徐勤輝

(山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠山東郯城276100)

循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能增效改造總結(jié)

徐勤輝

(山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠山東郯城276100)

0 前言

山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠現(xiàn)有2臺(tái)高溫高壓、自然循環(huán)流化床鍋爐，額定蒸發(fā)量240 t/h，額定蒸汽壓力9.8 MPa，額定蒸汽溫度540 ℃，設(shè)計(jì)給水溫度215 ℃，排煙溫度140 ℃，熱效率86.0%～90.5%。鍋爐爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，截面尺寸5 280 mm×10 240 mm，由膜式水冷壁、高溫旋風(fēng)分離器、返料器、流化床組成循環(huán)燃燒系統(tǒng)。過熱器分三級(jí)布置，分別是低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器，中間設(shè)兩級(jí)噴水減溫器。尾部煙道設(shè)三級(jí)省煤器、一次風(fēng)預(yù)熱器和二次風(fēng)預(yù)熱器。鍋爐露天布置，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高8.0 m，鍋筒中心標(biāo)高39.9 m。

1 鍋爐運(yùn)行中存在的主要問題

存在的主要問題：①在設(shè)計(jì)給水溫度下，全年平均排煙溫度在150 ℃左右，夏季高溫季節(jié)，甚至超過160 ℃，排煙熱損失大，降低了鍋爐熱效率；②鍋爐負(fù)荷的增加主要受制于床層溫度，當(dāng)鍋爐負(fù)荷提高至220 t/h時(shí)，床溫超過1 050 ℃，接近灰變形溫度，容易引起床層結(jié)焦；③主汽溫度偏低，低于設(shè)計(jì)溫度10 ℃左右；④飛灰可燃物含量高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)15%；⑤爐膛灰濃度低，爐膛差壓只能達(dá)到500 Pa，循環(huán)灰量少。

2 主要原因分析

(1)設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)與實(shí)用煤種煤質(zhì)存在差異，設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)與實(shí)用煤種煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

由表1煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)計(jì)煤種屬劣質(zhì)煙煤，其灰分含量高、揮發(fā)分含量高、發(fā)熱量低；實(shí)用煤種屬貧煤，灰分含量低、揮發(fā)分含量低、發(fā)熱量高，難燃盡。因此，在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，諸如傳熱系數(shù)、容積熱負(fù)荷、物料循環(huán)倍率、受熱面布置等與實(shí)用煤種不匹配，導(dǎo)致各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)偏離設(shè)計(jì)值。

表1 設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)與實(shí)用煤種煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

(2)爐膛容積偏小，布置受熱面相對(duì)較少是床溫偏高的主要原因。爐膛容積決定了燃料在爐膛內(nèi)的吸熱量和停留時(shí)間，直接影響爐內(nèi)溫度水平。

(3)省煤器傳熱面積偏小是排煙溫度偏高的主要原因。

(4)過熱器傳熱面積偏小是主汽溫度不能達(dá)標(biāo)的主要原因。

(5)旋風(fēng)分離器的分離效率偏低，循環(huán)倍率低于設(shè)計(jì)值，循環(huán)物料量少，導(dǎo)致飛灰可燃物含量高。同時(shí)，爐膛灰濃度低，降低了爐內(nèi)受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，限制了鍋爐帶負(fù)荷能力。

3 改造措施

針對(duì)以上存在的問題，分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)熱力計(jì)算重新進(jìn)行了校核，決定對(duì)鍋爐進(jìn)行改造。

3.1 省煤器改造

省煤器分3段，每段設(shè)置Φ28 mm×4 mm光管256根，省煤器總傳熱面積為3 228 m2。在保持鍋爐鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)和汽水連接管道不變動(dòng)的情況下，將原省煤器光管管系更換為螺旋翅片管系，增加省煤器換熱面積約20%，從而實(shí)現(xiàn)了降低排煙溫度的目的。

3.2 高溫過熱器改造

高溫過熱器布置于尾部對(duì)流煙道，屬對(duì)流式過熱器，共294根管子(Φ38 mm×5 mm)，總傳熱面積為983 m2。在高溫過熱器最上層蛇形管的上部增加1個(gè)管圈，增加換熱面積120 m2，同時(shí)將高溫過熱器出口集箱整體上移800 mm，提高了主汽溫度。

3.3 屏式過熱器改造

屏式過熱器懸掛于爐膛上方，屬半輻射式過熱器。屏式過熱器共有6片，每片設(shè)有26根管子(Φ42 mm×6 mm)，總傳熱面積為166 m2。將每片屏式過熱器由26根管子增加至30根管子，換熱面積增加了26 m2，提高了主汽溫度。

3.4 水冷系統(tǒng)改造

增加水冷系統(tǒng)傳熱面積是降低爐膛溫度的有效手段。水冷系統(tǒng)除爐膛四周水冷壁、風(fēng)室水冷壁外，在爐膛上方還布置了3片懸吊的翼型水冷壁，每片水冷壁有20根管子(Φ60 mm×5 mm)，水冷系統(tǒng)總換熱面積1 829 m2，每片翼型水冷壁換熱面積58 m2。將翼型水冷壁下部向下加長2.9 m，并將每片水冷壁管子增加至24根，每片水冷壁可增加換熱面積20 m2。翼型水冷壁換熱面積和吸熱量增加后，可降低爐膛溫度，避免高負(fù)荷時(shí)鍋爐床層結(jié)焦。

3.5 中心筒改造

鍋爐物料分離系統(tǒng)采用高溫旋風(fēng)分離器，影響分離效率的因素很多，除旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)、粉塵粒徑、粉塵濃度及分離器運(yùn)行參數(shù)外，中心筒結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)分離器的影響也很大，直徑越小，分離效率越高，但壓力損失相應(yīng)增大，一般取旋風(fēng)筒直徑的30%～50%。為了提高分離效率，將中心筒由Φ2 100 mm縮小至Φ1 900 mm，提高了循環(huán)倍率和爐膛差壓。

4 改造效果

改造后，對(duì)2臺(tái)鍋爐進(jìn)行72 h性能測試，改造效果如下： ①在額定水溫度、不同負(fù)荷下，排煙溫度在130～140 ℃，排煙溫度比改造前明顯下降，下降幅度在20 ℃左右；②爐膛差壓明顯提高，由原來的400～500 Pa提高至1 030 Pa；③鍋爐出力可以達(dá)到額定負(fù)荷，床溫980 ℃，比原來降低70 ℃；④飛灰可燃物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～12%，比改造前降低了3%～5%；⑤在額定給水溫度和額定負(fù)荷下，主汽溫度能夠達(dá)到額定值540 ℃。

通過一系列技術(shù)改造，鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，熱效率可提高1.2%，全年節(jié)約煤炭折標(biāo)煤為4 500 t，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。

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2016- 11- 02)