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高溫旋風(fēng)分離器中心筒存在的問題及改進(jìn)措施

文檔作者：馮長青文檔來源：鄭州煤炭(集團(tuán))有限公司東風(fēng)電廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月18日
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第31卷第7期
2009年7月
華電技術(shù)
Huadian Technology
Vo1．3l No．7
Ju1．2009
高溫旋風(fēng)分離器中心筒存在的問題及改進(jìn)措施
馮長青
(鄭州煤炭(集團(tuán))有限公司東風(fēng)電廠，河南新密452371)
摘要：針對循環(huán)流化床鍋爐高溫旋風(fēng)分離器中心筒在使用中出現(xiàn)的各種問題，分析了產(chǎn)生問題的原因，提出了可行的
改進(jìn)措施并在實踐中得以應(yīng)用，取得了實效。
關(guān)鍵詞：旋風(fēng)分離器；中心筒；改進(jìn)措施
中圖分類號：TK 223 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674—1951(2009)07—0039—02
1 中心筒概況
中心筒是裝在循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器上的
關(guān)鍵部件，它對旋風(fēng)分離器分離效率的高低起著決
定性的作用。通常它插入到分離器內(nèi)一定深度，與
分離器的圓筒體形成環(huán)形通道，進(jìn)入旋風(fēng)分離器的
煙氣繞著中心筒旋轉(zhuǎn)，在離心力和重力的作用下，大
部分灰粒被分離出來，含有細(xì)灰的煙氣折轉(zhuǎn)向上成
為旋流，然后由中心筒排出進(jìn)入尾部煙道。
目前，市場上的中心筒有2種：一種是用耐熱不
銹鋼板卷制的，另一種是用高鉻鎳等稀有金屬材料
鑄造而成的鑄造中心筒。
耐熱不銹鋼板卷制的中心筒一般厚度在8～12
mm之問，耐熱性能優(yōu)良，達(dá)到了使用要求。實際使
用中簡體多會發(fā)生變形，導(dǎo)致筒體凹凸不平或者橢
圓化，從而使分離效率下降，造成鍋爐的帶負(fù)荷能力
下降，鍋爐飛灰含碳量升高，過熱器和豎井煙道內(nèi)的
受熱面磨損加重，嚴(yán)重影響著鍋爐設(shè)備的安全運(yùn)行。
鑄造的中心筒一般厚度為14～20 mm，大多因
材質(zhì)配方的不同和稀有金屬含量的多少，或者是制
造工藝上的缺陷，使鑄造的中心筒出現(xiàn)裂紋、燒損和
炭化現(xiàn)象，甚至全部燒損。
2 中心筒運(yùn)行中存在的問題
鄭州煤炭(集團(tuán))有限公司東風(fēng)電廠(以下簡稱
東風(fēng)電廠)二期工程采用4臺濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公
司生產(chǎn)的75 t／h循環(huán)流化床鍋爐，分離系統(tǒng)采用高
溫旋風(fēng)分離器。該系統(tǒng)于2001年投產(chǎn)，運(yùn)行到
2004年，中心筒先后出現(xiàn)上、下口及簡體變形、十字
撐開焊脫落、簡體迎流面磨損成孔洞、中心筒連接板
斷裂等缺陷，嚴(yán)重威脅著鍋爐的安全運(yùn)行。
2005年， 5爐中心筒由于連接板斷裂，上沿內(nèi)
收稿日期：2009—03—19
翻嚴(yán)重，針對該問題進(jìn)行了拆除校中心和重新固定
處理。 5爐中心筒是鍋爐廠配套的不銹鋼板中心
筒，經(jīng)過加固處理沒有出現(xiàn)大的故障，只是變形比較
嚴(yán)重，運(yùn)行到2008年才第1次更換，從投運(yùn)到更換
共運(yùn)行6年多。 6爐中心筒也是上口變形、連接板
斷裂，于2005年對它進(jìn)行外部加固，把2個中心筒
用耐熱不銹鋼板連接起來加固，防止中心筒掉落，堅
持運(yùn)行到2007年才第1次更換中心筒。由此看來，
鋼板卷制的中心筒還是比較耐用的。
2005年， 3爐、 4爐由于機(jī)組安排大修，隨同分
離器的大修一塊更換了中心筒。 3、 4爐新更換的是
鑄造中心筒，運(yùn)行不到1年就出現(xiàn)變形、炭化燒損現(xiàn)
象，其中一側(cè)整個中心筒燒損一大半，碳化物落滿返
料器造成了返料器的堵塞。另一側(cè)嚴(yán)重變形向筒內(nèi)
卷折，影響煙氣通流。繼續(xù)監(jiān)視運(yùn)行，出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龘p
的一側(cè)分離量少，返料溫度低，大部分循環(huán)灰直接從
中心筒被抽走，從側(cè)面沖刷過熱器，引起高溫過熱器
嚴(yán)重磨損，直到在運(yùn)行中出現(xiàn)爆管緊急停運(yùn)為止；另
一側(cè)中心筒嚴(yán)重變形后導(dǎo)致中心筒通流面積減小，
直接影響鍋爐的安全運(yùn)行。鑄造中心筒從發(fā)現(xiàn)炭
化、燒損到過熱器大面積磨損而使高溫過熱器和中
心筒報廢僅用半年時間。2007年，又重新對 3、 4
爐中心筒進(jìn)行更換，更換為耐熱鋼板中心筒。從東
風(fēng)電廠使用鑄造中心筒的損壞情況分析，出現(xiàn)上述
問題可能是由于材質(zhì)或是鑄造工藝方面存在問題，
所以，不提倡采用鑄造中心筒。
運(yùn)行中中心筒十字撐先后出現(xiàn)開焊、掉落并堵
塞返料器的現(xiàn)象。 4爐中心筒在更換時，廠家沒有
把十字撐焊上，十字撐鋼板隨著中心筒一起發(fā)貨，在
現(xiàn)場安裝時，把十字撐焊上，但沒有注意其安裝方
向，只是簡單地將2層十字撐按一定間距上、下重疊
安裝。運(yùn)行半年以后檢查發(fā)現(xiàn)，十字撐嚴(yán)重影響了
中心筒氣流的旋向，人為地固定了氣流方向，十字撐
上、下重疊安裝后起到了導(dǎo)向作用，導(dǎo)致兩側(cè)中心筒
· 40· 華電技術(shù) 第31卷
氣流流出中心筒后在混合室中部匯合加強(qiáng)，從而引
起高溫過熱器中間管排的沖刷磨損，過熱器底部彎
頭處磨損。
4臺爐的中心筒插入分離器的長度偏短，引起
分離器分離效率偏低，后燃性強(qiáng)的煤粉在混合室進(jìn)
行燃燒，引起混合室溫度高達(dá)930oC左右，使過熱器
經(jīng)常處于高溫環(huán)境中，引起材質(zhì)變化。2007年， 4
爐由于過熱器嚴(yán)重磨損爆管而停運(yùn)并全部更換，施
工中焊口全部采用氬弧焊，過熱器焊口在拍片檢查
中發(fā)現(xiàn)有很多氣孑L缺陷，主要是由于過熱器管嚴(yán)重
超溫引起聯(lián)箱上的管座材質(zhì)發(fā)生變化而產(chǎn)生的。
3 原因分析
東風(fēng)電廠鍋爐的中心筒原設(shè)計是采用
Cr25Ni20Si2耐熱不銹鋼板卷制，中心筒固定方式采
用4塊直板和4塊斜板焊接在鋼架上，中心筒筒頂
澆注在耐火澆注料中。
從東風(fēng)電廠的運(yùn)行情況看，由于中心筒在鍋爐
啟、停操作時要膨脹、收縮，焊接固定的連接板與澆
注料在工作環(huán)境中膨脹系數(shù)不一樣，會產(chǎn)生巨大的
熱應(yīng)力造成中心筒變形而成為橢圓形或者凸凹不
平，使鍋爐的分離效率下降。嚴(yán)重者造成連接板斷
裂，中心筒下移產(chǎn)生偏斜，分離效率下降。中心筒連
接板斷裂后，如果發(fā)現(xiàn)不及時或者不采取積極的加
固措施，有可能產(chǎn)生中心筒脫落，會造成停爐惡性事
故的發(fā)生。
造成中心筒變形的另一個原因是中心筒的外部
加強(qiáng)肋設(shè)計強(qiáng)度不夠。原設(shè)計的安裝固定方式不正
確，沒有考慮熱膨脹問題。
東風(fēng)電廠燃用煤種是貧煤，燃煤中的粉煤占到
60％多，中心筒插入分離器短，旋風(fēng)分離器的分離效
率不高，沒有分離出來的細(xì)煤粉因后燃性太強(qiáng)造成
混合室溫度過高，均在930~C左右，使過熱器工作環(huán)
境溫度過高。另外，東風(fēng)電廠流化床鍋爐受熱面磨
損比較嚴(yán)重，由此也可以看出分離器的效率不高。
4 改進(jìn)措施
(1)中心筒結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。簡體加強(qiáng)肋少，容易
引起變形。要求廠家在原來3道加強(qiáng)肋的基礎(chǔ)上再
增加2道橫肋及4道豎肋。中心筒內(nèi)部的2道十字
撐割掉。廠家設(shè)計十字撐的作用是加固中心筒，確
實也起到了作用，但隨著運(yùn)行時間的增長，出現(xiàn)了變
形、扭曲、燒斷等現(xiàn)象，掉落在返料器內(nèi)造成返料不
暢，甚至堵塞返料器停爐。根據(jù)中心筒的工作原理
可知：內(nèi)部加裝十字撐只能影響其分離效率，并不能
避免中心筒變形，只要從外部對中心筒多加幾道加
強(qiáng)肋即可，所以，東風(fēng)電廠決定把中心筒十字撐
割掉。
(2)中心筒迎風(fēng)面由于沖刷磨損而出現(xiàn)孔洞，
有可能造成氣流短路不繞簡體旋轉(zhuǎn)而直接抽走，影
響分離效率。在每次檢修時，都作為重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)
孔洞及時修補(bǔ)。
(3)連接板斷裂引起中心筒上口內(nèi)翻變形，原
因主要是中心筒固定方式不對，沒有考慮受熱膨脹
問題。中心筒在高溫環(huán)境下工作，受熱脹冷縮影響，
在熱應(yīng)力作用下，很容易引起連接板拉斷現(xiàn)象，對此
應(yīng)引起足夠的重視，及時采取修補(bǔ)、加強(qiáng)固定措施，
每次都做為檢查的重點(diǎn)，中心筒上沿法蘭在澆注料
里面固定，運(yùn)行中出現(xiàn)掉落的幾率不大。
嘗試了3種中心筒安裝方式。
1)焊接固定式。采用4根直板和4根斜板焊接
固定在鋼架上。因未考慮熱膨脹，在實際使用中多
會在承重部位發(fā)生斷裂，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全運(yùn)行。
2)連接板和吊鉤聯(lián)合式。采用4根直板和4根
斜板焊接固定在鋼架上，然后再用l6根 14的耐
熱鋼筋拉鉤斜吊固定；這種安裝方式在運(yùn)行中的膨
脹能力也沒得到很好的解決，導(dǎo)致吊鉤拉斷或擠壓
簡體使筒體變形。
3)固定方式。即自由吊掛式。最上部的法蘭
是承重件需要進(jìn)行加固處理，在吊掛安裝中使用。
在中心筒中心校好后，利用自制的8個耐熱鋼托架
焊接在圓形承重梁上作支撐點(diǎn)，安裝時將中心筒上
部肋板水平放置在耐熱鋼托架上即可，需要注意的
是在支座上及簡體上應(yīng)敷設(shè)10 mm厚的保溫棉，防
止傳熱引起鋼架上的焊縫強(qiáng)度降低和保證簡體自由
膨脹。托架與中心筒不焊接，可以使筒體上、下左右
自由膨脹，不發(fā)生變形、歪斜和連接板斷裂現(xiàn)象。
(4)中心筒嚴(yán)重?fù)p壞后的更換方案。
1)如果中心筒更換和旋風(fēng)分離器大修一塊進(jìn)
行，選擇從一側(cè)分離器的直段開一個1．8 m見方的
孔洞，便于新、舊中心筒的進(jìn)出。如果單純更換中心
筒，選擇從混合室的側(cè)墻扒開一個1．8 ITI見方的孔
洞，用于新舊中心筒的進(jìn)出。
2)中心筒的起吊方案。第1次更換中心筒時，
由于技術(shù)和設(shè)備條件都不具備，用3臺5 t、6 m的手
拉葫蘆串聯(lián)起來，完成了起吊任務(wù)。后來購置了1
臺3 t的小絞車，在爐本體上制作了專門的起吊架用
于起吊中心筒。
3)校中心筒中心的方法。在中心筒上沿四周
直徑方向均布焊接4根長度適當(dāng)?shù)陌彖F，根據(jù)上方
圓形承重梁的內(nèi)徑尺寸，在每根板鐵上豎直焊接1
根鋼筋作為導(dǎo)軌(相對的2根鋼筋(下轉(zhuǎn)第49頁)
第7期 肖粵東：輪葉接力器故障原因分析及處理 ·49·
際情況，廣東粵電青溪發(fā)電有限責(zé)任公司決定采取
保守、可靠的排除故障方法：鎖定槳葉調(diào)速器主配壓
閥，封閉輪葉操作系統(tǒng)的油路，使調(diào)速器以定槳方式
運(yùn)行。
通過多次開機(jī)試驗，機(jī)組輪葉未出現(xiàn)不穩(wěn)定的
現(xiàn)象。
5 結(jié)論
1機(jī)調(diào)速器定槳運(yùn)行半年后，按機(jī)組檢修計
劃，廣東粵電青溪發(fā)電有限責(zé)任公司對 1水輪發(fā)電
機(jī)組進(jìn)行了擴(kuò)大性大修。當(dāng)?shù)醭鲛D(zhuǎn)輪體對輪葉接力
器進(jìn)行解體檢查時，發(fā)現(xiàn)輪葉接力器活塞缸體嚴(yán)重
拉傷。證明了故障原因分析和判斷都是正確的，采
取的處理措施及時、有效，既保證了水輪發(fā)電機(jī)組的
正常運(yùn)行，又防止了設(shè)備缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大，在其他機(jī)
組發(fā)生類似故障時可有所借鑒。
(編輯：劉芳)
作者簡介：
肖粵東(1971一)，男，廣東梅州人，助理工程師，從事水
輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器檢修方面的工作。
< > ●<> ● <> ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●< > ●0 ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●<> ●
(上接第40頁)間距等于圓形鋼架的內(nèi)徑)，在起吊
中心筒時起導(dǎo)向定心作用，既方便快捷又準(zhǔn)確實用。
4)固定方案。通過幾次改進(jìn)，最終采用自由吊
掛式。
(5)為了提高分離器效率對中心筒的改造方
案。由于煙氣在中心筒與壁面之間運(yùn)動，中心筒插
入深度直接影響分離器性能，隨著中心筒長度的增
加，分離器效率會逐步提高。中心筒插入分離器的
深度對分離效率和阻力都有顯著影響：若插入過短，
易造成煙氣短路，分離效率降低；若插入過深，造成
二次夾帶，也使分離效率下降。
從東風(fēng)電廠中心筒安裝情況可以看出，爐膛出
口的煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器后上半部分環(huán)繞中心筒作
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其中的灰?？侩x心力分離下來；下半部的
煙氣在上半部的帶動下有一部分做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，大部
分從中心筒被直接抽走。在原有基礎(chǔ)上，通過加長
中心筒的長度來提高分離器的效率，從而降低混合
室溫度，保護(hù)過熱器，降低過熱器和省煤器的磨損，
降低飛灰可燃物。
經(jīng)過討論、查閱技術(shù)資料并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，
制訂了中心筒改造方案。根據(jù)設(shè)計規(guī)范，東風(fēng)電廠
分離器進(jìn)口寬度為0．89m，分離器直徑為3．1 m，排
氣管直徑1．5m，均在設(shè)計規(guī)范之內(nèi)。
一般要求鍋爐中心筒插入深度為人口管高度的
3／4。由于東風(fēng)電廠中心筒的安裝位置高，爐膛出口
高度為2．4m，2m高的中心筒在分離器中的有效插
入長度只有1．3 m，根據(jù)計算確定將旋風(fēng)分離器中
心筒的下段加長400 mm進(jìn)行改造，以便提高分離效
率。中心筒加長段的材料采用更換下來的舊中心
筒，并在外側(cè)增加1道橫加強(qiáng)肋和4道豎肋，防止中
心筒出現(xiàn)裂紋、變形。2008年在東風(fēng)電廠流化床鍋
爐上成功實施。
改造時需要注意的問題：
(1)中心筒加長后，煙氣的阻力會有所增加，需
要考慮引風(fēng)機(jī)的富余量。東風(fēng)電廠的引風(fēng)機(jī)富余量
大，改造后能滿足滿負(fù)荷的需求。
(2)分離效率增加后，返料量會有所增加，如果
返料風(fēng)壓高于風(fēng)室風(fēng)壓，運(yùn)行人員需要及時調(diào)整鍋
爐負(fù)荷，防止返料器堵塞。
5 改進(jìn)后的效果
中心筒結(jié)構(gòu)改造后，強(qiáng)度得到了明顯提高。固
定連接方式改變后，沒有出現(xiàn)連接板斷裂及上口變
形的現(xiàn)象，保證了流化床鍋爐的安全運(yùn)行。
2008年，對中心筒進(jìn)行了加長改造后，正常運(yùn)
行時引風(fēng)機(jī)能滿足需要，混合室煙氣溫度明顯降低
(由930~C降為830~C左右)，返料量增加后帶負(fù)荷
能力明顯增強(qiáng)。
6 結(jié)束語
中心筒作為循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件，由于
其工作環(huán)境惡劣，運(yùn)行中易出現(xiàn)變形、磨損損壞等故
障，影響了鍋爐的安全運(yùn)行。通過認(rèn)真仔細(xì)地分析
中心筒運(yùn)行中存在問題的原因，采取了上述改進(jìn)措
施。中心筒改進(jìn)后，提高了分離效率，也提高了強(qiáng)
度，在東風(fēng)電廠的4臺流化床鍋爐上取得了良好的
使用效果。
(編輯：白銀雷)
作者簡介：
馮長青(1968一)，男，河南新密人，工程師，從事電廠技
術(shù)管理方面的工作。

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