論煤矸石發電廠鍋爐技術改造

王罡

摘 要：煤矸石發電廠屬于坑口節能型綜合利用電廠，隨著洗煤廠洗煤技術及精益化管理，煤矸石（洗碴）發熱量越來越低，由1600DK/GJ降至800DK/GJ，對鍋爐燃燒的適應性、運行的經濟性、使用的周期性產生了很大的影響。通過對循環流化床鍋爐技術的技術改造，為矸石電廠鍋爐運行穩定、降低能耗、資源綜合利用技術等方面起到了很好的推廣作用。

關鍵詞：電廠；鍋爐技術改造；燃用煤矸石

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.146

1 原電廠狀況

萍鄉礦業集團安源發電廠始建于上世紀八十年代末投產于九十年代初的“二爐二機” 2×6000kw煤礦自備發電廠，屬于燃燒低劣質燃料（煤矸石）的綜合利用電廠。燃用的是1600DK/GJ左右的煤矸石，鍋爐選用比較適合且較先進的35T/H鼓泡床沸騰爐，發電廠建成投產后能夠做到正常的安全生產，為企業創造了一定的經濟效益，電廠的35T/H鼓泡床沸騰爐顯露出大量的問題，難以生存和發展。

2 鍋爐改造前存在的問題

（1）35T/H鼓泡床沸騰爐因燃用1600DK/GJ煤矸石造成鍋爐各部分受熱面管的磨損，布置在爐膛燃燒室的埋管磨損更嚴重，即使采取了很多種防磨措施也很難維持運行超過3000小時，造成埋管經常爆管影響鍋爐的正常運行。

（2）35T/H鼓泡床沸騰爐因燃用1600DK/GJ煤矸石造成鍋爐各部分爐墻磨損嚴重，爐膛燃燒室本身是重型爐墻加之此區域沒有布置受熱面造成此爐墻溫度很高（950℃），加上大量煤矸石顆粒的直接沖刷磨損和鍋爐的啟、停較頻繁，造成此區域的爐墻磨損變形非常嚴重，嚴重影響鍋爐的正常運行和鍋爐房的環境衛生。

（3）進廠的煤矸石發熱量只有800DK/GJ左右，要確保35T/H鼓泡床沸騰爐的正常燃燒須加入大量的原煤使之燃料熱值在1600DK/GJ左右，煤炭市場價格的上漲，鍋爐燃料成本急劇上升，發電廠的經濟效益造成企業嚴重虧損。

（4）35T/H鼓泡床沸騰爐原設計鍋爐熱效率只有72%、鍋爐在運行中的一些因素的影響（比如爐墻的嚴重變形漏風等），造成鍋爐實際熱效率只能達到65%左右，鍋爐很難適應發電廠生產的需求。

3 鍋爐技術改造后已達到目的

（1）鍋爐燃料發熱值在1000—1100大卡/公斤時能夠穩定運行；

（2）鍋爐各項技術參數能夠保持原鍋爐正常工作范圍內，特別是鍋爐蒸發量達35T/H以上、鍋爐熱效率達80%以上、冷渣含炭量2%以下、細灰含炭量8%以下；

（3）鍋爐的各個受熱面部件及爐墻達到正常的使用壽命及三年以上的小修五年以上的大修周期；

（4）最大限度的利用原鍋爐的材料和備件。

4 鍋爐的改造設計技術思路

由于鍋爐燃燒的燃料為煤矸石熱值只有1000—1100大卡/公斤，而且鍋爐建成后必須達到鍋爐所有的要求，首先決定把原35T/H鼓泡床沸騰爐改造成循環流化床鍋爐，并針對循環流化床鍋爐普遍存在的缺點和問題，在鍋爐改造設計時我們遵循以下了的思路：

（1）充分吸收高速床、低速床的優點。1）將鍋爐燃燒室（密相區）設計成低速床，有利于燃料在此密相區的燃盡停留時間、也有利于減輕燃料顆粒對埋管及爐墻的沖刷磨損。2）我們將鍋爐懸浮段（稀相區）設計成高速床，有利于煙氣中的細小顆粒在此區域燃盡。

（2）采用分離效率較高且阻力適當的高溫一級分離器及可靠的“U”型閥回送系統來保證沒有燃盡的燃料顆粒可以多次循環燃燒，確保鍋爐的燃燒效率達到鍋爐設計80%以上；

（3）鍋爐在爐膛只布置了埋管受熱面，因此在鍋爐尾部煙道合理的增加部分省煤器受熱面來彌補前面受熱面不足，以確保鍋爐蒸發量所需的受熱面；

（4）在鍋爐煙道尾部另增設布置一組多管旋風式二級分離器，將尾部煙氣中的大量細小顆粒分離出來返回爐內（如果熱值太低就直接排出），減輕因這部分煙氣中大量細小顆粒對尾部受熱面的磨損；延長尾部受熱面省煤器、空氣預熱器及除塵器的使用壽命。

（5）鍋爐爐膛四周用膜式水冷壁構成并且用高強耐火澆注料敷設而成，因此徹底解決了原鍋爐爐膛變形磨損的問題。

5 鍋爐改造設計技術措施

（1）采用高、低混合流速循環流化床燃燒方式。高速床燃燒強度大，鍋爐磨損嚴重；低速床燃燒效率低，鍋爐磨損小。采用高、低混合流速循環流化床燃燒技術，將高速床與低速床有機地結合起來。

（2）采用合理的二級分離二級回送系統。高溫分離器分離下來的物料回燃條件好，燃燒效率高，且能顯著減少尾部受熱面的磨損，因此，本次改造在過熱器前布置“槽型”型分離器，尾部布置二級旋風分離器。二級分離器阻力之和為850Pa，分離器效率≥99%。兩級分離器獨立分離，獨立回送。

（3）合理布置爐膛受熱面。一般原煤經破碎后<2㎜占50%左右，由于密相區燃燒份額較小，埋管受熱面應比傳統鼓泡床受熱面少，而懸浮段以上稀相區燃燒份額大，因此，改造中爐膛四周布置膜式水冷受熱面，給粉末顆粒創造良好的燃燒條件，絕大部分蒸發受熱面均敷了澆注料覆蓋，以降低爐膛水冷度。

（4）防止過熱器超溫措施。鍋爐的蒸發吸收熱量（或蒸發受熱面）與過熱吸熱量（過熱器受熱面）成一定比例，當過熱器超溫時，適當增加蒸發受熱面，過熱蒸汽溫度即會下降。

6 鍋爐改造后取得的效果

（1）鍋爐燃料發熱量在1000～1100DKcal/Kg左右能夠滿負荷的穩定運行；

（2）鍋爐已經安全穩定運行2年，各部受熱面還沒有出現磨損爆管問題、爐墻沒有變形和磨損問題；

（3）鍋爐達到了設計的各項技術指標；

（4）由于可以燃燒1000～1100DKcal/Kg的煤矸石，鍋爐穩定運行后為發電廠帶來了很好經濟效益，為企業減虧增贏奠定了良好的基礎。

7 總結

我廠循環流化床鍋爐改造運行后取得了較好的經濟效益和社會效益，同類型的江西豐礦煤矸石電廠、黑龍江雙鴨山電廠等單位到我廠參觀做技術交流，為矸石電廠鍋爐運行穩定、降低能耗、資源綜合利用技術等方面起到了的推廣作用。循環流化床鍋爐技術盡管運行較廣泛，但N2O排放偏高、排渣有揚塵以及石灰石選擇不合理導致的脫硫效率低等問題，也是我們將要進行改造和發展的方向。