李大治 石亞玲 趙 聰

(兗礦魯南化工有限公司山東滕州277527)

流化床鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造運行總結(jié)

李大治 石亞玲 趙 聰

(兗礦魯南化工有限公司山東滕州277527)

1 改造前運行狀況

兗礦魯南化工有限公司東廠區(qū)現(xiàn)有5臺鍋爐，其中8#和9#為75 t/h循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)倍率及熱效率偏低。為降低循環(huán)流化床鍋爐飛灰中的含碳量，提高其運行經(jīng)濟性，決定采用流化床鍋爐飛灰復(fù)燃節(jié)能技術(shù)，在75 t/h循環(huán)流化床鍋爐上實施鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造試驗。改造前75 t/h循環(huán)流化床鍋爐運行參數(shù)見表1。

表1 改造前75 t/h循環(huán)流化床鍋爐運行參數(shù)

從表1數(shù)據(jù)可以看出，由于燃煤中灰分含量偏低，爐膛內(nèi)灰濃度也相應(yīng)較低，傳熱系數(shù)降低，導(dǎo)致該循環(huán)流化床鍋爐負荷下降、熱效率降低、飛灰中可燃物含量偏高、鍋爐煤耗增加。因此，采用鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能技術(shù)，充分再利用飛灰中碳的余熱，有效降低飛灰中含碳量十分必要。

2 改造情況

將8#循環(huán)流化床鍋爐布袋除塵器收集的飛灰通過料封泵送灰裝置,按照一定的比例返回至爐膛進行循環(huán)，增加爐膛中循環(huán)灰分濃度，提高鍋爐傳熱能力。鍋爐飛灰再循環(huán)輸送裝置包括1臺羅茨風(fēng)機、1臺料封泵、若干耐磨內(nèi)襯陶瓷管道及控制閥門等組件，通過鍋爐二次風(fēng)管將部分飛灰送回爐膛中參與循環(huán)，增加爐膛上部的灰濃度，增加飛灰在爐膛中的停留時間，減少飛灰中含碳量，提高鍋爐熱效率，從而達到提高鍋爐負荷、降低煤耗的目的。

結(jié)合現(xiàn)場實際運行情況，選用從8#鍋爐的布袋除塵器1#倉灰斗的下部出口處接出DN 200 mm管道，飛灰經(jīng)1臺料封泵的送灰裝置分別送入鍋爐4路二次風(fēng)管。料封泵由壓縮空氣(送料風(fēng)源選用羅茨風(fēng)機)通過輸送管道(DN 100 mm無縫鋼管)，經(jīng)過鍋爐后墻的二次風(fēng)口處進入爐膛內(nèi)燃燒。采用導(dǎo)向節(jié)連接總管分支與二次風(fēng)管(二次風(fēng)口位置內(nèi)襯陶瓷碳鋼管噴至爐膛內(nèi)部，外部安裝1只DN 100 mm閥門接至輸送管道)，管路配置內(nèi)襯陶瓷耐磨碳鋼管道。鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造工藝流程示意見圖1。

按照目前75 t/h循環(huán)流化床鍋爐燃燒灰渣比6∶4、給煤量7 t/h計，鍋爐產(chǎn)生的飛灰量約為4.2 t/h。將1#灰倉部分飛灰返回鍋爐爐膛進行燃燒，根據(jù)料封泵送灰原理返回飛灰1 t/h，則需要30～100 kPa、3 m3/min的風(fēng)量進行輸送。為滿足飛灰再循環(huán)所需風(fēng)量，料封泵及配套風(fēng)機采用輸送量4 t/h、風(fēng)壓98 kPa、風(fēng)量14.6 m3/min的羅茨風(fēng)機。

現(xiàn)場管路走向盡量靠墻、柱進行安裝，所有的管道及其支架必須先進行除銹，再進行油漆防腐。管道及其支架防腐應(yīng)按標準規(guī)范施工，保證涂刷均勻一致、無漏涂、無流掛現(xiàn)象、表面光滑一致、色澤鮮艷。

通過前期的方案準備、圖紙設(shè)計、材料采購，2016年4月，改造項目進行管道安裝合口、 設(shè)備安裝、電氣儀表線纜鋪設(shè)，并于2016年5月轉(zhuǎn)入整體調(diào)試并投入運行。整個項目工期短、裝置操作簡便，無需額外增加操作人員，投入見效快。

3 運行情況

通過8#鍋爐前期的運行優(yōu)化調(diào)整， 8#鍋爐飛灰再循環(huán)改造進行了72 h(2016年7月28日至31日)運行性能考核。8#鍋爐飛灰再循環(huán)運行性能考核參數(shù)如表2所示。

圖1 鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造工藝流程示意

在煤量、風(fēng)量不變的情況下，采用鍋爐飛灰循環(huán)技術(shù)改造后，鍋爐爐膛的各項測點參數(shù)明顯變化，達到以下效果：鍋爐產(chǎn)的蒸汽平均流量由49.0 t/h增加至54.5 t/h，返料溫度上升了22～25 ℃，煙道出口、過熱器溫度均上升29 ℃左右，鍋爐飛灰中含碳質(zhì)量分數(shù)由15%降低至9.3%，提高了爐膛上部溫度，一定程度上改善了脫硝反應(yīng)，穩(wěn)定了脫硝指標，增加了鍋爐的操作彈性。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

流化床鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造后，根據(jù)72 h 性能考核數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析， 飛灰中含碳質(zhì)量分數(shù)約9.3%，較改造前的15%飛灰含碳量降低約38%，達到了飛灰含碳量比原來降低10%～30%的目標。現(xiàn)按最低節(jié)煤量計，如運行1臺75 t/h鍋爐(1開1備)，則節(jié)煤量約為5 t/d，節(jié)約資金約2 800元/d；按年有效運行時間300 d計，則年節(jié)約資金約84萬元。

表2 8#鍋爐飛灰再循環(huán)運行性能考核參數(shù)

本項目設(shè)備購置費用19.33萬元、土建費用2.00萬元、安裝費22.50萬元，合計費用43.83萬元，因此，本項目運行半年即可收回全部投資。

4.1 環(huán)保效益

目前，煙氣脫硝采用選擇性非催化還原法(SNCR)，主要是將含氮的的還原劑(如氨水或液氨)噴入到溫度為850～1 100 ℃的區(qū)域(爐膛出口或旋風(fēng)分離器入口)，使其發(fā)生還原反應(yīng)，脫除NOx，反應(yīng)生成N2和H2O。SNCR還原NO的反應(yīng)對溫度條件非常敏感，噴入點的選擇是SNCR還原NO效率高低的關(guān)鍵，一般認為理想的溫度范圍在820～1 100 ℃。

改造之前，鍋爐爐膛上部溫度一般在760～780 ℃，達不到SNCR脫硝要求(820～1 100 ℃)的最佳環(huán)境，造成鍋爐煙氣中氮氧化物控制比較困難，經(jīng)常出現(xiàn)煙氣中氮氧化物含量超標現(xiàn)象。

改造后，不僅減少了飛灰中含碳量，同時增加了爐膛上部的灰濃度，使爐膛上部溫度(比改造前提升了30～50 ℃)保持在820 ℃左右，符合SNCR法脫硝的理想反應(yīng)溫度。經(jīng)統(tǒng)計煙氣環(huán)保數(shù)據(jù)，脫硝指標沒有超標現(xiàn)象。

5 結(jié)語

飛灰再循環(huán)裝置投用后，隨著8#鍋爐負荷的提高，在鍋爐給煤量適當(dāng)增加的情況下，鍋爐負荷上升，氧含量下降，同時飛灰中含碳量下降。根據(jù)投入飛灰再循環(huán)裝置72 h運行統(tǒng)計，投入飛灰再循環(huán)裝置后，鍋爐負荷提高10.09%，飛灰中含碳量降低38%，返料溫度、煙道出口煙氣溫度、過熱器出口氣體溫度均不同程度上升，脫硝指標得到優(yōu)化，鍋爐操作彈性增加，達到改造預(yù)期效果。

2016- 12- 01)