的那一段进风段设置成锥形通道，锥形通道的大头与进风道连接，可以减少进风道与出风道进风段的阻力，而且由于进风端的进风量增加，增加了出风段的压头，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣，避免风室积渣、风道堵塞和磨损，从而避免一次风夹带床渣吹出磨损风帽。

2．本发明的进风道的通流截面积大于两出风道的进风段通流截面积之和，可进一步增大出风道的出风段的压头，加强防止漏渣性能。

3．本发明的出风道的出风段外部经加厚处理形成台阶状圆柱体结构，以延长出风道外部耐磨寿命。

4．本发明的风帽本体顶部设计为凹面结构，边缘一周为等高的凸出围堤，使用时在风帽顶部堆积床料，颗粒物落下时冲击在顶部堆积床料上起到缓冲作用，保护风帽顶部不受直接的冲击磨损。

5.本发明出风道的出风段内表面截面设计为波浪形或半圆形结构，有效防止流化风旋转改善锅炉炉膛燃烧效果，减少异常磨损，是流化均匀。

6.本发明将出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α设定的较理想范围为30~60°，提供流化效果并降低风帽的磨损状况。

7.本发明风帽采用高耐温性和高耐磨性的高温合金制备而成，提高其耐磨耐高温性能。

附图说明

图1是实施例一的局部剖面的结构示意图；

图2是实施例一的俯视图；

图3是图1的A向放大图。

具体实施方式

实施例一：

图1-3所示的是本发明循环流化床锅炉A型风帽的实施例，包括风帽本体1，该风帽本体1呈A型，其中部设置进风道2，两侧则分别设置与进风道2连通的出风道。进风道2为圆柱形通道。出风道包括进风段3和出风段4。其中，出风段4为直通道，进风段3为锥形通道，其小头为出风端与出风段4通道连通，而大头为进风端与进风道2连通。来自进风道2的流化风进入出风道的进风段3通道中，而由于进风段3通道的锥形设计使得出风段4通道的压头增加，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣。

本实施例的出风道的结构并不采用以往的直通道，而是将其与进风道2连接的那一段进风段3设置成锥形通道，锥形通道的大头与进风道2连接，可以减少进风道2与出风道进风段3的阻力，而且由于进风端的进风量增加，增加了出风段4的压头，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣，避免风室积渣、风道堵塞和磨损，从而避免一次风夹带床渣吹出磨损风帽。

进风道2的通流截面积大于两出风道的进风段3通流截面积之和，可进一步增大出风道的出风段4的压头，加强防止漏渣性能。

出风道的出风段4外部经加厚处理形成台阶状圆柱体结构5，以延长出风道外部耐磨寿命。

流化时粗颗粒床料位于床层底部，粗颗粒的落下时冲击风帽顶部会造成严重磨损。为提高风帽顶部的抗磨能力，风帽本体1顶部设计为凹面结构6，边缘一周为等高的凸出围堤7，使用时在风帽顶部堆积床料，颗粒物落下时冲击在顶部堆积床料上起到缓冲作用，保护风帽顶部不受直接的冲击磨损。

从出风口吹出的流化风常因旋转而造成流化风旋流或偏流，结果锅炉炉膛燃烧效果不佳，磨损异常，为有效防止流化风旋转将出风道的出风段内表面截面设计为波浪形或半圆形结构8。

出风道出风方向直接影响流化效果和风帽的磨损状况，出风道出风方向与进风道2进风方向的夹角α过小，则流化风直接吹损布风板浇筑料层，流化风阻力较大，流化作用减弱；出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α过大，则流化风易直接吹损邻近风帽，易形成横向偏流。为此，出风道出风方向与进风道2进风方向的夹角α设定的较理想范围为30~60°。

A型风帽的铸造：

依次进行熔炼、浇铸、固溶处理、水冷处理、酸洗与喷丸处理。熔炼过程中按以下配比依次将碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铌(Nb)、锰(Mn)、硅(Si)、硼(B)、钛(Ti)、氮(N)、锆(Zr)、钇(Y)、铈(Ce) 和铁(Fe)加入炉内，熔炼温度控制在1620 ～1640℃，浇铸前先将符合上述A型风帽结构的模壳加热保温至1150～1170℃，浇铸温度控制在1550～1580℃，浇帽口高度比正常的高50～60%，固溶处理温度1180～1200℃，处理时间4~6小时。

C 0.6%

Cr 28%

Ni 32%

Mo 2.3%

Mn 2.1%

Si 1.3%

Nb 1.3%

Y 0.1%

Ce 0.1%

N 0.2%

Ti 0.1%

B 0.12%

Zr 0.08%

Fe 余量。

(1)风帽经过1000℃，100小时硫酸盐高温腐蚀试验后，结果表明其抗高温腐蚀性能分别为25-20不锈钢及HK40钢的2.6倍和2.1倍。

（2）1000℃,100小时氧化增重试验结果表明，本成分风帽的抗高温氧化性能分别是25-20不锈钢及HK40钢的2.6倍及2.1倍。

（3）风帽经900℃冲蚀磨损结果表明，其耐高温冲蚀磨损性能显著优于25-20不锈钢及HK40钢，45°冲击角时，其耐高温冲蚀能力分别为25-20不锈钢及HK40钢的4.4倍和2.2倍。

实施例二

与实施例一不同的是：

C 0.8%

Cr 30%

Ni 34%

Mo 2.5%

Mn 2.2%

Si 1.4%

Nb 1.4%

Y 0.2%

Ce 0.15%

N 0.3%

Ti 0.2%

B 0.11%

Zr 0.09%

Fe 余量。

(1)风帽经过1000℃，100小时硫酸盐高温腐蚀试验后，结果表明其抗高温腐蚀性能分别为25-20不锈钢及HK40钢的2.8倍和2.0倍。

（2）1000℃,100小时氧化增重试验结果表明，本成分风帽的抗高温氧化性能分别是25-20不锈钢及HK40钢的2.5倍及2.2倍。

（3）风帽经900℃冲蚀磨损结果表明，其耐高温冲蚀磨损性能显著优于25-20不锈钢及HK40钢，45°冲击角时，其耐高温冲蚀能力分别为25-20不锈钢及HK40钢的4.3倍和2.3倍。

实施例三

与实施例一不同的是：

C 0.8%

Cr 27%

Ni 32%

Mo 2.6%

Mn 2.5%

Si 1.5%

Nb 1.5%

Y 0.2%

Ce 0.13%

N 0.35%

Ti 0.15%

B 0.12%

Zr 0.1%

Fe 余量。

(1)风帽经过1000℃，100小时硫酸盐高温腐蚀试验后，结果表明其抗高温腐蚀性能分别为25-20不锈钢及HK40钢的2.7倍和2.2倍。

（2）1000℃,100小时氧化增重试验结果表明，本成分风帽的抗高温氧化性能分别是25-20不锈钢及HK40钢的2.4倍及2.3倍。

（3）风帽经900℃冲蚀磨损结果表明，其耐高温冲蚀磨损性能显著优于25-20不锈钢及HK40钢，45°冲击角时，其耐高温冲蚀能力分别为25-20不锈钢及HK40钢的4.2倍和2.4倍。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种循环流化床锅炉A型风帽，包括风帽本体，该风帽本体呈A型，其中部设置进风道，两侧则分别设置与进风道连通的出风道，其特征是，所述出风道包括进风段和出风段，所述进风段为锥形通道，其小头为出风端与出风段通道连通，而大头为进风端与进风道连通，所述出风段为直通道，来自进风道的流化风进入出风道的进风段通道中，而由于进风段通道的锥形设计使得出风段通道的压头增加，防止底渣堆积造成的漏渣以及停炉时或调峰时一次风倒吸造成的漏渣。

2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，所述进风道的通流截面积大于两个出风道的进风段通流截面积之和，进一步增大出风道的出风段的压头。

3.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，所述出风道的出风段外部经加厚处理形成台阶状圆柱体结构。

4.根据权利要求3所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，所述风帽本体顶部设计为凹面结构，边缘一周为等高的凸出围堤。

5.根据权利要求4所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，出风道的出风段内表面截面设计为波浪形或半圆形结构。

6.根据权利要求5所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，出风道出风方向与进风道进风方向的夹角α设定的较理想范围为30~60°。

7.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，所述进风道为圆柱形通道。

8.根据权利要求1或2或7所述的循环流化床锅炉A型风帽，其特征是，所述风帽本体采用高耐温性和高耐磨性的高温合金制备而成，所述的高温合金的成分如下：

组分质量百分比

C 0.6 ～ 0.8%

Cr 26 ～ 30%

Ni 31 ～ 35%

Mo 2.2 ～ 2.6%

Mn 2.0 ～ 2.5%

Si 1.3 ～ 1.5%

Nb 1.3 ～ 1.5%

Y 0.1 ～ 0.2%

Ce 0.1 ～ 0.15%

N 0.2 ～ 0.4%

Ti 0.1 ～ 0.2%

B 0.1 ～ 0.12%

Zr 0.07 ～ 0.1%

Fe 余量。

9.一种权利要求8所述风帽的制造方法，其特征是，依次包括熔炼、浇铸、固溶处理、水冷处理、酸洗与喷丸处理，所述熔炼过程中按以下配比依次将碳、铬、镍、钼、铌、锰、硅、硼、钛、氮、锆、钇、铈和铁加入炉内，熔炼温度控制在1620 ～1640℃，所述浇铸前先将模壳加热保温至1150～1170℃，浇铸温度控制在1550～1580℃，浇帽口高度比正常的高50～60%，所述固溶处理温度1180～1200℃，处理时间4~6小时。