生物質鍋爐外置空預器技改方案與效益分析

韓保秀 朱淑鳳

1.光大城鄉再生能源（夏邑）有限公司 河南 夏邑 476400；2.微山光大環保能源有限公司 山東 微山 277000

引言

空預器是生活垃圾焚燒鍋爐系統的重要組成部件，在生產運行中起到換熱作用，同時也對機組安全穩定運行具有重要影響。但是由于原有建設方案及運維管理因素影響，在鍋爐燃燒過程中，常會出現較為顯著的空預器堵灰問題，使得鍋爐無法正常運行。如此不僅使得企業經營效益受到影響，同時還會造成鍋爐運行產生安全隱患，通過有效的技術改造，有效避免空預器堵灰現象發生，是生產管理應當關注的重要問題。

1 項目簡介

某生活垃圾焚燒鍋爐項目，位于河南省商丘市夏邑縣，占地257畝，總投資5.6億元人民幣，其中農林生物質焚燒熱電項目投資額為3.2億，配置1×110t/h高溫超高壓再熱循環流化床鍋爐+1×30MW抽凝式汽輪發電機組；生活垃圾焚燒熱電項目日處理量為700噸，分兩期建設，一期項目配置350t/d機械爐排爐+1×6MW抽凝式汽輪發電機組，預留二期垃圾機組建設用地。項目于2018年9月份開工建設，2020年1月3日垃圾機組通過“72+24”小時試運；2020年3月24日生物質機組通過“72+24”小時試運。

2 技術改造必要性及可行性分析

2.1 技術改造必要性

本項目生物質機組自投運以來，頻繁因空預器堵灰造成停爐，2021年改造之前，最長運行天數54天，最短運行天數僅為10天，共計停爐14次，其中因空預器堵灰停爐10次。嚴重影響了機組的長周期運行，增加了檢修人員的檢修工作量，現場的設備衛生也急劇下降，給公司造成了巨大的經濟損失。啟停一次爐按照10萬元計算，因空預器堵灰造成啟停爐損失約100萬元。

2.2 技術改造可行性

結合本項目運行情況分析，參考國內相關文獻研究，電廠鍋爐運行中，由于空預器積灰導致的現象較為常見，相關技術改造方案也較為成熟。翟博（2022）[1]在研究中，以三分倉回轉式空預器數為例，說明扇形板、風道及磨料系統改造具體方案。李杰等（2020）[2]在研究中以某電廠空預器技術改造為例，說明基于循環風的風量分切技術改造運行方案。屈躍進（2019）[3]在研究中提出基于間隙自補償密封片和蛇形彈性密封片的技術改造方案。在與鍋爐生產企業及研究院溝通交流過程中，分析空預器堵灰現象原因，提出給水加熱式換熱器進行提高風溫施工方案。方案實施成本較低，能夠有效解決空預器積灰問題，因此技術改造具有良好可實施性。

3 技術改造方案

3.1 現有運行情況分析

結合生產運維數據統計，因空預器堵灰現象造成的停爐事故，整體占比達到70%以上，已經對機組正常運行產生明顯影響。以本機組運行情況為例，在某一運行周期內，停機頻次及具體原因如表1所示。

3.2 技術改造方案思路

因本企業同類項目都出現過空預器堵灰造成的停爐現象，綠色環保運營管理部專門成立空預器堵灰攻堅克難小組，依據運營管理部2021年8月4日《生物質送風系統外置空預器方案討論會議紀要》要求，本項目積極聯系鍋爐廠和廣輕院對空預器堵灰問題進行分析、研究，最終確定采用給水加熱式換熱器進行提高風溫的施工方案，從而提高排煙溫度，以解決空預器堵灰問題[4]。

3.3 技術改造具體方案

3.3.1 在給水母管上引出兩路管道（Φ168×16mm，20G），分別作為外置空預器的進、出水管，用以加熱一、二次冷風，每路支管（Φ133×13mm，20G）均布置有調節閥，用于調節出口風溫。加熱后的回水并入給水母管后進入省煤器進口集箱。由于兩路支管與給水母管為并聯形式，所以不會增加水側阻力。

3.3.2 一、二次風暖風器均布置在風機出口冷風通道內，為臥式布置，設計時考慮風阻不大于600pa；空氣從暖風器下部進入上部引出，高壓給水從上部引入下部引出。

暖風器管子采用Φ32×4，20G+鋁鰭片逆流錯列布置，以增大換熱面積，減小設備體積。具體設備及構造如圖1所示。

圖1 暖風器改造示意圖

因本次技改項目工程量大，施工周期長，擬計劃在停爐期間進行施工，生物質機組于2021年12月05日停爐開始進行外置空預器技改，于2021年12月10日改造完成，成功啟動。改造過程中技術部專業人員對現場施工人員進行安全交底，確保零事故，緊盯現場，不放過任何一個細小環節，特別是重點隱蔽部位、管道焊口射線以及設備定位安裝，水壓試驗等工作。

3.4 技術改造實施辦法

本次施工技改采用公開招標方式進行招投標，根據報價，最終確定價格最低和施工最優的山東軍輝建設集團有限公司為本次施工技改的合作方（129.2130萬元），停爐技改過程中施工方嚴抓現場管理，積極協調人員提前辦理入廠手續，提前準備工作，先后投入70多人次，焊機6臺，射線機2臺，高壓焊工8人，起重工具若干。鑒于工期短任務重，施工方組織人員進行24h倒班制，人員休息工作不能停止，積極搶工期，趕進度，最終圓滿完成了本次施工技改工作，沒有影響機組啟動。

4 技術改造效果評價[5-6]

①施工管理評價施工單位指定專職安全員，進行現場監督管理，輪流檢查。本次施工未出現一起人身傷害和設備損壞事故。②經費預算評價，本次施工完全按照合同招標價格進行，未出現多余款項支出現象。③工期評價，本次施工加班加點24h輪流作業，按照檢修技改計劃有序推進未拖延工期。④改造后運行情況評價，改造后鍋爐排煙溫度較改造前提高約20℃；一、二次入口風溫明顯提高，且不受外界環境溫度影響，可隨工況調節；空預器差壓比較穩定，鍋爐運行周期明顯延長（最高紀錄119天），徹底解決了因空預器堵灰造成機組頻繁停運的問題。⑤效益評價，本次改造費用約129萬元，改造后2022年全年運行時間（8027h）較改造前2021年（7299h）多運行728h（約30天），因改造后排煙溫度升高約20℃造成鍋爐熱效率降低約1.5%，燃料消耗增加約11.72t/日；上網電量、環保耗材、燃料結算單價等數據取自本項目2022年度生產數據平均值，改造后產生的經濟效益如表2所示。

表2 本項目技術改造經濟效益分析

通過以上可以看出技改后鍋爐運行周期明顯增加，經濟效益明顯增長，每年可為公司創收522.18萬元。

5 結束語

生物質鍋爐發電是實現生活垃圾資源化利用的重要途徑，對優化地方能源供給結構、改善生態環境具有重要的促進作用。但是在鍋爐運行中，空預器積灰現象發生，對正常生產作業會產生極為顯著影響。本項目實施過程中，參考相關類型企業技術改造方案，結合實際提出具體施工措施，在企業領導層高度重視，技術人員深度參與情形下，取得良好的改造效果，空預器積灰現象得以有效消除，為正常生產提供堅實保障，有效提升企業整體效益水平。