鍋爐增容改造方案及分析

馬躍軍

（渤天化工有限責任公司，天津 300480）

鍋爐增容改造方案及分析

馬躍軍

（渤天化工有限責任公司，天津 300480）

渤天化工熱電廠供汽能力在三期電站工程未投入使用之前，總的蒸汽負荷不能滿足公司化工生產(chǎn)需要。為了盡快提高熱電廠蒸汽的供應能力，在原來75 t鍋爐上通過加大受熱面等技術改造，使得每臺鍋爐蒸發(fā)量提高了20%。

鍋爐增容；調整受熱面；強度核算

1　前言

渤天化工有限責任公司熱電分廠現(xiàn)有WGZ90/ 6.28-1型鍋爐3臺（即1#2#3#號爐），CG-75/6.28-MXF型鍋爐2臺 （即4#5#號爐），C12-60/10型汽輪發(fā)電機組1套，B6-60/10型汽輪發(fā)電機組3套。隨著化工生產(chǎn)發(fā)展的需要和向化工小區(qū)供熱的現(xiàn)狀，分廠已經(jīng)在2002年對1#2#3#號爐（原為WGZ 75/ 6.28-1）進行了增容改造，經(jīng)過運行調試達到了預期效果。為了進一步滿足生產(chǎn)擴建的需要，緩解冬季蒸汽供應緊張的局面，分廠提出對4#5#號爐再進行增容改造。CG-75/6.28-MXF型鍋爐增容至90 t/h。

2　4#、5#鍋爐增容改造技術分析

2.1鍋爐參數(shù)及燃料

鍋爐參數(shù)

鍋爐額定蒸發(fā)量：D=75 t/h；

過熱蒸汽壓力：P=6.28 MPa；

過熱蒸汽溫度：t=450℃；

給水溫度：t=104℃；

燃料：貧煤摻混石灰石。

原煤元素分析

Car=60.88Har=3.20Oar=3.51

Nar=0.92Sar=1.94Aar=28.56

Minh=1.44Vdaf=17.74

Qnet.ar=24 374 kJ/kg

t1=1 410℃；t2＞1 500℃；t3＞1 500℃

Car-收到基固定碳含量；Har-收到基氫含量；

Oar-收到基氧含量；Nar-收到基氮含量；

Sar-收到基硫含量；Aar-收到基灰含量；

Minh-收到基水分；Vdaf-收到基揮發(fā)分；

Qnet.ar-收到基低位發(fā)熱量；

t1-煤的變形溫度；t2-煤的軟化溫度；t3-煤的流動溫度。

根據(jù)實際的爐前混合燃燒按原煤∶石灰石=85∶15。

2.24#、5#鍋爐在90 t/h負荷下的熱力計算及數(shù)據(jù)分析

鍋爐一般都具有超額定負荷能力，但其裕度大小卻和很多因素有關。不僅受燃料性質的影響，還受到鍋爐各輔機設備等影響。對旋風爐而言，其負荷特性除與煤粉爐有相似之處外，由于其爐型結構和排渣方式不同，又有其自己的特點。若僅就燃燒設備本身而言，旋風爐超負荷運行的能力是比較強的，因為在一定范圍內(nèi)增大旋風爐的負荷，其爐內(nèi)熱強度及溫度水平都會提高，有利于燃燒和流渣。此外，旋風爐的飛灰量較煤粉爐少，飛灰也比較細，其超負荷能力與煤粉爐不同，在很大程度上受到對流受熱面磨損的限制。但是在其他方面旋風爐超負荷運行所受到的限制和煤粉爐是差不多的。

75 t/h立式旋風爐的設計裕度一般在5%～10%，也就是在80 t/h負荷左右，如果要進一步提高負荷就必須對影響鍋爐出力的制約點進行改造。

根據(jù)75 t/h鍋爐的實際運行情況，在75 t/h和90 t/h負荷下，熱力計算匯總表見表1和表2。

表1　D=75 t/h熱力計算匯總表

表2　D=90 t/h熱力計算匯總表

由上述熱力計算可以得到以下結論。

（1）補渣管束平均流速較大，有可能造成渣井正壓，需要增加通流面積。

（2）減溫焓偏大，目前的減溫器不能滿足過熱器溫度控制的需要，需增加換熱面積。

（3）蒸發(fā)受熱面、預熱受熱面、過熱受熱面，基本能夠達到D=90 t/h負荷的需要，而且3項分配比例合理。

2.3煙氣阻力計算匯總對比及分析

鍋爐負荷由D=75 t/h增至D=90 t/h，送入的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量都要增加，為驗證原鼓風機和引風機能否適合，就必須進行阻力、煙氣量和風量計算。煙氣阻力匯總表見表3。（1）由于排煙量的增加，引風機需要改型更換。（2）鼓風機由于壓頭較低，不能滿足二次風速的要求，需要改型更換。

2.4汽包、集箱強度計算及結論

鍋爐容量由D=75 t/h增至D=90 t/h，汽水阻力增加，在過熱器出口壓力仍為6.28 MPa的條件下，汽包承受的壓力和溫度就要提高，

2.4.1D=90 t/h負荷時鍋筒筒體壁厚計算

表3　計算匯總

式中：P—計算壓力（表壓），7.49 MPa；

Dn—鍋筒筒體內(nèi)直徑，1 600 mm；

?min—最小減弱系數(shù)，0.737；

［σ］—許用應力，190.74 MPa。

Sl=43.80 mm

鍋筒最小需要壁厚：

Smin=Sl+C=43.80+4=47.80（mm）

式中：C—附加壁厚，4 mm；

鍋筒實際壁厚：S=50 mm。

Sy鍋筒筒體有效壁厚46 mm。

β=1.06

結論：S＞Smin，β＜1.2，鍋爐增容至D=90 t/h時汽包體壁厚滿足要求。

2.4.2D=90 t/h負荷時水壓試驗最高允許壓力的計算

式中：φsw—水壓試驗時最小減弱系數(shù)，0.737；

σs—在20℃時材料的屈服極限，390 MPa；

水壓試驗壓力（表壓）Ps=1.25P=1.25×7.49= 9.36（MPa）結論：Psw＞Ps鍋爐在超壓試驗時滿足要求。

2.4.3D=90 t/h負荷時聯(lián)箱強度計算及超水壓試驗（見表4）

結論：本表列各集箱均S＞Smin；Psw＞=Ps；［d］＞=d；滿足強度要求。

2.5汽包安全閥排放量計算及結論

2.5.1鍋筒上裝置的安全閥排汽能力

E1=CA（10.2P+1）k；

式中：C—安全閥排放系數(shù)，0.37；

A—安全閥排汽面積，1 608.5 mm2；

P—鍋筒計算壓力，6.91 MPa；

k—安全閥入口處蒸汽修正系數(shù)，1。

E=0.37×1 608.5×（10.2×6.91+1）×1=44 423.88（ks/h）

2.5.2過熱器出口集箱安全閥排汽能力

E=CA（10.2P+1）k；

式中：C—安全閥排放系數(shù)，0.38；

A—安全閥排汽面積，2 513.27 mm2；

P—集箱計算壓力，6.59 MPa；

K—安全閥入口處蒸汽修正系數(shù)，1。

表4　D=90 t/h負荷時聯(lián)箱強度計算結果

E2=0.38×2 513.27×（10.2×6.59+1）×1

=50 883（ks/h）

安全閥排汽能力：E=E1+E2=44 423.88+50 883= 95 306.88（ks/h）

結論：由于安全閥排汽能力大于鍋爐改造后的蒸發(fā)量90 t/h，所以安全閥不需要改動。

2.6制粉系統(tǒng)計算及結論

2.6.1球蘑機出力計算

式中：D—滾筒直徑，2.5 m；

L—滾筒長度，3.9 m；

n—滾筒轉速，20.63 r/min；

?—裝球率，0.235；

Kgkm—燃料可磨系數(shù)，1.148；

Kif—球蘑機漏風修正系數(shù)，1；

Knb—護板形狀修正系數(shù)，1；

Kms—護板磨損修正系數(shù)，0.9；

R90—煤粉細度，17%。

代入上面的公式計算得B=17.52 t/h

2.6.2磨煤機所需功率計算

式中：r—剛球堆積比重，4.9 t/m3；

Kr—燃料系數(shù)，0.95；

nad—傳動效率，0.8。

其余參數(shù)上面已經(jīng)給出，代入公式計算得N= 231（kW）

計算結果分析：球磨機制粉能力為17.52 t/h，大于90 t/h負荷所需的煤粉量14.2 t/h，球磨機能夠滿足改造后的需要。改造后，球磨機所需電功率為231kW，取k=1.2，所需的電動機最小功率為227.2 kW，原電動機功率為310 kW，滿足需要。但是由于鍋爐制粉系統(tǒng)漏風量較大，原粗粉分離器應改型。

3　4#、5#鍋爐增容改造的主要部件

3.1前置室補渣管束及過度煙道

為了改善渣井環(huán)境，應降低補渣管束處的煙氣速度增加燃燒行程，改善燃燒。將前置室的水冷壁管向上加長1 500 mm，補渣管束處過度煙道在將原來的四排補渣管改為五排的基礎上，高度上相對增加240 mm，這樣既適當增加了旋風爐和爐膛的受熱面，也適當?shù)脑黾恿诵L筒的相對高度。改造后，在負荷D=90 t/h時補渣管束處的煙速已經(jīng)降至27.8 m/s，過度煙道除了向上增加240 mm外，寬度增加了240 mm。

3.2二次室水冷壁、折煙角

二次室水冷壁保持不動，由于過度煙道尺寸發(fā)生變化，折煙角要做相應的改變，以保證燃燼室容積熱強度和斷面強度。

3.3減溫器

本廠采用的減溫器能力是按額定負荷時減溫器的1.5倍進行設計的，正常的減溫水流量應為額定蒸發(fā)量的15%～50%（即11.25～37.5 t/h），根據(jù)熱力計算可知，75 t/h負荷時減溫焓為90.8 kJ/kg，減溫器的最大減溫能力應為136.22 kJ/kg，而D=90 t/h負荷時，減溫量為110.45 kJ/kg，減溫器的減溫能力是夠的。但是，從以往的運行經(jīng)驗看，當煤質發(fā)生波動時，減溫水在75 t/h負荷時有時已經(jīng)在全開狀態(tài)，所以減溫器就必須更換。為了節(jié)約投資減少施工量，在減溫器外筒體及進出氣管不變的情況下，增加減溫器冷卻盤管的直徑 （由12×3改為14×3）和盤管的形狀，減溫器的換熱面積每臺由2.2 m2增至4.18 m2。

3.4蒸汽分離裝置

汽包內(nèi)布置有直徑為?315的10只右向旋分離器和6只左向旋分離器，每只旋風分離器的出力約為5.1 t/h，總出力約為81.6 t/h。顯然若鍋爐在90 t/h負荷時運行，旋風分離器的出力是不夠的，但是，由于旋風分離器后另外附一些汽水分離設備，如清潔孔板、均汽板、擋板等，分離效果比較好，且經(jīng)現(xiàn)場調試測得當鍋爐在90 t/h負荷時，蒸汽品質并未惡化，高負荷僅僅只是在短時間運行，沒有出現(xiàn)負荷波動較大的情況，所以蒸汽分離裝置不做改動。

3.5燃燒器、二次風口

鍋爐的負荷由75 t/h增加至90 t/h，煤量增加了2.3 t/h，輸送煤粉的一次風量和風速就要增加，為了確保一次風在前置爐內(nèi)形成易著火的閉式射流工況，同時保證一、二次風的合理比例，就要求對現(xiàn)有的噴燃器和二次風噴口進行改造。為了提高二次風速，把現(xiàn)在的2 mm×500 mm×190 mm改為2 mm× 450 mm×190 mm，同時二次風擋板改為耐熱鑄鋼件。由于前置爐向上提1 500 mm，二次風口也相應的向上提了1 000 mm，著火段高度由原來的998 mm改為1 398 mm。

3.6制粉系統(tǒng)

現(xiàn)有的鍋爐制粉系統(tǒng)是為75 t/g負荷配制的，從前面球蘑機出力校核計算可以看出，球蘑機的出力能夠滿足90 t/g負荷的需要，但是根據(jù)多年運行的經(jīng)驗看，當媒質較差或雨天煤較濕時，制粉就很難滿足大負荷的要求，為此，把目前普通的WG-CB-3100粗粉分離器和T55-9-2150細粉分離器改為WL-CB-I多通道軸向型粗粉分離器和HW-GXB -I型高效細粉分離器，多通道軸向型粗粉分離器較普通型粗粉分離器增加了分離次數(shù)，減少了二次飛揚，能夠把球磨機磨出的合格煤粉高比例的分離出來，減少了回粉量，既降低球磨機的電耗又提高了制粉的出力。HW-GXB-I型高效細粉分離器的作用是把粗粉分離器分離出來的合格煤粉從制粉系統(tǒng)的循環(huán)風煤混合物中分離出來，分離效率是91%，而普通的細粉分離器的分離效率只有75%～80%，這樣，在很大程度上降低了三次風的帶粉量，使更多的煤粉進入前置爐而不是二次室，延長了煤粉在爐內(nèi)的燃燒行程，增加了煤的燃燼度，降低了飛灰含碳量和排煙溫度，也減少了排粉機由于3次風含煤量較多造成的磨損，三次風帶粉較多也影響到鍋爐的效率和過熱汽溫，特別是在增容后，鍋爐減溫器的減溫能力裕量減少，這也是細粉分離器改型的一個主要原因。

3.7鼓風機、引風機、排粉機

鍋爐的鼓風機和引風機是由鍋爐煙風阻力和風量、煙氣量來決定的，原來鍋爐的鼓風機G5-48-11N015D，風量88 633 m3/h，風壓7 930 Pa；引風機Y4-73-11D018D，風量17 500 m3/h，風壓2 810 Pa。以不能滿足90 t/h負荷的需要，應重新選型。改造后的鼓風機型號為G4-60-16.5D，風量105 000 m3/h，風壓10 000 Pa，引風機Y4-73-12NO19.5D，風量225 000 m3/h，風壓3 300 Pa。根據(jù)風機的風量和風壓重新選定電動機，鼓風機電動機為YKK400-4（IP44），功率為400 kW，引風機電動機為YKK400-6（IP54），功率為315 kW。

排粉機的選型是由制粉系統(tǒng)的通風量和阻力決定的，制粉系統(tǒng)的干燥劑量決定通風量，在計算干燥劑量時，現(xiàn)有設備在90 t/h負荷時仍有一定裕度，所以排粉機不變動。

3.8其他

在鍋爐改造過程中，除上述主要項目外，還有一些雜項，例如：細粉分離器下粉管鎖氣器更換、三次風口由手動改為電動、一、二次風壓表管改造等。

4　結論

增容后的每臺鍋爐提高出力15 t/h，改造后的鍋爐各項參數(shù)和經(jīng)濟指標比改造前明顯提高，噸蒸汽的人工費用、電耗、檢修費用明顯降低。

施工過程中，又有針對性的對送粉系統(tǒng)、熱風系統(tǒng)進行了改造，提高了煤種的使用范圍和燃燒的穩(wěn)定性，并且解決了電站鍋爐排煙溫度高、熱風溫度高和主汽溫度高的“三高”難題，通過這次改造緩解了熱電分廠蒸汽供應緊張的局面，并且鍋爐的熱效率也提高了1.5%以上。

LG化學近期宣布未來將更注重高附加值石化產(chǎn)品

LG化學于上周日宣布今后公司的基礎材料業(yè)務將聚焦于高附加值石化產(chǎn)品方面，以應對日益凸顯的供大于求現(xiàn)象。

在經(jīng)歷了原材料降價風波之后，韓國的石化產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出了一股瞬時熱潮。LG化學基礎材料業(yè)務負責人SonOk-dong在接受采訪時表示：“未來的一切都是不確定的，因此我們要未雨綢繆，走在別人的前面，盡我們的所能來為企業(yè)夯實基礎，從容應對前方的艱難險阻?！?/p>

LG計劃將石化產(chǎn)品銷售額從目前的3萬億韓元提升至2020年的7萬億韓元，這些產(chǎn)品包括茂金屬聚烯烴、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯、工程塑料以及環(huán)保合成橡膠等。為此，截至2018年公司將累計投資4 000億韓元用以提振合成樹脂生產(chǎn)。同時LG正積極尋求與各大技術公司展開合作，以增強其工程塑料業(yè)務的競爭力。

此外，LG還宣布將提高包括乙烯和丙烯在內(nèi)的現(xiàn)行產(chǎn)品價格競爭力。比方說，公司正試圖擴大乙烯的生產(chǎn)以支援其高附加值石化產(chǎn)品業(yè)務。目前，LG的乙烯產(chǎn)能為220萬t/a。

多措施降本增效上海氯堿化工上半年扭虧為盈

上海氯堿化工股份有限公司近日晚間發(fā)布2016年半年報，公司2016年1-6月實現(xiàn)營業(yè)收入31.19億元，同比下降1.65%，歸屬于上市公司股東的凈利潤1 233萬元，同比增長125.36%。

氯堿化工于2015年度報告中披露預計2016年實現(xiàn)營業(yè)收入61.21億元，報告期內(nèi)，公司已實現(xiàn)營業(yè)收入31.19億元，完成年度預算的51%。

氯堿化工表示，上半年公司實現(xiàn)盈利的主要原因有：（1）優(yōu)化生產(chǎn)運營。嚴控物耗能耗，加強管理，減少生產(chǎn)波動，確保裝置高負荷穩(wěn)定運行。（2）優(yōu)化銷售結構。按照效益優(yōu)先原則，優(yōu)化燒堿等產(chǎn)品的區(qū)域市場平衡；強化差異化營銷，抓住機遇，擴大糊狀樹脂的營銷。（3）降本增效，嚴控三項費用。公司通過加強管理、完善財務制度等手段，上半年三項費用比去年同期下降32%。

Scheme and analysis about retrofit capacities of boilers

MA Yue-jun
（Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480，China）

Before three phase power station engineering were put into use of Botian chemical pyroelectricity plant，the total steam load can’t meet the needs of the company’s chemical production.In order to improve the steam supply of thermal power plant as soon as possible.It makes each boiler capacity increased 20%by the technical transformation of increased the heating surface in the original 75 t boiler.

boiler capacity expansion；adjust the heating surface；intensity calculation

TQ083+.3

B

1009-1785（2016）08-0038-05

2016-07-22