劉新龍　王惠云　楊林　王鵬南

（陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司)

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某鏈條鍋爐改造為煤粉鍋爐的探討

劉新龍*王惠云楊林王鵬南

（陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司)

對鏈條鍋爐改造為煤粉鍋爐做了系統(tǒng)的介紹。對改造中所涉及的各系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行了一定的分析，并證明鏈條爐改造為煤粉爐是可行的，其配套的煙氣處理技術(shù)是有效的。

煤粉鍋爐鍋爐改造鏈條鍋爐聯(lián)合煙氣處理技術(shù)煙氣脫硫

0　引言

某企業(yè)1＃鍋爐于2007年投產(chǎn)，型號為GG-35/3.82-M，為鏈條燃煤鍋爐。該鍋爐的主要用途是提供汽動空壓機(jī)用蒸汽、生產(chǎn)用蒸汽、空調(diào)用蒸汽、采暖用蒸汽以及各車間淋浴用蒸汽等。改造前該鍋爐的基本運(yùn)行情況良好。

改造時鍋爐已使用了8年，大修時間已臨近，加上所使用煤質(zhì)品質(zhì)較差，鍋爐運(yùn)行參數(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計值，主要表現(xiàn)為運(yùn)行效率低、原始煙氣排塵濃度、SO2、NOx偏高。后續(xù)配套的除塵器、脫硫設(shè)備效率低，排入煙囪的煙氣中煙塵、SO2、NOx濃度嚴(yán)重超標(biāo)。以上三個指標(biāo)已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)?shù)兀ㄌ旖蚴校┑呐欧艠?biāo)準(zhǔn)要求。

2015年4月27日國家能源局印發(fā)的 《煤炭清潔高效利用行動計劃》（2015～2020年）指出：煤炭是我國的主體能源和重要工業(yè)原料，進(jìn)一步提高煤炭清潔高效利用水平，有效緩解資源環(huán)境壓力，要求 “實施燃煤鍋爐提升工程，推廣應(yīng)用高效節(jié)能環(huán)保型鍋爐”。

基于以上原因，該企業(yè)將現(xiàn)有以煤炭為燃料的鏈條鍋爐改造為煤粉鍋爐，并配套建設(shè)相應(yīng)的除塵、脫硫、脫硝設(shè)施。本項目改造后鍋爐煙氣污染物排放執(zhí)行燃?xì)忮仩t排放標(biāo)準(zhǔn)。

該鍋爐改造前后的設(shè)計參數(shù)如表1所示。

本文將介紹該改造工程中所涉及的各個系統(tǒng)，包括鍋爐本體、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)。

1　鍋爐本體改造

煤粉鍋爐系統(tǒng)主要由鍋爐主機(jī)、燃燒系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及燃料儲供系統(tǒng)組成。除了汽水系統(tǒng)保留原鏈條鍋爐設(shè)備外，其他系統(tǒng)都要隨著鍋爐的改造進(jìn)行不同程度的更換和改變。

表1　鍋爐改造前后設(shè)計參數(shù)

1.1受熱面改造

原鏈條鍋爐的受壓件左右側(cè)壁、通道后壁對流各級受熱面、下降管、頂集箱、鍋筒等都不改動。由于燃燒方式以及燃燒器的改變，原鏈條鍋爐的爐膛前墻和后墻都拆除，安裝拱形不同的膜式壁；同時為了更好地調(diào)節(jié)工作負(fù)荷，拆除原鏈條鍋爐的過熱器，更換為由電控閥門控制的串并聯(lián)型過熱器，可以實現(xiàn)工作負(fù)荷30%～110%的調(diào)節(jié)。原鏈條鍋爐的尾部省煤器、空預(yù)器、上部煙室都不動。

1.2除渣系統(tǒng)改造

由于燃燒方式改變了，原鍋爐的鏈條被整體拆除。為便于出灰，原鍋爐中由水泥砌筑的落灰斗、落渣斗也被拆除。爐膛下部現(xiàn)采用鋼板制作的落灰斗，安息角大于55°，灰斗四周采用支撐。為更好地利用原設(shè)備，直接利用原有出渣設(shè)備排出灰渣。部分煙塵隨煙氣經(jīng)過熱器、對流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器、節(jié)能器后，被引風(fēng)機(jī)吸至省煤器后面的布袋除塵器中進(jìn)行收集和處理。

1.3燃料儲供系統(tǒng)改造

由于煤粉顆粒極小 （質(zhì)量分率為200×10-6），不能采用鏈條鍋爐輸送帶形式輸送，而是采用密封的氣力輸送方式輸送，即借助于管道，以氮?dú)庾鳛闅庠催M(jìn)行氣力輸送。煤粉鍋爐的燃料供給系統(tǒng)由煤粉塔、中間粉倉組成。

（1）煤粉塔

煤粉塔用于煤粉燃料的儲存。由煤粉中轉(zhuǎn)供應(yīng)站配送過來的煤粉儲存于煤粉塔中。煤粉塔采用鋼制，為直立式圍筒形布置，其容量足夠鍋爐幾天的煤粉使用量。煤粉倉安裝有料位指示裝置，還有防止搭橋的振打裝置。采用流化裝置和蒸汽盤管保證煤粉流暢輸送和防止受潮結(jié)塊。輸送煤粉到煤粉倉的管道采用厚壁管，并具有大彎曲半徑，以延長管道的使用壽命。此外，管道還采用靜電接地保護(hù)。煤粉倉采用了N2氣體保護(hù)，根據(jù)倉內(nèi)的溫度注入一定量的N2氣體。

（2）中間粉倉

煤粉塔內(nèi)煤粉經(jīng)管道分配至鍋爐前方的中間粉倉。中間粉倉內(nèi)安裝有6只料位計和3只溫度計，實時監(jiān)測粉倉內(nèi)煤粉儲量和溫度，防止出現(xiàn)虛報儲量和避免溫度過高引起粉倉爆炸。同時粉倉配備有CO2氣體保護(hù)站，可根據(jù)倉內(nèi)的溫度緊急注入CO2氣體。粉倉可以根據(jù)鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，均勻輸送煤粉量，以保證燃燒器的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4煙風(fēng)系統(tǒng)改造

改造后的煤粉鍋爐采用四股風(fēng)向燃燒器和爐膛提供空氣和回流煙氣。

一次風(fēng)機(jī)安裝于中間粉倉處，將煤粉輸送至燃燒器處，并提供燃燒所需要的部分氧氣。二次風(fēng)由鼓風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入燃燒器，并提供燃燒所需要的大部分氧氣。三次風(fēng)經(jīng)鍋爐左右壁和爐膛中部進(jìn)入爐膛，這部分空氣起到對燃燒場的擾動作用，促進(jìn)燃燒。由引風(fēng)機(jī)和吸收塔之間引出的四次風(fēng)，經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛，又稱為回流煙氣。這部分煙氣中氧量極低，為5%左右。根據(jù)燃燒情況，決定回流煙氣進(jìn)入爐膛的氣量大小。

1.5燃燒系統(tǒng)和電控系統(tǒng)改造

該煤粉鍋爐共有3臺煤粉旋流燃燒器，安裝于前水冷壁中下部，呈品字形布置。其中，2臺為正常運(yùn)行時使用，1臺為低負(fù)荷運(yùn)行時使用。燃燒器采用天然氣點火，因此接入專門的天然氣管道。該鍋爐有三股煙風(fēng)經(jīng)這三臺燃燒器進(jìn)入爐膛中，分別是一次風(fēng)、二次風(fēng)以及回流煙風(fēng)。

本著新增的電氣、儀控設(shè)備不妨礙原有設(shè)備正常運(yùn)行，同時兼容現(xiàn)有設(shè)備，以便后續(xù)整合的原則，本次改造在原DCS系統(tǒng)柜旁邊再安置1臺DCS柜，其配置參照原有設(shè)備并兼容原設(shè)備系統(tǒng)。此外，本系統(tǒng)還新增2臺動力柜，以實現(xiàn)對煤粉輸送和燃燒器的有效控制。

2　煙氣處理系統(tǒng)

2.1脫硫系統(tǒng)

該煤粉鍋爐采用雙堿法濕法脫硫。雙堿法脫硫工藝以石灰漿液作為主脫硫劑，鈉堿不斷循環(huán)利用。該方法的顯著特點是，采用可溶性的堿性清液作為吸收劑，在吸收塔中吸收SO2，然后將大部分吸收液排出吸收塔外，再用石灰乳對吸收液進(jìn)行再生，這樣不存在結(jié)垢和漿料堵塞等問題。由于在吸收和吸收液處理中，使用了兩種不同類型的堿，故稱為雙堿法。

本次改造采用鈉鈣雙堿工藝，使用NaOH或Na2SO3堿液吸收煙氣中的SO2，生成HSO3-、SO32-和SO42-。鍋爐煙氣脫硫裝置工藝流程如圖1所示。

圖1　鍋爐煙氣脫硫裝置工藝流程

2.2除塵系統(tǒng)

本次改造采用脈沖式布袋除塵器，這是一種過濾式除塵器。其原理是利用具有一定透氣性的濾袋來捕集煙氣中的固體顆粒。隨著濾袋表面粉塵厚度的增加，除塵器的阻力逐漸上升至臨界值。此時，脈沖噴吹閥會自動打開，來自于空壓站的壓縮空氣噴出，形成空氣波，使濾袋發(fā)生急劇的膨脹變形。在濾袋變形達(dá)到最大時，濾袋的膨脹運(yùn)動突然停止并產(chǎn)生一個很大的反向加速度。這一過程起到了抖動作用，使濾袋上粉層落入灰斗，然后經(jīng)倉泵氣力輸送至新建的鋼灰?guī)熘校摶規(guī)炱鸬绞占蹓m的作用。當(dāng)鋼灰?guī)熘械幕曳e累到一定重量后，經(jīng)罐車送廠外用作建筑材料。這樣，可達(dá)到最大的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3脫硝系統(tǒng)

本項目采用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝，如圖2所示。采用這一工藝，既可有效降低氮氧化物排放，又可避免SNCR脫硝效率不高和SCR技術(shù)費(fèi)用太貴的缺點。本項目采用氨水作為還原劑。氨水槽車將氨水送至廠區(qū)內(nèi)的氨水儲罐，由氨水卸料泵打入氨水儲罐內(nèi)。

在進(jìn)行SNCR脫硝時，氨水輸送泵將20%的氨水直接從氨水儲罐中抽出，并輸送到靜態(tài)混合器，與稀釋水泵輸送過來的稀釋水混合，形成濃度5% ～10%的氨水。5%～10%氨水繼續(xù)輸送至爐前SNCR噴槍處。氨水經(jīng)霧化后，以霧狀噴入爐內(nèi)，與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)猓コ趸?，從而達(dá)到脫硝的目的。

圖2　SNCR/SCR聯(lián)合脫硝工藝設(shè)備

在SNCR脫硝系統(tǒng)噴入過量的氨水，經(jīng)反應(yīng)后溢出氨氣。氨氣經(jīng)過熱器后進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)，在催化劑的催化還原下，過量的氨氣與NOx進(jìn)一步反應(yīng)，達(dá)到進(jìn)一步脫硝的效果。最終，NOx的排放達(dá)到100 mg/Nm3以下，氨的逃逸低于3×10-6質(zhì)量分率。鍋爐改造前后的排放參數(shù)如表2所示。

表2　鍋爐改造前后排放參數(shù)

3　結(jié)論

（1）改造后鍋爐排放滿足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，這說明煤粉鍋爐的低排放運(yùn)行是可行的。 （2）將鏈條鍋爐改造為煤粉鍋爐的例子并不多，將幾種先進(jìn)煙氣處理技術(shù)聯(lián)合使用的例子在國內(nèi)也很少，因此本文可作為中小型鏈條鍋爐改造的借鑒案例。

[1]李曉東,楊家林,池涌,等.150 t/d城市生活垃圾流化床焚燒爐的設(shè)計及其運(yùn)行 [J].動力工程,2002,22(1): 1598-1602.

[2]宋春燕,張鑫,李婷.高效煤粉鍋爐替換層燃鍋爐技術(shù)改造與能效分析 [J].潔凈煤技術(shù),2015(3):98-102.

[3]吳開源.雙堿法煙氣脫硫工藝在火電廠的應(yīng)用 [J].上海電力,2007,19(5):494-495.

Discussion on Improvement of Chain-grate Boiler to Pulverized Coal Boiler

Liu XinlongWang HuiyunYang LinWang Pengnan

The improvement of the chain-grate boiler to pulverized coal boiler is systematically introduced. Based on the analysis of the related systems and equipments,it's proven that it's feasible to improve the chain-grate boiler to pulverized coal boiler and the corresponding flue gas treatment technology is efficient.

Pulverized coal boiler；Boiler improvement；Chain-grate boiler；The joint flue gas treatment technology；Flue gas desulfurization

TQ 054DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.06.005

2016-04-15）

*劉新龍，男，1967年生，高級工程師，在職研究生。西安市，710043。