任富強(qiáng)，殷延星，喬麗娟

(河南煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

豫西某企業(yè)有煤粉鍋爐三臺(tái)，額定負(fù)荷均為130 t/h，原設(shè)備采用光管雙列省煤器。自2001年投產(chǎn)以來，隨著使用時(shí)間的增長，省煤器換熱效果逐漸降低，出口水溫由原來的249℃最低降低到210℃左右，排煙溫度由原來的147℃上升到220℃左右。根據(jù)實(shí)際情況，該廠有關(guān)技術(shù)人員查閱大量資料，經(jīng)過慎密核算，在2012年開始，逐步對(duì)三臺(tái)鍋爐省煤器進(jìn)行了技術(shù)改造。其中，2號(hào)鍋爐原光管省煤器更換為鰭片管省煤器，于2012年10月29日改造完成，投入使用。從幾個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行來看，達(dá)到了預(yù)期的效果，對(duì)同類型鍋爐具有較好的借鑒作用。

1 概述

該企業(yè)2#鍋爐是東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的DG130/3.82－9型鍋爐，因?yàn)殄仩t實(shí)際使用的尾部受熱面面積低于熱力計(jì)算書的面積，幾年來由于各種因素使尾部排煙溫度慢慢變化升高到現(xiàn)在溫度;目前2#鍋爐現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)與原設(shè)計(jì)值差別較大:爐蒸發(fā)量低于額定值25 t/h，省煤器出口水溫低于設(shè)計(jì)值約25℃，排煙溫度高于設(shè)計(jì)值約78℃。為了改變2#鍋爐現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)與原設(shè)計(jì)值差別較大的狀況(省煤器出口水溫低、鍋爐排煙溫度高)，擬對(duì)鍋爐本體的省煤器進(jìn)行改造。

降低鍋爐排煙溫度的措施很多，一般有增加省煤器換熱面積、調(diào)整燃燒中心位置、合適的煤粉細(xì)度、調(diào)配燃料在設(shè)計(jì)范圍、給水溫度再設(shè)計(jì)范圍等方面，其中設(shè)法增加省煤器換熱面積是切實(shí)可行的一項(xiàng)。

省煤器可分為鑄鐵省煤器和鋼管省煤器，大中容量的鍋爐廣泛采用鋼管省煤器。鋼管式省煤器是由許多呈錯(cuò)列或順列布置的蛇形管與進(jìn)、出口聯(lián)箱組成。大部分的省煤器都采用光管式受熱面，隨著鍋爐技術(shù)的不斷進(jìn)步，鰭片管式省煤器越來越多的應(yīng)用于鍋爐裝置中。

2 原因分析

根據(jù)該企業(yè)2#鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀，鍋爐排煙溫度升高的主要原因就是省煤器換熱效果降低。因?yàn)樵∶浩魇軣崦孢^少，使得省煤器吸熱量過低，運(yùn)行參數(shù)達(dá)不到正常參數(shù)，按常規(guī)要求省煤器應(yīng)該有17% ～25%的沸騰度，由于達(dá)不到沸騰度，使低溫水經(jīng)過汽包水冷壁，由水冷壁進(jìn)行吸收熱量，因?yàn)閭鳠嵯禂?shù)一定，造成水溫和沸騰度過低，為了保證鍋爐負(fù)荷要求，在鍋爐運(yùn)行過程中向爐膛內(nèi)不斷增添燃料，通過增加燃煤量才能達(dá)到運(yùn)行參數(shù);按照現(xiàn)有使用煤種計(jì)算，每臺(tái)鍋爐的耗煤量比原來多增加450 kg/h，每天多耗煤達(dá)十余噸，因耗煤量升高，使得煙氣熱焓升高，但是過熱器和空氣預(yù)熱器換熱面面積都是一定的，因此過熱器、空氣預(yù)熱器吸收熱量是一定的，而省煤器因?yàn)槊娣e不夠吸收不了多余熱量，使得尾部排煙溫度逐步升高。

實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行過程中的主給水化驗(yàn)SiO2含量偏高(見表1)，原設(shè)計(jì)中SiO2含量為20 mg/L，這樣可以判斷水冷壁、過熱器、省煤器管子內(nèi)壁都有結(jié)垢，降低了傳熱系數(shù)，使之吸熱效果降低，這也是尾部排煙溫度升高的主要原因之一。

表1 SiO2含量分析

針對(duì)2#鍋爐的運(yùn)行狀況，可以判斷:排煙溫度升高主要是由以上幾條造成的。

3 改造實(shí)施

3.1 改造原則

根據(jù)以上分析和省煤器的作用可知，導(dǎo)致2#鍋爐省煤器出口水溫低、鍋爐排煙溫度高的主要原因是給水在省煤器中吸熱不足。因此，必須增加省煤器的受熱面積。

因?yàn)樵∶浩魃咝喂芄芟凳请p排光管設(shè)計(jì)，由Φ32 mm×4 mm鋼管彎制而成，共上、下二組，與空氣預(yù)熱器是交叉布置，蛇形管管系為順列布置，在上下級(jí)省煤器的上兩排和彎頭處分別裝有防磨片和防磨蓋板以防止飛灰磨損;上下兩級(jí)省煤器進(jìn)出水管用Φ 76 mm×4 mm的4根管子相連，省煤器的全部重量支撐在尾部構(gòu)架上。

保證上、下兩級(jí)省煤器蛇形管管系的進(jìn)水集箱位置不變，出水集箱位置提高;其主要材料的材質(zhì)和規(guī)格不變;空心粱安裝位置不動(dòng);在不影響安裝的情況下，采用原來管系的支撐架。

3.2 改造措施

針對(duì)該省煤器的結(jié)構(gòu)條件，在保證省煤器安全運(yùn)行和改造原則要求的條件下，將原光管式改為鰭片式省煤器，由于鰭片管省煤器的受熱面得到了較大擴(kuò)展，可充分降低排煙溫度。①上級(jí)省煤器，上部鰭片式省煤器的上部增加二圈管排，橫向排數(shù)為30，橫向節(jié)距100，縱向排數(shù)為40，縱向節(jié)距為45。②下級(jí)省煤器，下級(jí)鰭式省煤器的上部增加二圈管排，橫向排數(shù)為30，橫向節(jié)距100，縱向排數(shù)為24，縱向節(jié)距為45。③上下級(jí)省煤器的上二排和彎頭處分別安裝不銹鋼防磨蓋板可以防止飛灰磨損。④集箱位置不動(dòng)，重新制作。⑤省煤器由順排改為錯(cuò)排式。⑥管系的上部原設(shè)計(jì)的鰭片改造成不銹鋼防磨罩，達(dá)到減少積灰的目的。

在原來省煤器的基礎(chǔ)上通過增加受熱面面積可以解決達(dá)到降低排煙溫度的目的，根據(jù)鍋爐總圖和省煤器布置圖，在上下級(jí)省煤器上部增加面積后，空氣預(yù)熱器和省煤器之間的檢修空間基本不變。

3.3 相關(guān)計(jì)算

省煤器改造前技術(shù)參數(shù):①管子規(guī)格:Φ32 mm×4 mm;②原設(shè)計(jì)上級(jí)省煤器受熱面面積為828.55 m2;③原設(shè)計(jì)的下級(jí)省煤器受熱面面積為458.15 m2。

省煤器改造后技術(shù)參數(shù):改造后上、下級(jí)省煤器受熱面面積分別為1352.8 m2和862.58 m2。

鍋爐在正常運(yùn)行情況下，環(huán)境溫度為20℃，扁鋼面積按照35%實(shí)際面積計(jì)算，得到的排煙溫度為129℃，可以保證排煙溫度在夏季低于150℃，冬季高于130℃。具體如表2所示。

表2 改造前后設(shè)計(jì)參數(shù)

通過上述熱力計(jì)算結(jié)果來看，省煤器出口溫度降低36℃以上，其尾部排煙溫度下降31℃。

3.4 改造前后受熱面積比較

改造前后多熱面積比較見表3。

表3 改造前后多熱面積比較

3.5 鍋爐熱力計(jì)算分析

根據(jù)鍋爐運(yùn)行記錄排煙溫度187～203℃，偏高。當(dāng)煤種變化熱值降低，排煙溫度又會(huì)升高。為此宜增加省煤器受熱面積，由原光管受熱面積高溫段779 m2增加到1179 m2，低溫段452 m2增加到703 m2，改造后排煙溫度135℃，符合要求。改造后受熱面積增加后省煤器吸熱量增加，出口水溫相應(yīng)升高，還存在欠熱，運(yùn)行安全性完全得到保證。省煤器采用鰭片式管束后，改變了省煤器管間煙氣的流場(chǎng)，使煙氣對(duì)管壁的磨損速度降低原來的20% ～30%，靠近省煤器管壁的煙氣中飛灰濃度降低1/3左右，大大減輕了管壁的磨損，延長了省煤器的耐磨壽命。改型后鍋爐燃料量適當(dāng)降低，改型后蒸發(fā)量沒有變化，水流通截面基本沒有變化。

省煤器改造后需要煮爐，在煮爐過程中通過加藥，來消除結(jié)垢，使得SiO2含量達(dá)到規(guī)程要求，保證結(jié)果不大于20 mg/L。

4 改造效果

4.1 改造后運(yùn)行情況

2#鍋爐于2012年7月26日停運(yùn)，進(jìn)行包括省煤器、除塵器、輸灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)的綜合改造，于10月29日2#鍋爐開始煮爐，11月5日正式投入運(yùn)行，到目前為止已經(jīng)運(yùn)行幾個(gè)月。運(yùn)行期間，鍋爐達(dá)到了滿負(fù)荷130 t/h，各項(xiàng)參數(shù)基本達(dá)到改造要求，現(xiàn)將運(yùn)行狀況總結(jié)如下:①改造后省煤器吸熱量增加，出口水溫到達(dá)了251℃，排煙溫度由245℃降低至167℃，基本滿足了包括電袋除塵器在內(nèi)的鍋爐整體運(yùn)行要求，同時(shí)也降低了鍋爐煤耗，達(dá)到了節(jié)能的效果。同時(shí)，省煤器采用鰭片式管束后，改變了省煤器管間煙氣的流場(chǎng)，使煙氣對(duì)管壁的磨損速度降低，靠近省煤器管壁的煙氣中飛灰濃度降低1/3左右，大大減輕了管壁的磨損，延長了省煤器的耐磨壽命。改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)照見表4。

表4 改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)照表

4.2 經(jīng)濟(jì)效益核算

2#鍋爐改造后，鍋爐負(fù)荷由原105 t/h提高至130 t/h，增加了25 t/h，同時(shí)排煙溫度由原245℃降至167℃，省煤器出口水溫由原來230℃提高至251℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值:排煙溫度每升高15～20℃，排煙溫度熱損失將增加1%，可推算出改造后鍋爐效率提高了4%，煤耗降低了6.59 kg/t。計(jì)算煤價(jià)為350元，運(yùn)行時(shí)間按8000 h，鍋爐平均負(fù)荷為125 t/h計(jì)算，僅此一項(xiàng)，改造后年節(jié)約費(fèi)用:350×6.59×125×8000÷1000≈230萬元。

5 結(jié)語

通過改造解決運(yùn)行中存在的問題后鍋爐惡性循環(huán)變?yōu)榱夹匝h(huán)，燃燒工況改變，鍋爐熱效率提高，耗煤量降低，使尾部排煙溫度降低到145℃左右，達(dá)到了鍋爐改造的要求。最終實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的，直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益顯著，值得相關(guān)企業(yè)結(jié)合實(shí)際推廣利用。