天然氣凈化廠低壓鍋爐優(yōu)化運行效果分析

田偉杰，鄧麗君

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

天然氣凈化廠低壓鍋爐優(yōu)化運行效果分析

田偉杰，鄧麗君

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

天然氣凈化廠低壓鍋爐系統(tǒng)為凈化廠各個生產單元提供蒸汽，相關技術人員結合現(xiàn)場實際運行情況，不斷研究鍋爐在安全平穩(wěn)運行前提下優(yōu)化運行的方式方法。確保鍋爐安全平穩(wěn)運行，達到節(jié)約能耗和提高經濟效益的目的。

現(xiàn)狀分析；優(yōu)化運行；節(jié)約能耗

鍋爐房由5臺臥式燃氣型蒸汽鍋爐組成，型號為WNS10-1.25-Q（見表1）。燃氣型蒸汽鍋爐工作原理如下：利用天然氣做為氣體燃料，在爐內燃燒釋放熱量，加熱鍋爐內的水，使其汽化產生蒸汽，供下游裝置生產使用。

1　鍋爐運行現(xiàn)狀分析

1.1鍋爐熱損耗較高

鍋爐熱損耗主要表現(xiàn)在排煙損失，燃燒不完全熱損失，鍋爐散熱等幾個方面。若鍋爐熱損耗率大，蒸汽接受熱量減少，而下游使用蒸汽參數（溫度，壓力）在固定范圍內，則實際生產中需燃燒更多燃氣來保障生產。熱損耗無法消除，只能降低，因此降低各項熱損失為研究重點之一。

1.2鍋爐房溫度高，導致控制柜故障頻繁

由于鍋爐控制柜溫度高引起控制柜故障，鍋爐頻繁自停，在2008年的運行中，單臺鍋爐程控柜信息錯誤停爐次數每日高達5次，程控柜電氣元件更換頻繁，不僅給下游生產帶來了較大的影響，而且使設備部件提前報廢。最嚴重時出現(xiàn)Etamatic程序控制器由于溫度過高電路板短路，測得控制柜內溫度高達65℃，超過控制柜運行溫度和電氣元件最高溫度（控制柜運行溫度要求是0℃～60℃，電氣元件運行的最高溫度為40℃）。

1.3鍋爐負荷較低

鍋爐負荷代表產生蒸汽的能力，是鍋爐運行重要指標。鍋爐負荷較低時，蒸汽產生量小，上水消耗量較大，生產所需成本較高。

1.4鍋爐燃燒效率較低

鍋爐運行中，每年消耗燃料氣量較大，所需費用較高。若燃料氣未完全燃燒，則燃燒過程中燃氣消耗量增加，成本提高，燃氣利用率降低。

表1　鍋爐相關參數表

2　鍋爐運行優(yōu)化實施

2.1降低鍋爐熱損失

2.1.1現(xiàn)場實施鍋爐最優(yōu)化運行中，理想狀態(tài)為燃料氣燃燒產生的熱量，全部由蒸汽使用。因此，若提高鍋爐燃氣熱量利用率，則必須降低鍋爐熱損耗。

熱損耗主要由排煙損失以及設備熱傳導損失等組成。提高鍋爐燃燒效率，則可減少CO，NO等氣體帶走的不必要熱量損失。減少設備熱傳導的熱量，則通過制作鍋爐保溫層達到。鍋爐燃燒室重新制作防火墻，外部重新包隔熱層，選用具有密度小、高溫下微膨脹性、不易產生裂紋和良好整體密封性的新型耐火材料，解決因鍋爐熱損失大、造成環(huán)境溫度高的問題。

（1）前煙箱保溫制作：燃燒器制作模具現(xiàn)澆TLCII輕質澆注料，24 h脫模后對襯里進行養(yǎng)護，霧濕養(yǎng)護24 h以上。內襯改為TDC-I重質耐火澆注料，支模澆注，24 h脫模后霧濕養(yǎng)護24 h。

（2）爐身保溫制作：將80 mm厚的巖棉板改為兩層含鋯纖維毯，纖維毯之間采用高溫黏結劑粘貼，粘貼完畢驗收合格后，用不銹鋼板封閉，刷四遍高溫油漆。

（3）后煙箱保溫制作：耐火襯里內應有骨架，骨架采用Φ10 mm的Cr25Ni20耐熱不銹鋼筋綁扎成方格網，間距為100×100綁扎牢固（耐熱鋼筋預先用黑膠布包裹一層），待驗收合格后進行襯里支模澆注，24 h后脫模，霧濕養(yǎng)護24 h。外保溫采用含鋯纖維毯粘貼，纖維毯之間采用高溫黏結劑粘貼。

2.1.2運行測試2011、2012年對5臺鍋爐房各鍋爐保溫進行了制作，保溫改造后對每臺進行測試，并對鍋爐爐頭、爐側、后煙箱表面溫度進行檢測，改造前后鍋爐體表溫度變化（見表2）。

從表2可以看出，鍋爐保溫改造后，爐體溫度降溫效果顯著，特別是后煙箱爐壁溫度降低100℃，降溫效果明顯。同時環(huán)境溫度降低至40℃以下，保障了鍋爐平穩(wěn)運行。

2.2提高鍋爐負荷

鍋爐負荷的調節(jié)，主要通過燃燒器進行。因此，燃燒器檢修為每年工作的重點，分為燃燒器零部件檢查及燃燒器相關程序調試工作。零部件檢查主要針對燃燒器主體，配件及控制系統(tǒng)中的電氣元件，電路等，將不合格的電氣元件進行更換，檢查電路接線是否正確，梳理零亂電路。燃燒器相關程序調試工作主要針對控制系統(tǒng)各項程序，對燃燒器運行中出現(xiàn)的故障進行分析，查出原因排除故障，修復程序中漏洞。

燃燒器調試方法：測定一定燃氣流量下對應空氣流量，監(jiān)測控制柜，中控及現(xiàn)場儀表的顯示情況，確保各項均正常；測定不同燃氣流量下，完全燃燒時所需空氣流量以及燃氣壓力（見表3）。

表3　3#鍋爐燃燒器調試相關參數

燃燒器空氣最小位置122，燃燒器燃氣壓力高開關300 mbar；

燃燒器燃氣最小位置88，燃燒器燃氣壓力低開關125 mbar；

燃燒器空氣最大位置871，燃燒器空氣壓力低開關30 mbar。

以3#鍋爐為例，在調試過程中，每臺燃燒器風門開度值比前一次都有所增加，但是開度增加幅度較小，當負荷達到70%時，燃燒器供風量嚴重不足，負荷很難繼續(xù)上調。經研究發(fā)現(xiàn)，3#鍋爐鼓風機進風口過濾網較臟，被灰塵阻塞影響空氣進入，而其他鍋爐鼓風機也存在類似現(xiàn)象。將過濾網進行清洗后，增加進風量，單臺鍋爐運行負荷較燃燒器調試后有所提高。

2.3提高鍋爐燃燒效率

提高鍋爐燃燒效率，保障燃料氣完全燃燒，既可預防煙氣中不完全燃燒產生的CO，NO等氣體，也可防止爐內由于不完全燃燒產生積炭影響鍋爐安全運行，在安全環(huán)保的基礎上，節(jié)約燃料氣，提高經濟效益。

良好的配風比是燃料氣完全燃燒的有效保障。燃燒器調試過程中，不同空氣流量及對應燃氣流量燃燒下，測定其煙氣成分，其中CO，NO含量越低，則燃料氣燃燒越完全。以3#鍋爐為例，通過測定燃燒器調試過程中不同工況下煙氣成分，確定燃料氣完全燃燒時的最佳配風比（見表4）。

表4　3#鍋爐煙氣含量表

3　運行效果分析

3.1提高運行負荷，節(jié)水效果明顯

通過對鍋爐進行技改調試后，1#鍋爐房各臺鍋爐均安全平穩(wěn)運行，為下游裝置提供蒸汽及伴熱蒸汽。對于2015年與2014年3#、4#鍋爐全年運行情況進行統(tǒng)計（見表5）。

表5　鍋爐總體參數匯總表

通過優(yōu)化運行，鍋爐運行負荷有所提高。同時2015年蒸汽回用率也有所提高，由2014年的76.7%提高到78.1%。2015年較2014年節(jié)約軟水量127 699×（78.1%-76.7%）=1 788 m3，節(jié)水效果明顯。

3.2鍋爐熱損失降低，節(jié)約燃料氣量

通過鍋爐保溫改造燃燒器調試，5臺鍋爐鍋爐熱損失大大降低。同時鍋爐單耗有所降低。具體情況（見表6）。

從表6看出，鍋爐保溫改造后，運行負荷有所提高，尤其是鍋爐運行單耗，有了一定的提高。計算出節(jié)約燃料氣量為：（改造前單耗-改造后單耗）×生產蒸汽量。9～12月1號鍋爐房節(jié)約燃料氣量26.831×104m3，估算每年可節(jié)約燃料氣量78×104m3。

3.3鍋爐穩(wěn)定性增強，降低運行成本

鍋爐保溫改造后，鍋爐壁溫度降低，環(huán)境溫度大大降低。鍋爐保溫改造前，每臺鍋爐平均每年出現(xiàn)一次控制器損壞，并需對控制器及相關零件進行更換，單臺鍋爐由于維護更換控制器需15萬元/年，維護成本較高。鍋爐保溫改造后，5臺鍋爐均未出現(xiàn)控制器燒毀現(xiàn)象。以此計算每年可節(jié)約維護成本15×5=75萬元。

表6　鍋爐保溫改造前后能耗情況

4　結語

在保障鍋爐安全平穩(wěn)運行的前提下，針對節(jié)能節(jié)耗，從提高經濟性出發(fā)，對鍋爐進行技改，維保等項目后，鍋爐處于高負荷，高效率，低損耗的運行狀態(tài)。

（1）通過優(yōu)化運行，提高單臺鍋爐運行負荷，凝結水利用率提高，達到節(jié)約補充軟水的目的。

（2）通過對5臺鍋爐保溫進行重新制作，降低了鍋爐熱損失，效果明顯。單臺鍋爐運行單耗有所降低，每年可節(jié)約燃料氣量78×104m3，降低了工廠運行成本。

（3）鍋爐保溫改造后，5臺鍋爐均未出現(xiàn)控制器燒毀現(xiàn)象。1#鍋爐房由于環(huán)境溫度高引起控制柜故障停爐得以解決。節(jié)約了維護成本。

［1］楊新榮.鍋爐運行的優(yōu)化調整［J］.電力設備，2007，8（4）：73-76.

［2］姚堯.鍋爐運行優(yōu)化方法及應用［J］.華北電力技術，2008，（1）：27-31.

［3］魏亮.燃燒鍋爐運行優(yōu)化調整綜述［J］.鍋爐技術，2011，（2）：58-61.

TE963

A

1673-5285（2016）09-0141-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.034

2016－07-30