循環(huán)流化床鍋爐的升級改造及應(yīng)用

龍勇(貴州黔希煤化工投資有限責(zé)任公司，貴州 黔西 551500)

0 引言

貴州黔希煤化工投資有限責(zé)任公司( 以下簡稱黔希煤化工公司) 現(xiàn)有 30萬t/a乙二醇及配套的3×220t/h高壓流化床鍋爐，于2018年投產(chǎn)運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了各類制約鍋爐正常穩(wěn)定運(yùn)行的問題，對該三臺鍋爐進(jìn)行了技術(shù)改造升級。

鍋爐主要參數(shù)如下：

設(shè)備名稱：高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐；額定蒸發(fā)量220t/h；額定蒸汽壓力9.81MPag；額定蒸汽溫度540℃；給水溫度158℃；鍋爐排煙溫度135℃；正常排污率≤2%；空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度20℃；一次熱風(fēng)溫度137℃；二次熱風(fēng)溫度137℃；設(shè)計(jì)熱效率91%；一、二次風(fēng)量比60：40；鍋爐飛灰底渣比5：1；燃料消耗量35.4 t/h；煙氣處理流程：爐膛→高低過熱器→SCR脫硝反應(yīng)器→省煤器→布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→氨法脫硫→煙囪。

1 吹灰器的改造升級

1.1 鍋爐吹灰器存在的主要問題

鍋爐聲波吹灰器吹灰效果差，尾部煙道積灰嚴(yán)重，影響尾部受熱面換熱效率，造成鍋爐主蒸汽溫度逐漸降低，最低降至450℃,排煙溫度升高，鍋爐消耗增大，為確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，目前采用每三天對尾部受熱面進(jìn)行一次人工吹灰，三臺爐主蒸汽溫度維持在480℃左右運(yùn)行，造成后系統(tǒng)汽耗增大，安全性能降低；本地煤灰粘性較大，聲波吹灰器及激波吹灰器無法滿足運(yùn)行需要。

1.2 經(jīng)濟(jì)效益估算

將原有的聲波吹灰器改為蒸汽吹灰器，提高主蒸汽溫度，降低鍋爐排煙熱損失，提高鍋爐效率。高壓蒸汽溫度提高后，1h約節(jié)約35t高壓蒸汽用量，1t高壓蒸汽136元，每h降低成本4760元；每年按運(yùn)行8000h計(jì)算，每年節(jié)約成本3808萬元。

1.3 吹灰器改造

(1)蒸汽吹灰系統(tǒng)，它包括了過熱器、省煤器等部位的蒸汽吹灰器。

(2)每臺吹灰器有調(diào)節(jié)流量的裝置，控制吹灰器流量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

(3)長伸縮式吹灰器(過熱器)；固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器(布置在后墻區(qū)域)(省煤器)；耙式吹灰器(雙邊布置)(SCR區(qū)域，單層反應(yīng)器)

(4)蒸汽吹灰器熱態(tài)進(jìn)退靈活、可靠，無卡澀現(xiàn)象，吹灰蒸汽管在吹灰時(shí)不振動。吹灰器電動機(jī)有電機(jī)過載保護(hù)功能。蒸汽吹灰器的投運(yùn)能保證鍋爐長期穩(wěn)定運(yùn)行，對受熱面進(jìn)行有效吹灰。蒸汽吹灰器與爐墻接口連接處有防止煙氣及飛灰泄漏的自密封裝置。吹灰裝置運(yùn)行不影響鍋爐本體設(shè)備及內(nèi)部耐火保溫設(shè)施的安全。

(5)改造完成后主蒸汽溫度達(dá)到540℃以上，確保了后系統(tǒng)用戶的溫度達(dá)標(biāo)合格，汽輪機(jī)進(jìn)氣溫度在最佳合格范圍內(nèi)。排煙溫度降至130℃，避免排煙溫度過高燒毀除塵器布袋，及導(dǎo)致氨法脫硫系統(tǒng)內(nèi)塔壁溫度過高，產(chǎn)生老化變形現(xiàn)象發(fā)生。

2 煤倉的改造升級

2.1 煤倉存在的主要問題

因蒸汽動力廠鍋爐煤倉容易出現(xiàn)堵煤，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，2019年4月24日曾出現(xiàn)過AB爐因煤倉堵煤嚴(yán)重?zé)o法搶救導(dǎo)致鍋爐熄火事故，給公司帶來較大經(jīng)濟(jì)損失。為解決煤倉堵煤問題，動力廠人員經(jīng)多家單位學(xué)習(xí)考察，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)效果較好，其中遵義電廠和天福化工使用燃煤水分、粒度等情況和黔希化工很接近，兩家公司改造后都取得明顯效果，堵煤情況大幅下降，設(shè)備故障率低。所以現(xiàn)申請將3臺鍋爐煤倉改造加裝刮刀旋轉(zhuǎn)型清堵機(jī)，改造方式：利用停爐機(jī)會清空煤倉，將煤倉下錐段割掉約2m長，方改圓后加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)，實(shí)物圖及結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 煤倉實(shí)物圖及結(jié)構(gòu)圖

刮刀旋轉(zhuǎn)型清堵機(jī)設(shè)置有上下兩個(gè)固定倉體，兩個(gè)倉體之間采用回轉(zhuǎn)本體連接，旋轉(zhuǎn)刮刀固定在回轉(zhuǎn)本體上。電機(jī)減速機(jī)通過驅(qū)動回轉(zhuǎn)本體外側(cè)齒圈帶動內(nèi)部刮刀作360。旋轉(zhuǎn)，防止物料在旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)內(nèi)部粘結(jié)起拱，達(dá)到較好的清堵效果。

2.2 新穎性、必要性和可行性分析

(1)煤倉旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)是較為先進(jìn)的清堵設(shè)備，具有清堵效果好，設(shè)備故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

(2)黔希化工鍋爐煤倉堵煤嚴(yán)重威脅到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，解決煤倉堵煤問題，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行才有保障。另外為摻燒劣質(zhì)煤創(chuàng)造條件，達(dá)到降本增效目的，所以改造煤倉解決堵煤問題很有必要。

(3)經(jīng)考察多家單位使用情況，煤倉加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)都取得明顯效果，且設(shè)備故障率低，運(yùn)行可靠性高，可行性強(qiáng)。

原煤倉內(nèi)旋密閉式疏通裝置的結(jié)構(gòu)方式為內(nèi)旋密閉式疏通裝置本體由上、下兩段筒體及中部旋轉(zhuǎn)總成構(gòu)成，上部為固定倉段，下部為固定倉段，疏通裝置中部為旋轉(zhuǎn)總成。疏通裝置設(shè)備采用高性能回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)來承受旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的軸向、徑向及傾履力矩。驅(qū)動裝置采用減速機(jī)齒輪傳動。設(shè)備轉(zhuǎn)動部分采用高性能回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，滾珠式定位圈定位，傳動部分采用外齒式滾珠式定位圈支撐傳動結(jié)構(gòu)傳動，軸向承受力與最大傾覆力矩要求保證原煤斗發(fā)生嚴(yán)重堵煤時(shí)，傳動部分的設(shè)備仍能正常安全運(yùn)行。傳動齒輪全部為合金鋼鍛件。設(shè)備上、下部動靜結(jié)合處密封要求采用可靠的綜合密封結(jié)構(gòu)，保證密封，長期運(yùn)行無泄漏。為保證設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，電機(jī)采用變頻啟動的模式，即在裝置接收到產(chǎn)品使用人給煤系統(tǒng)發(fā)出的斷煤或煤流量低信號時(shí)，裝置能夠立即啟動，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)速從零至最大轉(zhuǎn)速平穩(wěn)啟動的功能，以減少啟動時(shí)設(shè)備受到的沖擊，延長使用壽命，過載保護(hù)信號引至集控室。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益估算

改造后鍋爐堵煤情況大幅改善，大大減少因堵煤造成的停爐事故，穩(wěn)定生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行。另外煤倉堵煤問題解決后為摻燒劣質(zhì)煤創(chuàng)造了條件，鍋爐能夠燒更多劣質(zhì)煤將大幅降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益不可估量。每年按減少1次兩臺爐堵煤停爐計(jì)算，減少損失100萬元以上。改造后解決燒劣質(zhì)煤按10t/d、單價(jià)每噸節(jié)約100元、每年按8000h運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，每年節(jié)約燃煤成本800萬元。共計(jì)經(jīng)濟(jì)效益每年900萬元以上。

3 冷渣機(jī)的改造升級

冷渣機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 冷渣機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3.1 冷渣機(jī)存在的主要問題

蒸汽動力廠3臺爐冷渣機(jī)由于受到冷卻水溫度和煤質(zhì)粒度的影響，經(jīng)常出現(xiàn)排渣溫度偏高，而且冷渣機(jī)進(jìn)口管道為縮徑管道容易堵渣，冷渣機(jī)在前端面未設(shè)計(jì)拆卸檢修孔，遇硬質(zhì)雜物進(jìn)入冷渣機(jī)時(shí)容易卡停，檢修只能拆進(jìn)渣管段，極度不便，影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外在燃用4500～5000大卡的煤質(zhì)時(shí)，排渣溫度偏高遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)排渣溫度(≤60℃)。鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)(70%負(fù)荷)，冷渣機(jī)排渣溫度80℃左右，煤粒度波動時(shí)達(dá)110℃。冷渣機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)(90%以上負(fù)荷)，冷渣機(jī)排渣110℃左右，煤粒度波動時(shí)達(dá)150℃以上。由于冷渣機(jī)排渣溫度偏高，曾出現(xiàn)過多次將輸渣皮帶燒焦、燒漏洞、燒燃等情況，威脅到輸渣皮帶的安全運(yùn)行。當(dāng)其中一臺冷渣機(jī)堵塞，另一臺冷渣機(jī)轉(zhuǎn)速加至60%以上轉(zhuǎn)速時(shí)，排渣溫度就超過輸渣皮帶的最高允許使用溫度180℃，只能人工配合放紅渣，不能長時(shí)間堅(jiān)持鍋爐運(yùn)行。

綜上考慮，為滿足鍋爐排渣溫度要求，只有增加鍋爐冷渣機(jī)換熱面積來滿足排渣溫度，另改造進(jìn)口管道減少堵渣，對新冷渣機(jī)設(shè)計(jì)檢修孔方便檢修。另考慮后期要參燒劣質(zhì)煤，渣量增大，排渣溫度會更高，即使冷卻水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因煤質(zhì)滿足不了設(shè)計(jì)要求也需改造冷渣機(jī)才能滿足生產(chǎn)需要。所以現(xiàn)申請將原3臺爐出力為0～8t/h的冷渣機(jī)改為出力為0～12t/h的冷渣機(jī)，每臺爐改造1臺，共3臺。

3.2 新穎性、必要性和可行性分析

黔希化工鍋爐冷渣機(jī)排渣溫度偏高嚴(yán)重影響輸渣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，解決排渣溫度偏高問題，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行才有保障。另外為參燒劣質(zhì)煤創(chuàng)造條件，達(dá)到降本增效目的，所以改造冷渣機(jī)解決排渣溫度低問題很有必要。新改造的冷渣機(jī)將對原進(jìn)渣管進(jìn)行改造，減少鍋爐渣管堵渣。原設(shè)計(jì)冷渣機(jī)進(jìn)口管道為縮徑管道，容易堵塞，改造后改為同直徑管道，減少堵渣。新改造的冷渣機(jī)在前端面設(shè)計(jì)拆卸檢修孔，方便冷渣機(jī)進(jìn)入硬質(zhì)雜物時(shí)清理。改造冷渣機(jī)出力比原有冷渣機(jī)出力大了50%，能保證排渣溫度低于100℃以下，可行性強(qiáng)。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益估算

改造后排渣溫度下降，減少因排渣溫度高影響輸渣系統(tǒng)安全運(yùn)行，另外排渣溫度高問題解決后為參燒劣質(zhì)煤創(chuàng)造了條件，鍋爐能夠燒更多劣質(zhì)煤將大幅降低生產(chǎn)成本，改造后解決燒劣質(zhì)煤按每小時(shí)10t、單價(jià)節(jié)約100元/t、每年按8000h運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，每年節(jié)約燃煤成本800萬元。

4 結(jié)語

通過以上的鍋爐的改造升級，確保了煤倉無堵塞現(xiàn)象，燃料煤能夠順利的輸送入爐膛，鍋爐燃燒系統(tǒng)正常運(yùn)行得到保障；蒸汽吹灰器改造提高了鍋爐過熱蒸汽溫度，降低了排煙溫度，對后置的布袋除塵器和脫硫裝置起到了保護(hù)作用；冷渣機(jī)的改造升級降低了鍋爐排渣溫度，防止輸渣皮帶被燒壞，輸渣系統(tǒng)的得到了安全穩(wěn)定運(yùn)行，公司獲得了更大的經(jīng)濟(jì)效益。