循環流化床鍋爐節能增效改造總結

徐勤輝

(山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠山東郯城276100)

循環流化床鍋爐節能增效改造總結

徐勤輝

(山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠山東郯城276100)

0 前言

山東陽煤恒通化工股份有限公司熱電廠現有2臺高溫高壓、自然循環流化床鍋爐，額定蒸發量240 t/h，額定蒸汽壓力9.8 MPa，額定蒸汽溫度540 ℃，設計給水溫度215 ℃，排煙溫度140 ℃，熱效率86.0%～90.5%。鍋爐爐膛為膜式水冷壁結構，截面尺寸5 280 mm×10 240 mm，由膜式水冷壁、高溫旋風分離器、返料器、流化床組成循環燃燒系統。過熱器分三級布置，分別是低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器，中間設兩級噴水減溫器。尾部煙道設三級省煤器、一次風預熱器和二次風預熱器。鍋爐露天布置，運轉層標高8.0 m，鍋筒中心標高39.9 m。

1 鍋爐運行中存在的主要問題

存在的主要問題：①在設計給水溫度下，全年平均排煙溫度在150 ℃左右，夏季高溫季節，甚至超過160 ℃，排煙熱損失大，降低了鍋爐熱效率；②鍋爐負荷的增加主要受制于床層溫度，當鍋爐負荷提高至220 t/h時，床溫超過1 050 ℃，接近灰變形溫度，容易引起床層結焦；③主汽溫度偏低，低于設計溫度10 ℃左右；④飛灰可燃物含量高，其質量分數達15%；⑤爐膛灰濃度低，爐膛差壓只能達到500 Pa，循環灰量少。

2 主要原因分析

(1)設計煤種煤質與實用煤種煤質存在差異，設計煤種煤質與實用煤種煤質分析數據見表1。

由表1煤質分析數據可以看出，設計煤種屬劣質煙煤，其灰分含量高、揮發分含量高、發熱量低；實用煤種屬貧煤，灰分含量低、揮發分含量低、發熱量高，難燃盡。因此，在鍋爐設計時，諸如傳熱系數、容積熱負荷、物料循環倍率、受熱面布置等與實用煤種不匹配，導致各項運行數據偏離設計值。

表1 設計煤種煤質與實用煤種煤質分析數據

(2)爐膛容積偏小，布置受熱面相對較少是床溫偏高的主要原因。爐膛容積決定了燃料在爐膛內的吸熱量和停留時間，直接影響爐內溫度水平。

(3)省煤器傳熱面積偏小是排煙溫度偏高的主要原因。

(4)過熱器傳熱面積偏小是主汽溫度不能達標的主要原因。

(5)旋風分離器的分離效率偏低，循環倍率低于設計值，循環物料量少，導致飛灰可燃物含量高。同時，爐膛灰濃度低，降低了爐內受熱面傳熱系數，限制了鍋爐帶負荷能力。

3 改造措施

針對以上存在的問題，分析運行數據，對熱力計算重新進行了校核，決定對鍋爐進行改造。

3.1 省煤器改造

省煤器分3段，每段設置Φ28 mm×4 mm光管256根，省煤器總傳熱面積為3 228 m2。在保持鍋爐鋼結構支撐系統和汽水連接管道不變動的情況下，將原省煤器光管管系更換為螺旋翅片管系，增加省煤器換熱面積約20%，從而實現了降低排煙溫度的目的。

3.2 高溫過熱器改造

高溫過熱器布置于尾部對流煙道，屬對流式過熱器，共294根管子(Φ38 mm×5 mm)，總傳熱面積為983 m2。在高溫過熱器最上層蛇形管的上部增加1個管圈，增加換熱面積120 m2，同時將高溫過熱器出口集箱整體上移800 mm，提高了主汽溫度。

3.3 屏式過熱器改造

屏式過熱器懸掛于爐膛上方，屬半輻射式過熱器。屏式過熱器共有6片，每片設有26根管子(Φ42 mm×6 mm)，總傳熱面積為166 m2。將每片屏式過熱器由26根管子增加至30根管子，換熱面積增加了26 m2，提高了主汽溫度。

3.4 水冷系統改造

增加水冷系統傳熱面積是降低爐膛溫度的有效手段。水冷系統除爐膛四周水冷壁、風室水冷壁外，在爐膛上方還布置了3片懸吊的翼型水冷壁，每片水冷壁有20根管子(Φ60 mm×5 mm)，水冷系統總換熱面積1 829 m2，每片翼型水冷壁換熱面積58 m2。將翼型水冷壁下部向下加長2.9 m，并將每片水冷壁管子增加至24根，每片水冷壁可增加換熱面積20 m2。翼型水冷壁換熱面積和吸熱量增加后，可降低爐膛溫度，避免高負荷時鍋爐床層結焦。

3.5 中心筒改造

鍋爐物料分離系統采用高溫旋風分離器，影響分離效率的因素很多，除旋風筒結構、粉塵粒徑、粉塵濃度及分離器運行參數外，中心筒結構尺寸對分離器的影響也很大，直徑越小，分離效率越高，但壓力損失相應增大，一般取旋風筒直徑的30%～50%。為了提高分離效率，將中心筒由Φ2 100 mm縮小至Φ1 900 mm，提高了循環倍率和爐膛差壓。

4 改造效果

改造后，對2臺鍋爐進行72 h性能測試，改造效果如下： ①在額定水溫度、不同負荷下，排煙溫度在130～140 ℃，排煙溫度比改造前明顯下降，下降幅度在20 ℃左右；②爐膛差壓明顯提高，由原來的400～500 Pa提高至1 030 Pa；③鍋爐出力可以達到額定負荷，床溫980 ℃，比原來降低70 ℃；④飛灰可燃物質量分數為10%～12%，比改造前降低了3%～5%；⑤在額定給水溫度和額定負荷下，主汽溫度能夠達到額定值540 ℃。

通過一系列技術改造，鍋爐各項運行數據達到設計參數，熱效率可提高1.2%，全年節約煤炭折標煤為4 500 t，達到了預期的改造效果。

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2016- 11- 02)