流化床式鍋爐在老制糖企業(yè)鍋爐改造設計中的應用

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐采用新型的清潔燃燒技術，具有熱效率高和環(huán)保效果好等優(yōu)點。文章主要闡述如何將老制糖企業(yè)中的鏈條式鍋爐改造為循環(huán)流化床鍋爐的設計方案以及兩種爐型的對比。

關鍵詞：制糖企業(yè)；鍋爐改造；鏈條式鍋爐

我省1990年以前建設的制糖企業(yè)一般采用的多為鏈條式鍋爐，由于鍋爐本身的特點及一些鍋爐已達到使用年限，許多老鍋爐機組平均熱效率只有60%左右，不僅燃料利用率低，而且大氣污染嚴重。針對中小型煤粉爐、正轉鏈條爐存在燃燒效率和熱效率低、環(huán)境污染嚴重、有害氣體排放高等問題，有些制糖企業(yè)已將其改造為循環(huán)流化床鍋爐并取得較好的環(huán)保效益、經濟效益和節(jié)能效果。一些制糖企業(yè)用于鍋爐改造的投資僅為購買新鍋爐價格的一半，投資回收期一般為1～1.5年，鍋爐熱效率一般可達85%以上，脫硫效率不低于80%。

循環(huán)流化床鍋爐是上世紀八十年代后期發(fā)展起來的爐型，作為一種清潔燃燒技術，近幾年已廣泛地用于生產蒸汽、電力和熱電聯(lián)產。

循環(huán)流化床鍋爐工作特性決定其具有如下優(yōu)點：

（1）燃料適應性廣：循環(huán)流化床鍋爐不僅可燃用煤粉爐、鏈條爐排爐等的燃料，還可燃用這些燃燒方式不能燃燒的劣質燃料，如煤矸石、油母頁巖等。這些劣質燃料可燃物少，熱值比較低。另外還具有適應煤種多變和多種燃料混燒的優(yōu)點，這對于充分利用閑散能源（如含有一定可燃物的爐渣、土焦屑、各種低熱值可燃氣體）節(jié)約能源效果十分顯著。

（2）燃燒效率高：循環(huán)流化床鍋爐燃料粒度在8～10mm以下，在空氣的吹浮下，上下翻滾著火燃燒，在上下翻騰的料層中，熾熱的灰渣占90～95%，新進入的煤粒占5%～10%，因此新煤著火條件好，能燃燒各種劣質燃料，其燃燒效率可達97%以上。

（3）環(huán)保性能好：循環(huán)流化床鍋爐的床溫一般控制在850℃上下，爐膛溫度在800～900℃之間均屬于低溫燃燒，氮氧化物生成是很少。另外，可摻燒石灰石進行煙氣脫硫，能很好控制SO2的生成和排放，脫硫效率可達90%以上。

（4）適應負荷調節(jié)的性能好：循環(huán)流化床鍋爐適應負荷調節(jié)的比例很大，運行操作靈活，一般低負荷到30%，仍能保證蒸汽設計參數(shù)。還能向鏈條爐排鍋爐那樣壓火，壓火可達48小時，啟動0.5～1小時，即可達到滿負荷。冷態(tài)啟動需3～6小時。

（5）灰渣利用好：由于循環(huán)流化床鍋爐是低溫燃燒，在灰渣化學活性好，呈片狀結構。因為摻燒石灰石，灰渣中石膏含量高。因此，可作硅酸鹽水泥的熟料或火山灰粘合劑等建筑材料。

寧安市鏡泊湖糖業(yè)有限責任公司，始建于1958年，經多次改擴建已成為日處理甜菜1800噸的中型制糖企業(yè)。公司現(xiàn)有一臺工作壓力為3.82MPa、蒸汽溫度為450℃的35t/h鏈條爐排鍋爐和一臺工作壓力為2.45MPa、蒸汽溫度為400℃的20t/h鏈條爐排鍋爐及一臺同參數(shù)10t/h鏈條爐排鍋爐，總計65蒸噸。設備陳舊落后，出力低、效率低、煤耗高，嚴重影響生產產品的成本和企業(yè)的發(fā)展。公司采納濟南鍋爐廠和黑龍江省輕工設計院提出的設計方案，決定將型號為 UG35-25/400，AZD20-25/400的鏈條爐改造為循環(huán)流化床爐。

公司熱電站和制糖生產用汽流程圖如下

1 鍋爐整體布置說明

1.1 鍋爐燃用12540～14630 KJ/Kg的煙煤或煤矸石，采用了低循環(huán)倍數(shù)的循環(huán)流化床結構，大床面布風板。

1.2 為了控制好爐膛密相區(qū)床溫，采用橫埋管結構。

1.3 鍋爐采用中溫分離，分離器布置在過熱器后部。

1.4 受運轉層土建梁限制，為方便點火和運行操作，保證較高的燃燒效率，燃燒室布置在運轉層下部3.5m處。

1.5 為保證將較大燃料量可靠送入爐內，選擇了3臺正壓螺旋給煤機。

1.6 為保證布風板上燃燒的均勻性，布置了獨立的2個布風板，2個分風室，每個分風室均布置有調風門。

1.7 為保證流化燃料的正常循環(huán)，布置兩個分離效率99%的旋風分離器，每個分離器布置流化床返料器。

1.8 為保證鍋爐的長期連續(xù)運行，每層埋管都布置防磨裝置，凝渣管和高溫過熱器上布置防磨罩。燃燒室設衛(wèi)燃帶、布風板絕熱層、旋風分離器和返料器，爐墻采用特殊材料的耐高溫、耐磨損的耐火混凝土和耐火磚。

2 鍋爐改造結構簡介

2.1 鍋筒：根據(jù)改造需要，鍋筒抬高1.5m，其它采用原結構不變。

2.2 水冷系統(tǒng)：水冷系統(tǒng)（除部分下降管外）全部更換，爐膛四周水冷壁為膜式壁結構，新布置前、后、左、右側水冷下集箱，燃燒室水冷壁上焊有密布銷釘，用以固定耐火材料。

爐膛分左、右、前、后四個水循環(huán)回路，埋管與后墻水冷壁為一個循環(huán)回路。埋管循環(huán)回路的下降管與埋管、埋管與導氣管的截面比都在設計規(guī)范許可范圍內。每個循環(huán)回路的集箱都裝有排污閥門，以便定期排污。

2.3 過熱器：對過熱器管系統(tǒng)進行了改造，過熱蒸汽溫度調節(jié)采用面式減溫器，過熱器處煙氣流速5m/s左右，對過熱器的磨損較輕。在高溫過熱器前布置防磨罩。

2.4 減溫器：采用原結構不變。

2.5 省煤器：高、低溫省煤器采用螺旋鰭片管，布置的管間距降低了該處的煙速，減輕了省煤器的磨損，保證了鍋爐運行的可靠性。給水沿蛇形管自下而上，與煙氣成逆向流動。

2.6 空氣預熱器：對空氣預熱器管箱進行了改造，采用厚壁管，有效降低預熱器磨損。鍋爐一次風經空氣預熱器加熱為熱風，二次風不經過空氣預熱器。

2.7 燃燒系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)由爐膛、旋風分離器和返料器組成。爐膛下部是密相料層。布風板上均勻布置風帽，一次風由風帽均勻進入燃燒室。

燃煤和石灰石經設在爐前的3臺螺旋給煤機送入燃燒室。落煤口處布置播煤風。二次風布置在爐膛前后墻。二次風約占總空氣量的20%，以利懸浮段燃料的燃盡。燃燒室內布置橫埋管，防止床層超溫。

燃燒的煙氣經過熱器后，進入旋風分離器。被分離器的煙氣經省煤器、空氣預熱器、除塵器、引風機、煙囪排入大氣。

燃燒后的灰渣由布風板上的二個放渣管排出爐外。鍋爐啟動、運行調整需要時，返料器內的飛灰物料由返料器內的放灰管排出爐外。布風板下等壓風室中運行長時間后的積灰應定期排出。本鍋爐采用床上人工點火。

2.8 構架和平臺扶梯：本爐構架全部為鋼結構，根據(jù)需要對鋼架進行了調整，增加了部分鋼梁。燃燒室周圍新布置平臺扶梯，方便點火、檢修。

2.9 爐墻：對原爐墻進行了改造，爐膛部分為輕型爐墻。改造后的爐墻既考慮了方便埋管的更換，同時考慮爐墻受熱后的膨脹，布置了合理的膨脹縫，保證爐墻的密封性。

2.10 鍋爐內管路的布置

采用原結構。面式減溫器爐頂部的減溫水管左移1000mm，以便于省煤器出品集箱的布置，排污管道按新結構安裝。

作者簡介：徐茂利（1975，6-），工程師。

汪忠艷（1966，2-），工程師。