循環流化床鍋爐低氮燃燒改造

黑君

摘 要：3臺240t/h鍋爐是年產85萬噸甲醇裝置的動力源輸出設備，為單汽包、自然循環、循環流化床燃燒方式。為滿足鍋爐現有SCR煙氣脫硝裝置后煙氣使用條件，同時提高鍋爐出力負荷，降低鍋爐爐膛出口氮氧化物排放量，文章介紹甲醇分公司已實施的2臺240t/h鍋爐本體改造過程及達到的改造效果。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；低氮燃燒；改造

1 3臺鍋爐運行現狀介紹

（1）鍋爐帶負荷困難，240t/h的循環流化床鍋爐最高能帶至

220t/h負荷，有時只能帶180t/h負荷，影響對化工工藝主裝置的供汽及供電。

（2）鍋爐床溫偏高（975℃），偏離設計值（790℃-920℃），爐內整個溫度場分布不均勻，爐膛底部床層溫度和爐膛出口煙氣溫度相差較大，爐膛出口水平煙道溫度較低。鍋爐稀相區壓差小，鍋爐風帽、分離器結構及回料器風系統設計不合理，鍋爐主循環回路運行不正常。

（3）氮氧化物生成量高，最高達到650mg/Nm3，而爐膛出口水平煙道（脫硝噴槍位置）溫度較低，影響SNCR煙氣脫硝效率。鍋爐各主要運行風量測點設置空氣預熱器入口，屏幕顯示的鍋爐風量受空氣預熱器漏風影響，不能準確反映鍋爐運行狀況。

（4）為了使鍋爐能帶較大負荷必須高爐溫運行，爐膛供風量偏大，導致鍋爐磨損嚴重，能耗較高。

2 項目實施內容

2.1 鍋爐布風裝置改造

改造方案選取了較低的風帽外罩小孔速度以降低外罩磨損，通過芯管小孔調節布風板阻力以保證布風板具有良好的阻力特性。針對甲醇分公司循環流化床鍋爐風帽磨損嚴重的問題，對風帽外罩小孔區域進行了加厚，以提高其耐磨性和使用壽命。將風帽外罩風孔向下傾斜20°，減少相鄰風帽風孔的擾動，減少床料反竄；風帽芯管上端部利用端板焊死，防止風帽脫落從芯管漏渣，便于安裝施工。材質方面采用鑄造方式進行加工，風帽外罩及芯管材質統一采用ZG40Cr25Ni20。改造后的風帽阻力從2.3kPa提升至4.3kPa，由于目前風機余量較大，加之改造后可以降低一部分一次風量，因此風帽阻力可以滿足運行需要。

2.2 旋風分離器中心筒改造

改造方案采用Cr25Ni20MoMnSiNRe材料鑄造中心筒，內徑縮至2.016m，高度減少為3200mm（插入深度縮減300mm，），內徑適當收縮能適當提高分離效率，筒體厚度δ=16mm。這種中心筒耐高溫達1150-1200℃，完全可以滿足中心筒工作環境的溫度要求，耐高溫程度接近Cr25Ni20，而耐磨性遠高于Cr25Ni20材料，并且鑄造中心筒厚度增加，能有效避免鋼板卷制中心筒在運行中易受脹縮應力而變形成橢圓，分離效率下降，燃燒工況惡化的后果；鑄造中心筒增厚后強度遠高于鋼板卷制的筒體，不會產生變形現象。

3 改造后的效果

3.1 鍋爐布風裝置改造效果

3.1.1 由于采用良好結構的風帽結構，鍋爐主床的流化特性增加，改造后一次風風量降低10%，鍋爐床溫下降15℃。

3.1.2 改造后額定負荷下布風板阻力4000Pa。

3.1.3 由于分級燃燒效果加強，床溫下降，使得鍋爐的原始NOx排放下降10%。

3.2 旋風分離器中心筒改造效果

3.2.1 通過中心筒和分離器入口截面改造，分離器效率提高，循環灰量增加，有利于鍋爐運行床溫的降低、污染物排放的減少并節約爐內干法脫硫用石灰石耗量。改造后分離器的阻力提高約150Pa，現有引風機滿足改造后阻力增量的要求。

3.2.2 鍋爐運行床溫下降30-50℃。

3.2.3 NOx原始排放濃度降低10%；

3.2.4 稀相區壓力增加至1.0kPa以上。

3.3 總體指標

2臺鍋爐出力不低于240t/h；240t/h負荷運行時，床層溫度低于950℃，床層溫度與爐膛出口溫差小于50℃；爐膛出口氮氧化物降至<350mg/Nm3；出口煙氣氧含量不大于6%；空預器漏風率不大于2%；鍋爐爐膛差壓介于1.5-2.5kPa之間；鍋爐出口排煙溫度低于140℃。

4 結束語

此次鍋爐本體改造不僅解決了甲醇分公司鍋爐長期出力不足問題，同時解決了SCR脫硝改造后鍋爐本體設備部件腐蝕等瓶頸問題，為甲醇分公司年產85萬噸甲醇裝置奠定了良好的基礎。

參考文獻

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[2]ASME PTC4-1-1998.鍋爐性能試驗規程[S].

[3]GB 9222-2008.水管鍋爐受壓組件強度計算[Z].

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