30 t/h蒸汽鍋爐的技術改造

曹雷（大慶油田化工集團甲醇分公司）

30 t/h蒸汽鍋爐的技術改造

曹雷（大慶油田化工集團甲醇分公司）

介紹了大慶油田化工集團甲醇分公司動力車間30 t/h蒸汽鍋爐在日常生產運行中的常見問題、針對鍋爐自身缺陷制定了改造方案，通過更換燃燒器、改造鍋爐構造和配置減溫減壓裝置等多種手段對鍋爐進行了改造，取得了良好的投用效果，保證了30 t/h蒸汽鍋爐的平穩長期運行。

蒸汽鍋爐 改造 燃燒器 長期運行

大慶油田化工集團甲醇分公司動力車間30 t/h、4.2 MPa、420℃蒸汽中壓裝置建于2000年，原設計主要用于滿足一甲醇裝置開、停工生產用汽。該鍋爐自2002年投運以來，主要存在以下問題：

1）蒸汽發生量達不到設計要求，在運行過程中，計算蒸汽發生量為27 t/h，而實際產蒸汽量最高為22 t/h。

2）爐膛設計與燃燒器燃燒特性配置不合理。爐膛后墻、爐頂后側過燒，燃燒器火焰直擊爐膛后側。自投產以來，先后進行4次爐墻改造大修和多次維修，但至今30 t/h鍋爐仍不能長周期穩定運行。

為了保證30 t/h鍋爐長周期安全運行，同時為滿足新建醋酸裝置夏季生產用汽需求，2008年我們對該鍋爐進行了技術改造。

1 改造方案

1）更換燃燒器。將現鍋爐“徐燃”制造的國產燃燒器更換為德國的E科分體式比例燃燒器，以解決原燃燒火焰形狀過長，燃燒特性不合理的問題。

2）將鍋爐的前墻向前延伸1000 mm，保證爐膛有足夠合理的燃燒空間。

3）在鍋爐的后墻配置附加受熱面（類似水冷型），以保護爐膛后墻不受高溫煙氣的沖擊。

4）對鍋爐控制系統進行改造，將E科燃燒器全自動控制系統納入原DCS鍋爐控制系統，以實現燃燒器點火、熄火、吹掃、保護自動控制和穩燒特性。使水、汽、風、煙氣氧含量在運行期間與燃燒特性自動調節，達到最佳運行工況。

5）系統配置減溫減壓裝置。30 t/h蒸汽鍋爐產出蒸汽為滿足醋酸裝置1.5 MPa蒸汽壓力等級的需要，蒸汽須做減溫減壓處理。故需增加一套減溫減壓裝置，使30 t/h鍋爐發生的中壓蒸汽減壓至2.0～1.5 MPa，減溫至300℃左右，并配置相應自控監測系統及工藝管線。

2 具體改造內容

2.1 爐膛結構改造[1]

為了保證鍋爐正常運行，爐膛的結構尺寸必須滿足燃燒器的火焰形狀、尺寸的要求，并且火焰不能與爐墻或水冷壁發生碰撞。

此次技術改造，將“徐燃”制造的燃燒器更換為德國ELCOL的分體式比例燃燒器，其火焰直徑為1780 mm，火焰長度為8100 mm。原30 t/h鍋爐爐膛橫向尺寸為1900 mm，已滿足火焰直徑的要求，但鍋爐爐膛內長度尺寸為7285 mm，滿足不了ELCOL燃燒器火焰長度8100 mm的要求，因此，爐膛尺寸必須向前加長1000 mm才能滿足要求。爐膛加長后的前左側墻，由于該處沒有水冷壁，故該處的爐膛結構采用重型爐墻。其結構尺寸：爐膛內層為230 mm耐火磚，外向為240 mm紅磚，再是40 mm的硅酸鋁鹽棉氈隔熱層，最外面是1 mm的鋼板作為鍋爐的外護板。

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為了提高爐墻保溫性能，在耐火磚與紅磚之間留有20 mm寬的空氣層。為使兩層磚之間砌成一個整體，在高度上每隔6塊磚伸出一層耐火磚插入紅磚之中，作為牽連磚，使其磚與磚之間相互牢固咬住，形成一個整體。磚與磚的灰漿厚度要求為：耐火磚為2 mm；紅磚為5 mm。磚體的一切磚縫均應泥漿飽滿，表面應勾縫。延長部分的爐膛頂部采用預制耐火混凝土梁，其厚度為200 mm。上部為耐熱為800～900℃的珍珠巖耐火混凝土，其厚度為200 mm，最上面為25 mm的耐火水泥抹面層。

后墻的結構尺寸和前左側墻結構尺寸一樣，只是在左、右兩側轉角處，耐火磚留有25 mm的膨脹縫，使爐墻能夠自由膨脹。

2.2 增設附加水冷壁受熱面[2]

經過改造后的后爐墻耐熱溫度可達1400℃，燃燒器的火焰，經過爐內的輻射傳熱火焰尾部溫度低于1400℃，因此，后爐墻的工作是可靠的。為了鍋爐后墻更能長期安全可靠穩定的工作，在鍋爐后墻內設置附加受熱面。當鍋爐后墻受到高溫輻射被加熱時，其熱量便會傳遞給附加受熱面，并被附加受熱面內的工質吸收。這樣后墻吸收的熱量不至于積累升溫，使其能夠長期保持在不過熱的溫度條件下正常工作。

將增設的附加受熱面置于鍋爐后墻靠近耐火磚內的目的是為了避免附加受熱面吸熱過大而產生蒸汽，給鍋爐正常工作帶來不利的影響。

附加受熱面是否正常工作，可用觀測出口集箱上的溫度計的數值來判斷。在水流量為5000 kg/h的條件下，出口集箱上的溫度計上顯示的溫度應為120℃。在實際運行中此溫度應控制在120～150℃之間（在相應的壓力下飽和溫度為256℃）。在這個溫度范圍之間，附加受熱面即可得到充分冷卻又可保證安全工作。進入附加受熱面的水流量，最高為6600 kg/h，最低為4000 kg/h，正常為5000 kg/h。附加水冷壁受熱面由上、下兩個?133×8的集箱和?38×4的鋼管組成，?38×4的管子和上、下集箱采用焊接方式連接，由下集箱進水，上集箱出水，水的流動呈∏型。

附加受熱面與鍋爐給水系統的連接是在給水調節閥前加一65 mm×65 mm×50 mm的異徑三通和PN6.4；DN65的截止閥，在附加受熱面水的進出口管路上加設調節閥和截止閥，附加受熱面的工質出口通過65 mm×65 mm×50 mm的異徑三通和省煤器出水管道相連后，進入鍋爐的上鍋筒。

2.3 燃氣供氣管路整改

由于鍋爐向前擴展1 m，因此供氣系統也做相應的整改，供氣系統閥組的配置是按照燃氣供氣系統典型規范的要求并參照大慶油田有限公司甲醇分公司30 t/h蒸汽鍋爐現有的供氣系統進行設計的。

為了停爐的安全在該燃氣閥組主管線上設置了3個放散管，其余閥組的配置均是按照燃燒器ELCORPD80 G-R的自控規范要求和正常工作設置的。

2.4 增加一套減溫減壓裝置

在原鍋爐主蒸汽線出口增加1套氣動減壓閥，同時后段配套1個噴除鹽水的減溫水裝置，控制蒸汽的壓力和溫度

3 投用情況

30 t/h蒸汽鍋爐于2008年6月份完成技術改造，于7月11日開始點火向醋酸裝置送汽，連續運行至8月6日正常停爐，創下自鍋爐2002年原始開車運行以來，連續累計運行30 d的最高記錄，同時實現了：

1）鍋爐的點火、熄火、運行實現了自動控制、調節、保護功能，相對于用火把點爐，提高鍋爐安全穩定運行的可靠性，達到了目前燃氣鍋爐的運行規范要求。

2）解決了后墻過熱問題。由于更換了E科燃燒器，將前墻延長1 m，從而增加爐膛有效長度，避免火焰直接沖擊后墻。同時在后墻內增加一組輔助受熱面，進一步保護后爐墻。經過這一段時間的試運行看，后爐墻的最高溫度在80℃左右。

3）減溫減壓裝置功能達到設計要求。新增加的減溫減壓裝置在投入運行后，通過減壓閥能夠實現將鍋爐蒸汽出口壓力降低到2.5 MPa以下。通過減溫水的調節，將高溫位蒸汽溫度降到280℃。即該鍋爐運行可同時滿足兩種蒸汽壓力和溫度等級的需要。

[1]林宗虎,徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京:化學工業出版社,1999:318.

[2]劉弘睿.工業鍋爐技術標準規范應用大全[M].北京:中國建筑工業出版社,2005:320.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.09.011

曹雷，2007年畢業于黑龍江科技學院，助理工程師，從事生產管理工作，E-mail：caolei_hkj@163.com，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區宏偉工業園區甲醇分公司動力車間，163411。

2011-07-18)