鼓泡床鍋爐改造為循環硫化床鍋爐的嘗試

摘要：在分析了DG35/3.82-13型鼓泡床鍋爐實際運行情況的基礎上，提出了改造成循環流化床鍋爐的具體方案。方案不僅減少施工工作量、施工周期和投資費用，最主要是使鍋爐熱效率顯著提高，經濟效益顯著。

關鍵詞：循環流化床 旋風分離器 爐膛高度 鍋爐熱效率 飛灰可燃物含量 鍋爐出力

1 DG35/3.82—13鍋爐型實際運行存在的問題概述

陽煤集團第二熱電廠采用4臺DG35/3.82—13型35T/h中溫、中壓單汽包膜式壁自然循環沸騰鼓泡床鍋爐。在實際運行中存在鍋爐熱效率低、煤耗高，且鍋爐達不到額定出力等問題。多次測試數據表明，其熱效率最高只有不到65%（設計為72.25%），鍋爐出力只有30T/h左右。分析鍋爐熱效率低的原因主要是：鍋爐運行中燃料中粒度小于1.5mm的顆粒由于鍋爐原飛灰回燃裝置部件結構、布置不盡合理，大量的細顆粒燃料還沒有燃燒就隨著煙氣被帶到鍋爐的尾部煙道或排入大氣，造成飛灰中還有30%以上的可燃物含量，使得鍋爐機械不完全燃燒熱損失（q4）高達13.1%。通過研究，要從根本上解決這個問題、提高鍋爐熱效率，循環流化床技術是有效途徑之一。

2 鍋爐改造方案的研究和論證

2.1 改造原則及具體技術要求 針對問題，為了降低鍋爐熱損失，提高鍋爐燃燒效率、出力和鍋爐經濟性，提出鍋爐循環流化床改造的原則是：安全、經濟、穩妥，改造設計盡可能地減少施工工作量并充分利用現有鍋爐的零部件和鼓、引風機以及除塵器等輔助設備，以縮短施工工期、降低投資。具體技術要求如下：①鍋爐熱效率≥75%，其中鍋爐飛灰的可燃物含量≤20%；②額定蒸發量：≥35T/H；③額定過熱蒸汽壓力：3.82Mpa；④額定過熱蒸汽溫度：450℃；⑤給水溫度：150℃；⑥鍋爐的燃用煤種以及燃料粒徑及篩分分級比例不變。需要特別指出的是，為解決鍋爐飛灰中可燃物含量高的問題，須從以下三個方面著手：首先，為了使飛灰顆粒有一定的燃燒環境，必須使爐膛內維持較高的溫度水平，因而爐膛出口煙溫應保持在850-900℃；其次，要使飛灰中的可燃物燃燒得更完全，必須使其在爐膛內有一個較長的停留時間；第三，增加一個高效率的飛灰分離裝置，將在爐膛內一次燃燒未燃燼的飛灰分離下來，并通過非機械式“J”閥送回爐內，實現飛灰的再次循環燃燒。

2.2 改造方案的確定 綜上所述，為穩妥起見，保證電廠正常的生產經營活動不受大的影響，盡量縮小改造范圍，以減少工程量，保證施工工期，并盡可能降低投資，確定了如下改造方案：①原有汽包的位置、標高不做改動，以保證相應的鍋爐鋼架不做大的改動，從而使改造的施工工程量大大減少。②現有的沸騰床部分不做改動，即鍋爐沸騰床的標高以及螺旋給煤機和埋管維持現狀，鍋爐運轉層不做改動。③鍋爐改造的范圍確定在將原有的百葉窗分離器及飛灰回燃裝置、包墻過熱器取消，在該處布置旋風分離器及“J”閥回料裝置。分離后的煙氣通過“上排氣”煙管引入尾部豎井煙道。因此過熱器、尾部煙道、省煤器和下水連接管及蒸汽引出管等鍋爐部件做相應改裝，重新布置。同時要保證現有的鼓、引風機能適應改造后的鍋爐煙氣阻力要求。

鍋爐改造后，鍋爐就成為介于沸騰爐與循環流化床之間的鍋爐，單鍋筒、自然循環、冂型布置、全鋼架結構。鍋爐由前部爐膛部份及尾部豎井煙道兩部份組成。前部爐膛上部水冷壁爐膛區采用懸吊方式，下部重型爐墻采用支承方式。尾部豎井采用護板爐墻，尾部受熱面及護板爐墻均采用支承方式。改動較大時鍋爐尾部煙道，尾部豎井自上至下依次布置省煤器、空預器，在爐膛和尾部豎井之間布置旋風分離器及“J”閥回料器。在爐膛內燃燒后的煙氣經過高溫過熱順低溫過熱器后進入旋風分離器裝置，分離后的煙氣經“上排氣”方式進入尾部豎井，然后經過省煤器和空氣預熱器，煙氣溫度降至160℃，而后經除塵器由引風機引出。旋風分離器分離出來的灰經過“J”閥回料裝置送回爐膛實現循環燃燒。

汽水流程基本不變，仍有4個循環回路組成。只是下水連接管稍作改動。第一回路飽和蒸汽由鍋筒進入6根下水連接管引入兩側水冷壁下集箱，標高8800以上為改造后新設計的，以下為原有的。第二回路飽和蒸汽由鍋筒進入4根下水連接管引入后水冷壁下集箱，標高8800以上為改造后新設計的，以下為原有的。第三回路飽和蒸汽由鍋筒進入8根下水連接管引入進管進口集箱，8根下水連接管為全新設計的。鍋爐給水經過給水混合器后，進入省煤器加熱，然后進入鍋筒。鍋筒內的飽和水由下降管從鍋筒引出進入水冷系統，水冷系統區有4個循環回路。一個回路為10根φ108×4.5的下降管將鍋筒內的飽和水分別引入側水冷壁下集箱和后水冷壁下集箱，另外一個回路為8根φ108×4.5的下降管將鍋筒內的飽和水引入埋管進口集箱，經水冷系統吸熱后進入鍋筒。

鍋筒及其內部設備利用原有的，不改變。過熱器的高溫過熱器系統與原結構相同，未做改動。低溫過熱器系統，在低溫過熱器進口蛇形管處增加一個進口集箱，φ219×16，材質20（GB3087-82）。包墻過熱器系統全部取消?？諝忸A熱器還利用原有的。

將原有的百葉窗分離器及飛灰回燃裝置取消，改造后在該處布置旋風分離器及“J”閥回料裝置，旋風分離器用10mm厚的鋼板制成，內設防磨及保溫內襯。旋風分離器下面是“J”閥回料裝置，它是利用旋風分離器底部出口的床料來進行密封的，回料器的作用在于能連續穩定地向爐內返送物料。返送的動能源于回料器上升段和下降段的料位高度差。“J”閥回料器系采用鋼板卷制而成。

省煤器系統是本次改造重新制做的。省煤器受熱面分兩級布置在尾部豎井中。省煤器受熱面為鰭片式，有利于防磨并提高了換熱能力，用φ32×4鋼管與δ4的扁鋼焊制而成。錯列布置。150℃的給水進入省煤器加熱后再引入鍋筒。省煤器進出口集箱為φ159×12，材質為20（GB3087-82），省煤器蛇形管彎頭部分裝有防磨蓋板，省煤器蛇形管屏通過管夾撐在通風梁上，通風梁與大氣相通，自然通風冷卻。省煤器區域采用護板爐墻，在省煤器之間布置有人孔門。

保溫方面，鍋爐爐墻、密封及保溫鍋爐爐膛上部水冷系統采用輕型敷管爐墻，爐膛下部采用重型爐墻，尾部豎井煙道省煤器區域采用護板爐墻。敷管爐墻處敷設有金屬外護板，即起密封結構。所有管道均按標準保溫。爐膛結構與改造前相同。改造后爐膛內衛燃帶高度由標高3740增高到標高5650，爐膛出口處中間兩根吊掛管的位置向兩邊分別移動700mm。

3 改造方案的實施

在鍋爐循環流化床改造的具體方案確定后，通過東方鍋爐廠進行優化設計，改造后的鍋爐熱效率保守計算為75.8%。經過近2個月的緊張施工，2001年9月20日，整個改造工程圓滿完工。

4 改造后的運行情況及效果

從改造后實際運行情況來看，鍋爐燃煤量平均減少了2.04H/h，比改造前節省了17.48%燃料；蒸發量達到了37.41H/h（測試期間的數據），比改造前提高了17%，而且過熱蒸汽壓力、溫度基本達到了鍋爐銘牌要求。主蒸汽品質的提高，不僅使整套發電機組的運行經濟性大大提高，而且發電機組機組的安全性也有了可靠保障。在鍋爐正常運行后，對該鍋爐進行了熱效率測試，測試結果表明：飛灰可燃物含量由原來的36.95%降低到16.8%，反平衡熱效率由原來改造前的68%提高到了80.73%，較好地達到了改造的設計要求。

5 結論

結合DG35/3.82-13型鍋爐經過循環流化床改造，通過對鍋爐測試，反平衡熱效率可達到80.73%；平均出力為37.41T/H，達到了改造目的。鍋爐的主汽參數基本達到了發電機組的額定參數，主蒸汽品質的提高，不僅使整套發電機組的運行經濟性大大提高，而且發電機組機組的安全性也有了可靠保障。第二，該改造方案的實施，使得施工工程量大大減少，不僅縮短了改造施工工期，而且降低了改造投資費用。第三，避免了因為改造范圍太大而給生產和人員造成負面影響，確保了電廠的正常的生產銜接。此次改造為今后的鍋爐循環流化床改造積累了豐富的經驗。

參考文獻：

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