65t/h拋煤爐改造為90t/h循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用

蔡衛(wèi)宏，季明

（揚(yáng)州威亨熱電有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225009）

1 鍋爐改造前狀況

該公司原2#鍋爐為65t/h拋煤爐，運(yùn)行時(shí)鍋爐熱效率低，排煙溫度超過150℃，爐渣含碳量超過20%，飛灰含碳量大于50%，而且鍋爐由于密封差，導(dǎo)致漏風(fēng)嚴(yán)重，標(biāo)煤產(chǎn)汽量低于6.5 t/tce，因此，鍋爐急需進(jìn)行改造。

2 優(yōu)化方案

依據(jù)1#爐改造的經(jīng)驗(yàn)，對比了國內(nèi)多家鍋爐生產(chǎn)廠家的技術(shù)特性，提出了2#鍋爐爐本體總體改造設(shè)計(jì)方案。

2.1 鍋爐煙氣通道采用三回程結(jié)構(gòu)布置

在原鍋爐基礎(chǔ)不變的情況下，煙氣通道采用了三回程結(jié)構(gòu)布置，煙氣在到達(dá)尾部受熱面前需經(jīng)過三個回程的熱交換。鍋爐煙道三回程結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

2.1.1 結(jié)構(gòu)緊湊

通過爐內(nèi)兩片膜式水冷壁對煙氣的阻隔，熱煙氣流經(jīng)過三個回程，從而加長了煙氣流程，燃料顆粒在爐內(nèi)有良好的高溫燃燒條件，停留時(shí)間為高速床的2倍，汽包中心標(biāo)高提高了2.5m，與同樣出力的高速流化床鍋爐相比，總高度明顯降低，而寬度方向尺寸保持不變。

圖1 鍋爐煙道三回程結(jié)構(gòu)布置示意圖

2.1.2 便于燃料燃燒與物料分離

三個回程內(nèi)部尺寸分別為：第一個回程7800×2300mm（上部），第二回程 7800×1500 mm，第三回程 7800×2300mm。

第一回程下部采用低速床，布風(fēng)板面積為20.25m2，下部面積較大，提高了細(xì)小顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間及循環(huán)倍率，增強(qiáng)了碳顆粒與氧氣混合的均勻性。

第二個回程通道變窄，提高了煙氣速度，煙氣從第二回程進(jìn)入第三回程，形成慣性分離作用，便于在此之間布置第一級高溫“U”型分離器即沉降槽。

第三回程空間變大，造成煙氣速度降低，進(jìn)入過熱器之前設(shè)有折煙墻，以便降低煙氣對過熱器的沖刷磨損。

2.1.3 受熱面磨損降低

鍋爐煙氣通道其三個回程結(jié)構(gòu)使鍋爐水冷壁面積較大，而且爐膛三回程四周膜式壁全部用耐磨澆注料澆筑，增加了水冷壁抗磨性。

2.2 循環(huán)物料分離

為了提高燃料和脫硫劑的利用率，保證物料的循環(huán)倍率在30左右，本次項(xiàng)目改造采用了兩級分離的方案。第一級高溫分離為沉降槽慣性分離，第二級中溫分離為旋風(fēng)分離。物料分離流程見圖2。

圖2 物料兩級分離流程圖

2.2.1 沉降槽慣性分離

煙氣從第二回程進(jìn)入第三回程，由于慣性作用，粗細(xì)灰顆粒（＞0.08mm）在轉(zhuǎn)彎處從煙氣中分離出來，并沉降到下部的沉降槽內(nèi)，沉降槽寬為500mm，高為1800mm，回送裝置為6個240mm×180mm的返料窗口，窗中間布有一個Φ50返料噴嘴，返料風(fēng)為一次風(fēng)，物料分離效率≥80%。通過沉降槽慣性分離，大粗顆粒物料被分離出來，從而減輕了下級旋風(fēng)分離的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也降低了鍋爐磨損，提高了鍋爐效率。

2.2.2 旋風(fēng)分離

旋風(fēng)分離由于其技術(shù)比較成熟，一般分離效率較高，用于二級分離器，布置在尾部豎井受熱面以前，物料溫度為700～800℃，中芯筒為0Cr25N i20不銹鋼板板，由于旋風(fēng)分離進(jìn)口需要有一定的直線長度，加上旋風(fēng)筒的直徑，因而其所占空間較大。本次改造將尾部煙氣豎井向后平移了一跨，以留出4100mm空間用于布置分離器，分離器數(shù)量也變?yōu)槿齻€，目的是減少直徑，方便布置，改造后的分離器中心筒直徑為Ф1200mm，旋風(fēng)筒直徑為Ф2200mm，物料回送裝置為“U”型返料閥，進(jìn)出口皆為Ф159mm耐熱不銹鋼管。

2.3 水冷壁用膜式壁替代光管式水冷壁

膜式壁是由鰭片板與鋼管焊接而成，內(nèi)部焊有銷釘，并且用耐火澆注料澆筑，外部包有保溫材料，是水冷壁與爐墻結(jié)構(gòu)的結(jié)合體，兼有水冷熱交換、密封、耐溫、保溫的功能。而光管式水冷壁只有水冷熱交換的功能。為了不影響鍋爐的安全運(yùn)行，本次改造重點(diǎn)解決了以下幾方面的問題：

（1）支撐與膨脹。鍋爐重型爐墻為磚體結(jié)構(gòu)，砌筑在爐墻支撐座之上，由下向上膨脹，與水冷壁是分開的。而膜式壁是組合體，整體重量全部由鋼架承擔(dān)，因而要對鍋爐鋼架進(jìn)行適當(dāng)加固。三個回程及兩個隔板存在一定的膨脹差，需留有一定膨脹間隙。而爐膛膜式壁與尾部分離器的膨脹方向相反，因而需要在連接處加裝非金屬膨脹帶。

（2）密封與磨損。三回程膜式壁主體結(jié)構(gòu)密封性好，但存在多處穿墻管及過熱器管穿越密封的問題，為了防止其漏風(fēng)，本次改造所有穿墻管都加有密封罩，過熱器處采用耐火混凝土加微膨脹可塑料密封結(jié)構(gòu)。爐膛與尾部分離器處采用柔性材料密封。膜式壁內(nèi)側(cè)采用銷釘加耐火澆注料澆筑，增加了管壁的耐磨損性能。

（3）安全附件。為了提高其安全穩(wěn)定性，膜式壁延垂直方向布置了兩道絞接式剛性梁；左右前下部裝有防擺限位裝置；四周及集箱處裝有膨脹指示器。

2.4 其他改造措施

爐膛內(nèi)布置有高傳熱系數(shù)的埋管受熱面，采取的防磨辦法為管外焊接肋片。爐膛下部加大空間以降低流速，另外再通過擴(kuò)大管排布置間距，適當(dāng)提高位置來減輕磨損。

點(diǎn)火形式采用床上木碳點(diǎn)火。點(diǎn)火費(fèi)用為油點(diǎn)火的1/5，點(diǎn)火時(shí)間為油點(diǎn)火的1/2。

3 改造效果

3.1 改造成本低且工期短

由于該項(xiàng)目改造不涉及鍋爐基礎(chǔ)、鋼架、汽包和廠房，加之鍋爐本體結(jié)構(gòu)緊湊，因而改造費(fèi)用及施工周期都大大縮減，總改造費(fèi)用為1980萬元。

3.2 運(yùn)行穩(wěn)定。

2#爐自改造運(yùn)行以來工況穩(wěn)定，沒有發(fā)生過重大設(shè)備故障，2#爐改造前后運(yùn)行指標(biāo)見表1。統(tǒng)計(jì)報(bào)表顯示，經(jīng)改造后的2#爐，每年可減排煙塵 7.21 t，減排SO231.99 t，年可節(jié)約標(biāo)煤7237 t左右。

表1 2#爐改造前后運(yùn)行指標(biāo)