循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行研究

呂云辰 李安紅 吳 培 徐嚴(yán)偉 宋仁委

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

1 存在問題

河南心連心化肥有限公司三分廠熱電車間有1臺(tái)TG-130/5.29-M型循環(huán)流化床鍋爐(次高壓、次高溫)，主要以神木煙煤為原料，為合成氨系統(tǒng)提供蒸汽(壓力4.9 MPa、溫度470 ℃)90 t/h。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該鍋爐自2010年1月至2012年12月期間共停爐12次。停爐原因：水冷壁泄漏5次、斷煤3次、更換汽包加藥閥1次、系統(tǒng)停車1次、正常計(jì)劃?rùn)z修2次。該鍋爐的平均連續(xù)運(yùn)行周期約為91 d。合成氨系統(tǒng)檢修頻次為每年1次，在鍋爐檢修期間，為維持合成氨系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，需用外供蒸汽。因此，延長(zhǎng)鍋爐的平均運(yùn)行周期成為降低生產(chǎn)成本一個(gè)亟待解決的問題。

2 問題分析

(1)水冷壁泄漏。檢修循環(huán)流化床鍋爐時(shí)發(fā)現(xiàn)，漏點(diǎn)多位于循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口和北墻衛(wèi)燃帶上部，泄漏部位磨損非常嚴(yán)重，水冷壁最薄處厚度僅1.7 mm，說明物料對(duì)此位置的沖刷較嚴(yán)重，應(yīng)重點(diǎn)防護(hù)。停運(yùn)循環(huán)流化床鍋爐后，通過膨脹指示針的位移檢查發(fā)現(xiàn)，循環(huán)流化床鍋爐爐體下部存在向南偏移現(xiàn)象。經(jīng)分析，原因?yàn)榉盗掀髋蛎浌?jié)失效，造成循環(huán)流化床鍋爐爐體與旋風(fēng)分離器的連接處被下料管卡死，爐體下部向南偏移，導(dǎo)致北墻磨損嚴(yán)重。爐膛出口處管道因通流面積小，煙氣流速大，比其他部位更易磨損。

(2)斷煤停爐。從操作記錄可知，斷煤多發(fā)于陰雨天氣的夜間。由于防雨棚儲(chǔ)煤的容積較小，陰雨天氣煤含水量超標(biāo)時(shí)有發(fā)生(標(biāo)準(zhǔn)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%～12%)。夜間上煤前不易摻混均勻，濕煤入煤倉(cāng)易造成煤倉(cāng)下部及下煤管堵塞，如處理不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐斷煤而停運(yùn)。

(3)汽包加藥閥泄漏。檢修時(shí)，未對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中不可更換配件和維修部位重點(diǎn)檢查，無法對(duì)鍋爐運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題提前采取處理措施。

3 解決方案

3.1 水冷壁測(cè)厚及防護(hù)

為解決水冷壁泄漏的問題，在2013年4月檢修時(shí)，采用測(cè)厚儀器對(duì)水冷壁大范圍取點(diǎn)、測(cè)厚，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，全面檢測(cè)水冷壁的整體磨損情況。每隔500 mm設(shè)1個(gè)測(cè)厚區(qū)，取水冷壁左、中、右3點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)厚工作歷時(shí)10 d，共測(cè)得12 000個(gè)測(cè)厚點(diǎn)的壁厚數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計(jì)水冷壁測(cè)厚點(diǎn)的厚度并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，以水冷壁管的標(biāo)高為Y軸，水冷壁管的編號(hào)為X軸(自西向東依次編號(hào))，將測(cè)厚數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)地輸入表格，厚度(L)≤2.5 mm的測(cè)厚點(diǎn)用紅色標(biāo)記(即需要更換的部位)，2.5 mm<

L≤3.0 mm的測(cè)厚點(diǎn)用黃色標(biāo)記(即需要添加防護(hù)瓦的部位)，3.0 mm5.0 mm的測(cè)厚點(diǎn)用綠色標(biāo)記(即磨損非常輕微的部位，下次不需要測(cè)厚)。建立數(shù)據(jù)庫(kù)后，可直接觀察到水冷壁各部位的磨損情況，并以此為基礎(chǔ)分析循環(huán)流化床鍋爐可能存在的問題，確定檢修重點(diǎn)。從數(shù)據(jù)庫(kù)中選取的幾組典型數(shù)據(jù)如表1所示。

表1從數(shù)據(jù)庫(kù)中選取的幾組典型數(shù)據(jù)mm

通過對(duì)表1的數(shù)據(jù)分析可明顯看出，水冷壁西墻的大面積磨損明顯比東墻嚴(yán)重。該部位煙氣出現(xiàn)自西向東的紊流，可采取添加導(dǎo)流板或豎型板的措施來矯正煙氣的流向，從而減輕煙氣對(duì)水冷壁的磨損。

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)分析結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，水冷壁北墻磨損明顯比南墻嚴(yán)重，磨損最嚴(yán)重的部位在爐膛出口處和衛(wèi)燃帶以上高度10～12 m的部位，而且部分位置存在溝流、壁流現(xiàn)象等問題。針對(duì)水冷壁北墻磨損嚴(yán)重和返料器膨脹節(jié)卡死問題，在檢修中重新澆筑了返料器膨脹節(jié)。針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口管道和旋風(fēng)分離器進(jìn)口管道磨損嚴(yán)重問題，分別采取了加裝豎型板和重新澆筑等措施。針對(duì)衛(wèi)燃帶上部磨損嚴(yán)重和部分位置存在溝流、壁流現(xiàn)象，通過在衛(wèi)燃帶上添加導(dǎo)流板，矯正爐內(nèi)物料的流向，消除溝流、壁流現(xiàn)象，減輕了衛(wèi)燃帶上部的磨損。安裝導(dǎo)流板后物料流向示意如圖1所示。

圖1 安裝導(dǎo)流板后物料流向示意

在2013年11月檢修時(shí)，再次對(duì)水冷壁進(jìn)行全面測(cè)厚，結(jié)合2013年4月測(cè)厚數(shù)據(jù)計(jì)算水冷壁薄弱區(qū)域的磨損速率。參考磨損速率計(jì)算結(jié)果，本次檢修時(shí)將測(cè)厚點(diǎn)L<2.5 mm的水冷壁管全部更換，測(cè)厚點(diǎn)L在2.5～3.0 mm的水冷壁管加裝防護(hù)瓦，防止水冷壁管運(yùn)行中出現(xiàn)泄漏的情況。

修改操作規(guī)程，規(guī)定循環(huán)流化床鍋爐在不同負(fù)荷下爐膛差壓的范圍，操作人員可根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷控制爐膛差壓。在循環(huán)流化床鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，及時(shí)排灰以減少爐內(nèi)循環(huán)物料，減輕飛灰對(duì)水冷壁的沖刷；煙氣中氧體積分?jǐn)?shù)指標(biāo)嚴(yán)格控制在4%～7%，降低過量空氣系數(shù)以降低煙氣的流速，減輕煙塵對(duì)水冷壁和尾部煙道換熱管的磨損。

3.2 預(yù)防斷煤事故

預(yù)防斷煤事故的措施：①擴(kuò)大煤棚容積，增加干煤儲(chǔ)量，防止陰雨天氣煤濕度過大；②建立入爐煤數(shù)據(jù)庫(kù)，增加煤的分析頻次，確保入爐煤質(zhì)量；③加大培訓(xùn)、管理、考核等方面力度，重點(diǎn)修訂了上煤、看煤的管理規(guī)章，防止?jié)衩喝朊簜}(cāng)，并通過事故演練，增強(qiáng)操作人員處理斷煤事故的能力。

3.3 設(shè)備方面

對(duì)維修工、電工實(shí)行設(shè)備包機(jī)制度，提高其責(zé)任心；及時(shí)更換損壞的風(fēng)機(jī)變頻器模塊，防止跳車；編制給煤機(jī)檢修指導(dǎo)手冊(cè)，系統(tǒng)地羅列出給煤機(jī)的檢修項(xiàng)目，保證每次檢修都能全面檢查給煤機(jī)，延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間。

4 改造效果

2013年3月底，循環(huán)流化床鍋爐停車檢修；2013年4月中旬投入運(yùn)行，循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行7個(gè)月，2013年11月17日，按計(jì)劃停車進(jìn)行檢修；2013年12月4日，檢修結(jié)束并投入使用，穩(wěn)定運(yùn)行至2014年5月16日按計(jì)劃停爐檢修。連續(xù)2次長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，創(chuàng)造了該循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的記錄。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，非正常停爐檢修時(shí)間平均約為10 d，平均蒸汽用量為90 t/h，其蒸汽成本110.13元/t，外供蒸汽價(jià)格134.68元/t，則停運(yùn)循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)濟(jì)損失合計(jì)57.10萬元(見表2)。

表2停運(yùn)循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)濟(jì)損失

改造后的循環(huán)流化床鍋爐平均穩(wěn)定運(yùn)行周期由約91 d延長(zhǎng)至約186 d，年停爐次數(shù)由4次降至為2次，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)114.2萬元。鍋爐運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，減少了停爐造成的損失，也為合成氨系統(tǒng)和尿素裝置穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。