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        提高活動式注汽鍋爐熱效率*

        2015-08-07 02:26:04王雪梅遼河油田公司冷家油田開發(fā)公司
        石油石化節(jié)能 2015年2期
        關(guān)鍵詞:清灰爐體風門

        王雪梅(遼河油田公司冷家油田開發(fā)公司)

        冷家油田冷活4 注汽站使用額定蒸發(fā)量9.2 t/h的活動式注汽鍋爐,運行最大排量為9 t/h,額定注汽壓力為17 MPa,完成注汽量4.9×104t/a。在注汽干度75%的情況下,鍋爐的熱效率為77%(額定熱效率85%),燃油單耗達到58.9 kg/t,已超出規(guī)定燃油單耗不大于56 kg/t的范圍。鍋爐熱效率降低,急需改進。

        1 原因分析

        1.1 爐體保溫損壞

        為了分析鍋爐熱效率的影響因素,在冷活4 注汽站設(shè)立監(jiān)測站,分別對鍋爐的不同部位設(shè)立監(jiān)測點進行監(jiān)測。 通過對鍋爐運行實際情況及鍋爐狀況測試分析,鍋爐輻射段局部存在不同的保溫破損現(xiàn)象,局部出現(xiàn)高溫區(qū),溫度高達85 ℃左右;爐膛上部溫度普遍高于下部溫度,而且在接箍處溫度明顯偏高,部分爐釘位置溫度高達100 ℃以上,已超過國家標準規(guī)定的最高70 ℃指標。鍋爐對流段上部整體表面平均溫度在70 ℃左右,但在焊縫及鉸接處出現(xiàn)異常高溫區(qū),最高點溫度達179 ℃以上;部分換熱面雖符合遼河油田公司規(guī)定,但已超過國家標準GB/T 10180—2003 《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》[1]、TSG G0003—2010 《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》[2]的要求。鍋爐過渡段的平均溫度在115 ℃左右,實測局部高溫點達到了159 ℃,已超過《遼河油田公司熱注系統(tǒng)管理規(guī)定》的要求。

        經(jīng)測試分析:鍋爐外表面溫度不均勻,輻射段、對流段及過渡段均存在保溫缺陷,造成局部位置溫度過高,最高點溫度高達200 ℃,超溫嚴重;鍋爐輻射段外表面平均溫度在55~90 ℃左右,對流段平均溫度在55~120 ℃,爐體上半部分外表面平均溫度高于下半部分20 ℃左右。這些都超過了國家標準及遼河油田公司要求,占總熱損失1.28%~1.65%。

        1.2 過量空氣系數(shù)大

        根據(jù)燃燒過程的不同,合理的配風對促進爐內(nèi)高效燃燒是很重要的。燃燒系統(tǒng)的配風由風門連桿調(diào)節(jié)風門開度來控制,助燃空氣量不合理而產(chǎn)生過多的剩余空氣會從鍋爐內(nèi)帶走大量的熱量,隨煙氣排放到大氣中,熱損失增大,降低了鍋爐的熱效率(圖1)。鍋爐排煙溫度達到230 ℃,過量空氣系數(shù)1.6,燃油單耗達到58.9 kg/t,熱效率下降至77%。

        圖1 不同過量空氣系數(shù)下鍋爐熱效率與排煙溫度的關(guān)系

        1.3 對流段積灰多

        目前注汽鍋爐使用燃料主要以原油為主,原油經(jīng)過燃燒產(chǎn)生煙塵、焦體及鐵銹等灰垢,灰垢的導熱系數(shù)為0.418 W/(m·℃),大約為鋼板導熱系數(shù)的1/450~1/750。這些灰垢如不及時清理,會聚集在對流段翅片管、輻射段爐管、爐襯等位置,嚴重影響鍋爐的熱效率。經(jīng)現(xiàn)場測試,灰垢的存在使傳熱損失率高達30%以上,排煙溫度上升。煙溫每升高15~20 ℃,熱效率降低1%。每2 井次就可達230 ℃以上,排煙熱損失10%以上。由此可見,灰垢的存在使設(shè)備達不到設(shè)計熱效率,造成能源的極大浪費,及時清灰是提高鍋爐熱效率的關(guān)鍵。因此,規(guī)定排煙溫度大于220 ℃必須清理對流段積灰。

        2 提效措施

        2.1 更換爐體保溫

        對鍋爐輻射段保溫效果差的不合格高溫區(qū)采用“硅酸鋁纖維平鋪交錯技術(shù)”進行保溫層更換,并進行硅酸鹽水泥涂料噴涂以降低熱損失,使輻射段外表溫度由平均84.9 ℃(局部溫度達到96 ℃)降低到平均溫度55.8 ℃。消除對流段焊縫及鉸接處,以及對流段中部出現(xiàn)的異常高溫區(qū),修復加固保溫層降低表面溫度,減少熱損失,使對流段外表溫度由平均70 ℃(最高點溫度達179 ℃以上)降低到平均溫度52 ℃。對過渡段底部硬保溫損壞進行重新澆筑,并對兩側(cè)軟保溫層修復加固,降低過渡段表面溫度,減少熱損失,使過渡段外表溫度由平均115 ℃(最高點溫度達159 ℃以上)降低到平均溫度88.2 ℃。

        對鍋爐損壞的保溫層進行了更換,并對更換保溫層后的爐體溫度進行了定期監(jiān)測(表1)。通過對鍋爐爐體不合格保溫層進行維修和更換,使爐體外表面溫度下降了10~15 ℃,達到了遼河油田公司熱注系統(tǒng)管理規(guī)定:輻射段溫度小于80 ℃,對流段溫度小于80 ℃,過渡段溫度小于100 ℃,減少了爐體外表面散熱損失,提高了鍋爐的熱效率。

        2.2 合理調(diào)整過量空氣系數(shù)

        針對配風比不合理的情況,進行適時調(diào)整,減少排煙損失。監(jiān)測過量空氣系數(shù),通過調(diào)節(jié)風門連桿來改變風門開度控制助燃空氣量,降低過量空氣系數(shù),降低排煙溫度。為此,進行現(xiàn)場測試,找出風門開度、鼓風機供風量最佳的配合參數(shù),以確定合理的過量空氣系數(shù)來降低排煙容積,滿足鍋爐在最佳燃燒狀態(tài)下運行,達到節(jié)能降耗的目的。

        表1 冷活4 注汽站措施實施后爐體表面溫度監(jiān)測 ℃

        表2 過量空氣系數(shù)測試

        由表2 可知,鍋爐排量一定時,風門開度80%、鼓風機頻率43.5 Hz,過量空氣系數(shù)、排煙溫度達到最優(yōu)。對調(diào)整后的配風比進行測量,過量空氣系數(shù)下降到1.25,降低了排煙容積,平均煙溫降低了14 ℃,達到了目標值(表3)。

        表3 配風調(diào)整對比統(tǒng)計

        2.3 對流段吹灰,降低排煙溫度

        排煙溫度每升高15~20 ℃,鍋爐熱效率下降1%,因此規(guī)定排煙溫度大于220 ℃時,停爐轉(zhuǎn)注必須進行吹灰。針對活動注汽鍋爐結(jié)構(gòu)特點,清灰時將鍋爐對流段拆下進行施工作業(yè),這樣可以有效清除對流段翅片管上積存的煙灰。另一方面,由于施工時鋪設(shè)了10 m2塑料布防污染保護帶,杜絕了施工作業(yè)時煙灰造成的污染,保護了環(huán)境。

        清灰后,提高了鍋爐對流段受熱面對熱量的吸收,降低了鍋爐的排煙溫度,提高了鍋爐的熱效率,排煙溫度大幅降低,由清灰前的233 ℃下降到清灰后的176 ℃,降低了57 ℃,并始終保持較低數(shù)值,使鍋爐熱效率得到顯著提高。由于清除了灰垢及焦結(jié)物質(zhì),大大提高了對流段的換熱能力,從而提高了鍋爐的熱效率。經(jīng)測試,熱效率由清灰前的77.5%提高到清灰后的81.7%(表4)。

        表4 對流段吹灰實施效果對比

        3 實施效果

        經(jīng)過現(xiàn)場反復試驗,對比優(yōu)化各種參數(shù),進行了現(xiàn)場熱效率檢測及計算。在平均熱效率為82%、風門的控制開度為80%、鼓風機頻率43.5 Hz、鍋爐排量9 t/h、干度75%的運行工況下進行跟蹤,取得了很好的效果。對爐體不合格保溫層進行維修,表面溫度下降了10~15 ℃,提升了0.5%的熱效率。合理調(diào)整了配風比,達到了最佳燃燒工況,提高了燃燒效率,提升熱效率1%。對流段吹灰后,排煙溫度下降了60 ℃左右,提高了4%的熱效率。經(jīng)過近1年的實施,注汽鍋爐的熱效率由措施前的77.5%提高到81.7%。

        4 結(jié)論

        通過對爐體輻射段、對流段、過渡段保溫防護的修復,并定期對鍋爐吹灰、清理,鍋爐運行時選用風門開度80%、鼓風機頻率43.5 Hz、鍋爐排量9 t/h可以達到平均熱效率82%、干度75%的良好運行效果,達到節(jié)能降耗的目的。

        [1]GB/T 10180—2003 工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程[S].北京:中國標準出版社,2003.

        [2]TSG G0003—2010 工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則[S].北京:中國標準出版社,2010.

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