山西省焦炭集团益达化工股份有限公司 032000
摘要：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。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
引言
电厂的锅炉是锅炉厂生产的65t/h循环流化床锅炉，在检修时对J阀尺寸进行了精确的测量，通过对不同负荷下J阀运行情况的分析，发现J阀流化风系统存在节流损失过大的问题。提出了针对性的改造方案，并对J阀风量的控制方式进行了调整，达到了显著的节能效果。
1风帽的类型
风帽的形式多种多样，主要常见的可分为以下几种：蘑菇状（或菌状）风帽、钟罩式风帽、定向风帽以及伞状、柱状等其它类型的风帽。
1.1蘑菇状风帽
蘑菇状风帽直径较小，多为40～50mm，风帽小孔采用侧向开孔。蘑菇状风帽布风均匀性较好，流化质量优良，但其布置密度较大，间距小时易产生对吹磨损，加上国内流化床锅炉的煤粒度一般都是宽筛分的，导致磨损现象严重。
另外，送风风压在运行中会产生波动，常常出现床料通过风帽孔回吸进入风室的现象，造成风室积渣；风室积渣后，又会使床压波动加剧，影响布风均匀性；风室积渣又会结焦危及锅炉的安全运行。风室积渣通过风帽孔吹入炉内时会卡住风帽小孔，导致风帽堵孔、通风不足而过热烧坏。基于以上问题，新投运的锅炉和老锅炉改造时大都对这种风帽进行了改造。
1.2钟罩式风帽
钟罩式风帽是一种新型的节能风帽，许多改造炉趋向于用钟罩式风帽代替蘑菇状风帽。钟罩式风帽具有以下优点：
一是耐磨性好：钟罩式风帽孔径较大，设计间距大可有效防止风孔对吹，减少磨损；铸造工艺先进，采用优质耐热合金钢，使用寿命较长；
二是安装更换方便：该风帽采用迷宫布置，风帽与中心管之间保持0．5～1mm间隙，用手插拔即可装卸，并且更换时耐火材料不损坏，大大降低维修成本；
三是有利于排大渣：风帽之间距离较大，大块渣不会卡在风帽之间，运行周期再长不会沉积大渣，保持锅炉流化正常。
2循环流化床锅炉风帽存在的问题及原因
2.1风帽头磨损
这种情况的磨损为我厂最普遍的磨损形式，经过多年来的检查摸索，多发于以下部位：炉膛左右侧墙往中心方向数起6排以内，前后墙往中心方向数起2排以内；炉膛后墙高温灰返料口出口呈扇形分布；炉膛给煤口出口延长线上。主要原因是炉膛结构形式所致，如一次风后墙进风、返料口的布置、进煤口的布置，二次风口的布置等因素，造成布风板某些区域存在压差，在压力较低的地方大量床料翻滚，对风帽进行磨损。
2.2风帽头发生烧损碳化
按照多年检查情况来看，风帽头发生烧损碳化的情况相对较小：①采用的材质等级较高，耐温性能较好；②风帽内有流动的一次风对风帽头进行冷却降温。但仍存在个别情况。风帽头小孔被小块床料堵塞后，风帽头存在冷却不足烧损情况。
2.3风帽及芯管断裂脱落
风帽除了上述磨损碳化的情况外，也存在因为安装工艺、焊接质量等问题，出现风帽头脱落、芯管断裂的情况，导致布风板漏渣事故。
2.4堵塞、结焦的主要原因：
（1）小直径柱状型风帽风帽体上有24个Φ8mm的水平小孔，每个风帽的小孔都要和周围相邻风帽的小孔相互“对吹”，由于风帽受加工精度所限，每个孔的位置、大小和气流速度都有一定的偏差，势必会有一部分动能较大的细小床料克服小孔阻力后进入到风帽体内部。如果进入风帽体的细小颗粒不能及时被排除或者积存在小孔周围，便容易造成高温结焦。小孔一旦堵塞，就会形成局部流化不良、风帽局部炭化或炉内局部结焦。
（2）在返料口、喷煤口附近以及四周靠近炉墙部分的风帽，当大量物料波动抛下时，瞬间局部压力会超过布风板上（风帽出口）压力，造成部分床料反冲进入帽体内部，造成堵塞、结焦。
3解决措施
3.1做好停炉检查
每次停炉时，必须按停炉要求对锅炉进行全面检查，炉膛内底料要进行放空，对炉膛内风帽进行全面检查，查看风帽孔是否堵塞、风帽头是否磨损、风帽连接杆是否磨损等，发现堵塞时，要及时进行疏通，磨损较为严重时，要及时进行更换。风帽浇注料出现部分脱落，应该及时对其恢复，否则将会增大风帽的磨损，降低风帽的使用寿命，进而影响炉膛的流化质量，影响锅炉稳定运行。
3.2控制入炉煤粒度
入炉煤粒度的大小直接影响着炉膛内的流化情况，大煤块大量进入流化床，会在床体中沉积形成死滞区，破坏正常的流化状态，使炉内温度场不均匀，造成床温局部过低或过高，造成局部结焦，如果温度过高，高于风帽的熔点，造成风帽流化，被迫停炉。所以循环流化床锅炉的安全运行要求有良好的燃烧破碎、筛分系统，以保证进入流化床的煤粒在要求的颗粒度0～13mm范围内，以保证炉膛内流化稳定及床温平恒。
3.3运行维护
锅炉在运行中应保持每台给煤机给料的均匀性，防止局部给煤量过大而产生压力波动，使物料反冲入风帽内，造成风帽堵塞。同时还应保持返料器高压流化风的风压相对稳定，确保外循环物料均匀的进入炉内，避免物料反冲入风帽内。
4锅炉风帽改造可行性分析
4.13号锅炉带4孔螺牙钟罩式风帽改造分析
4.1.1方案一分析
（1）3号锅炉风帽数量522个，比1号、2号锅炉多13个，横向间距同样是67.5mm，每个小风帽开孔6个小孔，外罩孔径Φ13.3mm，则每个小风帽出口截面积为F1=（13.3÷2）2×3.14×6=8.33×10-4m2，所有小风帽出口总截面积为F。=522×F1=0.4349m2。则小风帽的出口风速为V=Q÷3600×F。=33.97m/s；比改造前风速增加3.85m/s；与1号、2号锅炉风帽出口风速34.84m/s接近。
（2）改造后的风帽与1号、2号锅炉风帽一致，通过1年来的运行观察，1号、2号锅炉风帽运行良好，布风均匀，表面基本没有磨损。
4.1.2方案二分析
（1）调整风帽底部限位螺母后，风帽小眼按图纸要求进行对冲布置，将减小风帽的冲刷磨损。
（2）风帽内芯顶部加装盖板后，每个风帽的流通阻力一致，将提高布风的均匀性，同时减少风帽小眼的磨损。
（3）3台锅炉风帽统一后，便于检修和维护，同时可以减少备用材料的库存。
4.2导向风帽改造分析
将1号、2号锅炉导向风帽改为6孔带螺牙的钟罩式风帽后，整个炉膛风帽型号和参数一致，布风更加均匀。目前改造后已运行1年，放渣口四周浇注料完好，放渣管没有发生严重磨损现象，同时排渣顺畅。
结语
在设计一台循环流化床锅炉的风帽时，应根据实际情况（如燃料种类等），反复比较几种类型的风帽，选取最佳的风帽型式、阻力、材质及风帽小孔直径，以保证锅炉安全经济地运行。
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