曹展杰

摘要：10kV配電網(wǎng)運(yùn)行過程中的無功電能消耗問題給我國城市供電事業(yè)的有序發(fā)展造成了嚴(yán)重阻礙，配電網(wǎng)絡(luò)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化給城市電力能源事業(yè)的發(fā)展提供了深刻的助力條件。文章圍繞10kV配電網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化配置問題展開了論述。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；優(yōu)化配置；無功電能消耗；城市供電事業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）15-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.015

1 企業(yè)概況

新疆恒豐糖業(yè)有限公司的前身是原阿克蘇地區(qū)糖廠，原使用的兩臺無錫鍋爐廠生產(chǎn)的型號為UG-35/3.82-M8鏈條爐排鍋爐。鍋爐的設(shè)計燃料為優(yōu)質(zhì)煙煤，設(shè)計效率為80%，實際效率為65%左右。經(jīng)化驗，鍋爐經(jīng)爐排排出的灰渣發(fā)熱量高達(dá)3000kcal左右，損失了大量熱量值。經(jīng)除塵器排出的灰渣（8000多噸）發(fā)熱量高達(dá)5000kcal左右。為了降低燃料費(fèi)用，提高企業(yè)效率，在國家能源與環(huán)保政策的嚴(yán)格要求下，對現(xiàn)役鏈條爐排鍋爐燃用高硫煤時的設(shè)備已無法滿足日益嚴(yán)重的國家能源與環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，企業(yè)迫切需要采用高效、低污染、燃料品種適應(yīng)性強(qiáng)的新型循環(huán)硫化床鍋爐產(chǎn)品。隨后我們將其中一臺35t/h鏈條爐排爐進(jìn)行翻新式技術(shù)改造。將其改造為循環(huán)硫化床鍋爐。改造后的鍋爐參數(shù)均未改變，即：額定蒸發(fā)量35t/h；過熱器蒸汽壓力為3.82MPa；過熱器溫度為450℃；鍋筒內(nèi)蒸汽工作壓力為4.3MPa；給水溫度為104.0℃；給水壓力為4.7MPa。

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，節(jié)能減排已是我國急需解決的問題。許多研究機(jī)構(gòu)就燃料燃燒理論研究初現(xiàn)成效，同時將此類成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，成效顯著。在鍋爐的設(shè)計和技術(shù)改造中積累了豐富的經(jīng)驗，20世紀(jì)90年代以來，應(yīng)用該技術(shù)已成功改造了各種類型與容量的鍋爐近兩千臺。特別是從小容量的工業(yè)鍋爐到大容量的電站鍋爐，從煤粉鍋爐到硫化床鍋爐，這些鍋爐投運(yùn)后均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

原鍋爐在運(yùn)行過程中存在著許多弊端，改造前，該爐正常運(yùn)行時，按原額定蒸發(fā)量的匹配供給量是能夠達(dá)到的，可在實際運(yùn)行中最好的出力只能達(dá)到65%～70%，從而影響正常的負(fù)荷輸出。鍋爐整體的密封不嚴(yán)而帶來的燃燒過程中消耗大量熱損失，也是影響鍋爐出力的原因之一。同時，按原設(shè)計爐型結(jié)構(gòu)其爐膛內(nèi)水冷壁布置不足，其蒸發(fā)受熱面的面積受限，也是影響鍋爐出力不足的重要原因之一。在燃用燃料的種類方面，此類爐型與循環(huán)硫化床爐型相比較，其燃燒機(jī)理區(qū)別是很大的。原爐型（煤粉爐）運(yùn)行時熱值度很高，即相對爐膛內(nèi)水冷壁管的布置量就小，蒸發(fā)受熱面的面積相對就少，也就是我們在上述問題中提到的爐膛結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)的原因，用于提高爐子的出力不足問題。同時，改造后的循環(huán)硫化床鍋爐也解決了燃用的燃料單一，只吃細(xì)糧等問題。對低熱值燃料的劣質(zhì)煤種，如煤矸石、貧煤、褐煤等燃料，在爐內(nèi)循環(huán)燃燒時，依據(jù)循環(huán)工藝等機(jī)理，使燃燒過程趨于充分，也減少了給煤系統(tǒng)的投資，方便了用戶在燃料選擇方面帶來的煩惱，對我國和各地域的能源政策發(fā)展，起到了利好作用。

2 改造的目的

改造后的參數(shù)不變，但需減少燃料消耗量，燃用本地俄礦混煤，節(jié)約燃料資金。鍋爐運(yùn)行可靠，事故率低，維護(hù)量小。鍋爐煙塵達(dá)標(biāo)排放，節(jié)約排污費(fèi)用。

3 改造方案

依據(jù)漩渦內(nèi)分離技術(shù)進(jìn)行改造。

4 技術(shù)特點

第一，此類型號的爐型的改造本是從煤粉爐直接改為循環(huán)硫化床鍋爐，也就要求我們能夠達(dá)到低污染、高效、清潔燃燒、運(yùn)行工況穩(wěn)定、效率很高的目的。改造過程中，整體結(jié)構(gòu)及燃燒方式均有不同程度改進(jìn)，是在現(xiàn)有設(shè)備基本參數(shù)不變的情況進(jìn)行的。并且可向爐內(nèi)添加石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，降低硫?qū)﹀仩t尾部設(shè)備的腐蝕和有害氣體對環(huán)境的污染?？蓪⒑笈艩t渣用作水泥等建筑材料的混合料。

第二，全支撐結(jié)構(gòu)的改造，克服了其效率低、粉塵大等缺點。主要是一種鼓泡-循環(huán)硫化床結(jié)構(gòu)，它兼有常規(guī)硫化床燃燒和煤粉燃燒的優(yōu)點。

第三，慣性分離器的改造，這種分離器的技術(shù)是將煙氣中的飛灰顆粒分離下來。這一過程是在爐膛內(nèi)完成。因為它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小的特點，因此特別適應(yīng)于對舊鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造。我們將原使用的爐膛中旋制燃燒耐火材料砌筑的結(jié)構(gòu)爐型拆除，在改造后的爐膛內(nèi)用模式水冷壁管與慣性分離器構(gòu)成一個旋風(fēng)燃燒空間，同時也可消除兩者之間的聯(lián)接接縫，確保運(yùn)行中而帶來的漏風(fēng)等不穩(wěn)定因素及尾部通道非金屬膨脹節(jié)剛性結(jié)構(gòu)等弊端。因此，用膜式水冷壁包圍起來，也增加了一部分蒸發(fā)受熱面，對增加鍋爐的出力很有幫助。

第四，由于采用了水冷旋風(fēng)分離器與水冷回料道，因此蓄燃小，可使啟、停爐時間加快。避免了外循環(huán)硫化床鍋爐旋風(fēng)分離器蓄熱能力太大，熱值性大，起、停爐時間長。當(dāng)筒內(nèi)發(fā)生二次燃燒時易發(fā)生旋風(fēng)筒與回料管結(jié)焦，為了避免返料器結(jié)焦，在料腿部分增加了水冷料腿，使得循環(huán)灰得到足夠的冷卻，降低返料灰的溫度，保證返料器返料通暢。

5 改造工藝流程

按照循環(huán)硫化床的工作機(jī)理，實際上就是將原有的固體燃料與液體燃料和氣體燃料混合燃燒，變化為流體狀態(tài)的硫化過程，此爐型的燃燒機(jī)理即為硫化床鍋爐。此類新型爐原來稱作為鼓泡床鍋爐，它的區(qū)別在于爐膛出口處加裝了一個混合物體的分離裝置，使?fàn)t內(nèi)尾部煙道隨著煙氣而帶出的細(xì)小顆粒在桶內(nèi)經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離重新返回爐內(nèi)燃燒，進(jìn)而達(dá)到二次燃燒，使之燃盡，可提高燃料的熱效率，降低在燃燒過程中的熱損失。35t/h小型電站鍋爐是最常見的，可見循環(huán)硫化床鍋爐主要是依據(jù)氣固燃燒分離裝置的作用，將煙氣中的部分可燃固體顆粒或不易燃盡的固體顆粒二次送回爐膛，進(jìn)行充分燃燒，形成一個二次燃燒回路。

第一，爐膛在低溫燃燒狀態(tài)下，帶有固體顆粒的燃料在燃燒中形成硫化反應(yīng)。在爐膛內(nèi)高速燃燒過程的煙氣與混合燃燒中的固體顆粒相互作用，在爐膛內(nèi)混合燃燒。這種燃燒反應(yīng)過程形成硫態(tài)化。爐外的大部分固體燃料重新回置爐內(nèi)二次燃燒形成一個循環(huán)往復(fù)的燃燒過程，這樣，燃料在爐膛內(nèi)燃燒的過程和停留的時間延長了，降低了煤在爐內(nèi)燃燒的溫度。同時，也降低了煤的灰熔點，使?fàn)t內(nèi)易產(chǎn)生結(jié)焦的部位大大的降低，使鍋爐運(yùn)行工況安全平穩(wěn)，起到了一個良好的作用。固體顆粒在爐內(nèi)混合燃燒時，其反應(yīng)速度取決于它們自身的化學(xué)反應(yīng)速度，循環(huán)硫化床鍋爐內(nèi)燃料溫度是較低的，因此燃料在混合燃燒時易可燃盡，從而提高了此類爐型運(yùn)行中的燃燒效率，比普通煤粉爐的燃燒效率高出很多。

第二，燃燒的固體顆粒在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為硫化狀態(tài)的過程其特性也是遵循著循環(huán)硫化原理進(jìn)行的。流程為：固體燃料（也可是劣質(zhì)物料，如貧煤、煤矸石等）→爐膛內(nèi)→分離裝置→返料裝置形成一個外循環(huán)。由于爐膛內(nèi)空間大，而爐膛底部面積小，阻力變小，使空間水冷壁近處流速大于爐膛底部，形成一個內(nèi)循環(huán)，所以，整個燃燒過程中及脫硫過程中都是在這兩個循環(huán)狀態(tài)下完成的。

6 循環(huán)硫化床鍋爐

循環(huán)硫化床鍋爐是近期發(fā)展起來的一種新型爐型，它在運(yùn)行工況下能夠適應(yīng)各種內(nèi)型的物料燃燒，特別針對熱值低，飛灰量大等劣質(zhì)物料燃料進(jìn)行充分燃燒有獨特的優(yōu)勢。這與它自身的燃燒特性有很大關(guān)系。防磨損問題也隨之而來。燃燒過程中爐內(nèi)存有大量的懸浮顆粒，在高速運(yùn)動中，易觸及到爐膛內(nèi)及旋風(fēng)分離裝置內(nèi)表面上（水冷壁管外表面）。這些易損部件上很容易磨損，為使受熱面管壁及旋風(fēng)分離器裝置內(nèi)壁磨損降到最低，就要采取必要的防磨措施。如：爐膛內(nèi)下部易磨損的埋管外表面加裝鐵鋁瓷防磨瓦，持久耐用，延遲了使用時間。在旋風(fēng)分離器內(nèi)表面敷設(shè)防磨損的耐高溫涂料，增加使用壽命。在高溫、高壓運(yùn)行狀態(tài)下的受壓部件，如高過管、省煤器管第一排向火面（煙氣面）加裝防磨瓦，確保受熱面管子不受損。

7 改造效果

將原兩臺35t鏈條爐改造后，兩臺鏈條爐燃煤量為250噸。改造其中一臺后，兩臺爐每天燃煤量為160噸，每天節(jié)煤90噸。按照300元/噸的煤價計，每個榨計按100天計，每個榨計即可節(jié)約9000噸煤，合計270萬元

費(fèi)用。

按現(xiàn)35t/h循環(huán)硫化床鍋爐改造前出力為65%，改造后出力可到10t左右，大大的提高了發(fā)電率，為企業(yè)效率的提高做出了貢獻(xiàn)。同時，可在半年內(nèi)收回改造時所需的費(fèi)用，降低了運(yùn)行成本，減少維修量，凈化環(huán)境，為國家提倡的“節(jié)能減排”目標(biāo)，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到了推動作用。

循環(huán)硫化床鍋爐的改造，是根據(jù)我國現(xiàn)有的政策和標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)前技術(shù)改造的實踐經(jīng)驗，對35t/h鍋爐的改造已漸成熟。改造后，35t/h鍋爐（原無錫鍋爐廠生產(chǎn)的型號為UG-35/3.82-M8鏈條爐排鍋爐改造成參數(shù)不變的循環(huán)硫化床鍋爐）從改造目的、方案、技術(shù)特性和改造工藝最后到改造后的成果逐一解釋，確保了該設(shè)備在運(yùn)行過程中的高效、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。

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作者簡介：丁也（1958-），男，湖南人，新疆特種設(shè)備檢驗研究院電站鍋爐檢驗所鍋爐壓力容器檢驗師，工程師，研究方向：鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗技術(shù)改造。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）