新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責任公司本期擴建工程裝設(shè)兩臺440t/h循環(huán)流化床鍋爐,是*臺135MW、一次中間再熱的循環(huán)流化床鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式,使鍋爐內(nèi)的床料在一次風、二次風的作用下處于流化狀態(tài),并實現(xiàn)爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和爐膛外的外循環(huán),從而實現(xiàn)往復(fù)循環(huán)燃燒。鍋爐總風量約為145kg/S,循環(huán)介質(zhì)含有:煤粒(粒徑≤7mm)、砂子(粒徑≤0.6mm)、啟動用原床料(zui大粒徑小于3mm)及石灰石。這些物料在一、二次風和高壓硫化風的作用下具有較強的流體性質(zhì)狀態(tài),因而使循環(huán)介質(zhì)具有較大的沖擊力和摩擦力。
循環(huán)流化床鍋爐的測溫元件是熱控保護及自動調(diào)節(jié)中重要的一次檢測元件,它的安裝方式直接影響著它的檢測效果和使用壽命,也關(guān)系著系統(tǒng)的正常運行。以往我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn):在煤粉管道、煙風及風粉混合物介質(zhì)管道及設(shè)備上安裝的測溫元件,在常規(guī)的垂直安裝方式下,由于介質(zhì)沖擊力不可能得到分解,*作用在測溫元件上,而使其發(fā)生變形彎曲,致使010元件(溫度計芯)斷裂無法監(jiān)測溫度,甚至造成保護動作,影響機組的正常運行。即便在管道內(nèi)壁上裝有保護套管,還會造成保護套管彎曲變形,無法進行測溫元件的更換安裝。
為避免此類現(xiàn)象的發(fā)生,我們對測溫元件的安裝技術(shù)進行分析,發(fā)現(xiàn)測溫元件的安裝角度對其使用壽命起著決定性的作用。測溫元件與介質(zhì)流向成一定夾角安裝,可以使之受到的介質(zhì)沖擊力得到分解,這對提高測溫元件的使用壽命取得了良好的效果。這個過程可用受力分析及三角函數(shù)計算來描述。
1、分析計算
下面以135MW機組硫化床鍋爐回料管道上安裝的測溫元件為例,對其進行受力分析,以說明問題。由于測溫元件的彎曲變形主要是介質(zhì)沖擊力導(dǎo)致的結(jié)果,故只需對測溫元件所受沖力的作用進行分析,無須考慮其他次要因素。
為了使測溫元件受到的沖擊力得到分解,以減小沖擊力的作用,就必須考慮測溫元件于管道的中心線成一定的夾角安裝。(如圖一所示)
測溫元件與管道的中心線成θ角,沖力方向為介質(zhì)流向,則作用在測溫元件上的介質(zhì)沖力F可以被分解為兩個分力FX和FY,可以看出,F(xiàn)Y是導(dǎo)致測溫元件變形的作用力,F(xiàn)X是介質(zhì)對測溫元件的摩擦力。介質(zhì)沖力F與導(dǎo)致測溫元件變形的分力FY之間的關(guān)系為:FY=F·Sinθ。
根據(jù)上述關(guān)系,其受力分析如下:(如圖二所示)
1.當θ=900時,即測溫元件垂直于管道的中心線安裝,則Fy=F·Sin900,由于Sin900=1,故FY=F,此時導(dǎo)致測溫元件變形的分力FY為zui大值。
2.當θ由900趨近于00時,則Sinθ值由1趨近于0,F(xiàn)Y=F·Sinθ由zui大值F趨近0。即:測溫元件與管道中心線的夾角θ越小,導(dǎo)致測溫元件變形的作用力FY越小。
3.當θ角為00時,Sin00=0,則FY=F·Sinθ=0.即測溫元件平行于管道的中心線安裝時,導(dǎo)致測溫元件變形的力FY為0,測溫元件只受介質(zhì)摩擦力FX的作用,這種狀態(tài)由于受安裝條件的限制不可能實現(xiàn),故不需考慮。
為了使安裝的可行性不受到太大的影響,又能使介質(zhì)沖力得到充分的分解,宜采用“順介質(zhì)流向與管道的中心線成300~450夾角安裝測溫元件”,其受力效果為:
當θ=30°時,FY=F·Sin30°=0.5F;
當θ=45°時,FY=F·Sin45°=0.707F;
此時,測溫元件受到的介質(zhì)沖擊力被分解了約一半,另一部分是介質(zhì)對它造成的摩擦力.對于煤粉、風粉混合物等摩擦系數(shù)較大的介質(zhì),還應(yīng)加裝保護套管,以防測溫元件磨損。這樣,測溫元件可長期使用而不會遭到損壞。另外,順介質(zhì)流向與管道的中心線成300~450夾角安裝測溫元件,能使在管道上開孔取源、焊接及熱處理等工作順利進行,具備安裝的可行性條件,并能避免介質(zhì)堆積和局部堵塞。
2、結(jié)論
綜合上述計算分析結(jié)果,建議:“在煤粉管道、煙風及風粉混合物等介質(zhì)沖擊力較大的管道及設(shè)備上安裝測溫元件時,測溫元件應(yīng)與管道的中心線成30°~45°夾角安裝,這種安裝方式可以使測溫元件受到的介質(zhì)沖擊力得到有效分解分解,且對于摩擦系數(shù)較大的介質(zhì)還應(yīng)加裝保護管以防測溫元件磨損”。
3、結(jié)束語
在介質(zhì)沖擊力較大的位置,若仍采用“垂直安裝”的方式,測溫元件的損壞率高達70%以上,使用壽命不超過兩個月。于是在新鄉(xiāng)135MW機組流化床鍋爐的安裝過程中,我們據(jù)流化床鍋爐的特點與鍋爐廠的專家分析論證后,經(jīng)鍋爐廠同意,將這種安裝技術(shù)應(yīng)用在流化床鍋爐的燃燒室密相區(qū)、燃燒室出口、回料管及旋風筒料腿等處,結(jié)果十分理想,自2002年10月鍋爐點火啟動至今,未發(fā)生過測溫元件變形損壞現(xiàn)象。
參考文獻
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