石松濤， 劉金成

(1. 石家莊正元塔器設備有限公司， 河北石家莊 052165;2. 河北陽煤正元化工集團有限公司， 河北石家莊 050061)

循環(huán)流化床鍋爐特有的返料裝置，是推動氣固分離裝置分離下來的高溫物料重新返回爐膛的源動力，對自平衡回料裝置對應的分離器料腿下方落灰側和回料斜腿側2個區(qū)域的循環(huán)物料分別起到疏松和流化的作用[1]。返料系統(tǒng)是鍋爐循環(huán)燃燒系統(tǒng)中的重要組成部分，對循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。對返料系統(tǒng)的主要要求有：(1) 維持物料的穩(wěn)定流動；(2) 避免竄氣；(3) 物料流量可控[2]。

目前，大型循環(huán)流化床鍋爐通常配置2～3臺返料風機，處于1開1備或2開1備的狀態(tài)，若有多臺循環(huán)流化床鍋爐時，則返料風機數(shù)量較多。當鍋爐正常運行時，如果返料風機發(fā)生故障，而備機開啟不及時，有可能會造成嚴重的后果，導致事故發(fā)生[3]。2010年1月，某廠鍋爐返料風機電機燒毀，返料風終止，鍋爐床料結焦，導致被迫停爐。2010年8月，某廠運行中的返料風機發(fā)生故障造成返料風中斷，備用風機未及時正常啟動，2 min內造成鍋爐床溫迅速上升，經調整失敗后緊急停爐，發(fā)現(xiàn)爐膛床料40%嚴重結焦。

1 設備及系統(tǒng)現(xiàn)狀

河北陽煤正元化工集團有限公司(簡稱正元集團)下屬子公司河北正元氫能科技有限公司(簡稱正元氫能)年產60萬t合成氨、80萬t尿素裝置配備3臺260 t/h循環(huán)流化床鍋爐，返料裝置為U形返料器，由鋼外殼與耐火材料襯里組成，耐火材料分內、外2層結構，內層為高強度耐磨澆注料，外層為保溫澆注料。返料器內的松動風與返料風采用高壓冷風，由56只小風帽送入，返料風大，松動風小，并采用分風室送風。

若按常規(guī)設計，返料風機采用1開1備的常規(guī)配置，3臺循環(huán)流化床鍋爐則需要配置6臺返料風機(見圖1)。

圖1 常規(guī)返料風機配置

2 返料風系統(tǒng)工藝優(yōu)化

2.1 工藝優(yōu)化方案

當鍋爐正常運行時，有3臺返料風機作為備機，增加了設備的一次性投資；而且由于各鍋爐的返料風機沒有集中布置，在日常生產運行中設備管理不便，為鍋爐長周期、安全、穩(wěn)定運行增加了隱患。

正元集團組織相關技術人員針對返料風系統(tǒng)進行考察調研，并與鍋爐廠家進行技術交流，多次組織內部專家及相關部門召開技術討論會，最終確定了鍋爐返料風系統(tǒng)的聯(lián)合供風方案，并申請了國家專利，該專利于2020年1月17日獲得授權[4]。將鍋爐返料風機聯(lián)合配置，返料風風管采用總管制，并在返料風管上安裝壓力監(jiān)測裝置。在鍋爐正常運行時，其中1臺開啟的變頻返料風機作為調節(jié)風機，確保返料風總管上壓力的穩(wěn)定。

該方案由正元氫能具體組織實施，于2014年10月一次試車成功，達到了設計指標，工藝運行穩(wěn)定。

2.2 技術流程

聯(lián)合配置的各返料風機的返料風統(tǒng)一匯總至返料風總管，總管中穩(wěn)定的返料風通過各循環(huán)流化床的流量調節(jié)裝置后進入各鍋爐的返料器。返料風系統(tǒng)工藝優(yōu)化方案流程見圖2。

1—循環(huán)流化床鍋爐； 2—返料風機； 3—返料風總管； 4—壓力監(jiān)測裝置； 5—流量調節(jié)裝置； 6—流量監(jiān)測裝置。圖2 返料風系統(tǒng)工藝優(yōu)化方案流程

2.3 工藝運行情況

返料風系統(tǒng)投運后工藝指標穩(wěn)定，系統(tǒng)運行正常，主要指標情況見表1。

表1 返料風系統(tǒng)主要運行指標

2.4 技術先進性

(1) 減少了備機數(shù)量，降低裝置一次性投資。

(2) 只有1臺調節(jié)風機，總管壓力穩(wěn)定，鍋爐運行安全、穩(wěn)定。

(3) 返料風機聯(lián)合配置，啟停方便，避免倒備機或單臺風機意外停運時因開啟不及時而出現(xiàn)鍋爐停車事故。

(4) 返料器的返料風和松動風均可調節(jié)，不會導致羅茨風機憋壓跳閘，返料風帽磨損減小，返料循環(huán)穩(wěn)定性提高。

2.5 經濟效益

與常規(guī)的鍋爐返料風機配置方式比較，該方案可節(jié)省返料風機的備機數(shù)量，節(jié)省裝置一次性投資。以正元氫能3臺循環(huán)流化床鍋爐為例，常規(guī)設計每臺鍋爐需配置2臺返料風機，1開1備，共計6臺，而優(yōu)化方案只需配置4臺返料風機。每臺返料風機單價29.92萬元(含電機)，則節(jié)約設備一次性投資59.84萬元。

由于減少了返料風機數(shù)量，相應減少了土建投資約18.02萬元、電氣儀表材料費用約14.9萬元、工藝管道和管件等附屬設施投資約3.0萬元，配套設施合計節(jié)約投資35.92萬元。

綜上，該方案節(jié)約裝置一次性投資總計為95.76萬元。

3 結語

該優(yōu)化方案將返料風風機聯(lián)合配置，節(jié)約了裝置一次性投資95.76萬元，經濟效益良好。該優(yōu)化方案僅用1臺變頻返料風機作為調節(jié)風機，保證返料風總管上壓力穩(wěn)定，確保鍋爐返料系統(tǒng)運行穩(wěn)定；同時，該方案不會出現(xiàn)返料風機故障而引起鍋爐暫時停車的問題，鍋爐運行更加安全；返料風機采用聯(lián)合配置方式，變頻風機自動穩(wěn)壓，避免了每臺返料風機的人工調節(jié)，可實現(xiàn)無人值守，減少操作人員的巡檢和操作強度。鍋爐系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定，可操作性強，具有較好的推廣價值。