循環(huán)流化床鍋爐長周期連續(xù)運行研究

呂云辰 李安紅 吳 培 徐嚴偉 宋仁委

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

1 存在問題

河南心連心化肥有限公司三分廠熱電車間有1臺TG-130/5.29-M型循環(huán)流化床鍋爐(次高壓、次高溫)，主要以神木煙煤為原料，為合成氨系統(tǒng)提供蒸汽(壓力4.9 MPa、溫度470 ℃)90 t/h。據(jù)統(tǒng)計，該鍋爐自2010年1月至2012年12月期間共停爐12次。停爐原因：水冷壁泄漏5次、斷煤3次、更換汽包加藥閥1次、系統(tǒng)停車1次、正常計劃檢修2次。該鍋爐的平均連續(xù)運行周期約為91 d。合成氨系統(tǒng)檢修頻次為每年1次，在鍋爐檢修期間，為維持合成氨系統(tǒng)繼續(xù)運行，需用外供蒸汽。因此，延長鍋爐的平均運行周期成為降低生產(chǎn)成本一個亟待解決的問題。

2 問題分析

(1)水冷壁泄漏。檢修循環(huán)流化床鍋爐時發(fā)現(xiàn)，漏點多位于循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口和北墻衛(wèi)燃帶上部，泄漏部位磨損非常嚴重，水冷壁最薄處厚度僅1.7 mm，說明物料對此位置的沖刷較嚴重，應重點防護。停運循環(huán)流化床鍋爐后，通過膨脹指示針的位移檢查發(fā)現(xiàn)，循環(huán)流化床鍋爐爐體下部存在向南偏移現(xiàn)象。經(jīng)分析，原因為返料器膨脹節(jié)失效，造成循環(huán)流化床鍋爐爐體與旋風分離器的連接處被下料管卡死，爐體下部向南偏移，導致北墻磨損嚴重。爐膛出口處管道因通流面積小，煙氣流速大，比其他部位更易磨損。

(2)斷煤停爐。從操作記錄可知，斷煤多發(fā)于陰雨天氣的夜間。由于防雨棚儲煤的容積較小，陰雨天氣煤含水量超標時有發(fā)生(標準為質(zhì)量分數(shù)6%～12%)。夜間上煤前不易摻混均勻，濕煤入煤倉易造成煤倉下部及下煤管堵塞，如處理不及時會導致循環(huán)流化床鍋爐斷煤而停運。

(3)汽包加藥閥泄漏。檢修時，未對循環(huán)流化床鍋爐運行中不可更換配件和維修部位重點檢查，無法對鍋爐運行中可能出現(xiàn)的問題提前采取處理措施。

3 解決方案

3.1 水冷壁測厚及防護

為解決水冷壁泄漏的問題，在2013年4月檢修時，采用測厚儀器對水冷壁大范圍取點、測厚，建立數(shù)據(jù)庫，全面檢測水冷壁的整體磨損情況。每隔500 mm設(shè)1個測厚區(qū)，取水冷壁左、中、右3點進行測量，測厚工作歷時10 d，共測得12 000個測厚點的壁厚數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計水冷壁測厚點的厚度并建立數(shù)據(jù)庫，以水冷壁管的標高為Y軸，水冷壁管的編號為X軸(自西向東依次編號)，將測厚數(shù)據(jù)對應地輸入表格，厚度(L)≤2.5 mm的測厚點用紅色標記(即需要更換的部位)，2.5 mm<

L≤3.0 mm的測厚點用黃色標記(即需要添加防護瓦的部位)，3.0 mm5.0 mm的測厚點用綠色標記(即磨損非常輕微的部位，下次不需要測厚)。建立數(shù)據(jù)庫后，可直接觀察到水冷壁各部位的磨損情況，并以此為基礎(chǔ)分析循環(huán)流化床鍋爐可能存在的問題，確定檢修重點。從數(shù)據(jù)庫中選取的幾組典型數(shù)據(jù)如表1所示。

表1從數(shù)據(jù)庫中選取的幾組典型數(shù)據(jù)mm

通過對表1的數(shù)據(jù)分析可明顯看出，水冷壁西墻的大面積磨損明顯比東墻嚴重。該部位煙氣出現(xiàn)自西向東的紊流，可采取添加導流板或豎型板的措施來矯正煙氣的流向，從而減輕煙氣對水冷壁的磨損。

根據(jù)數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，水冷壁北墻磨損明顯比南墻嚴重，磨損最嚴重的部位在爐膛出口處和衛(wèi)燃帶以上高度10～12 m的部位，而且部分位置存在溝流、壁流現(xiàn)象等問題。針對水冷壁北墻磨損嚴重和返料器膨脹節(jié)卡死問題，在檢修中重新澆筑了返料器膨脹節(jié)。針對循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口管道和旋風分離器進口管道磨損嚴重問題，分別采取了加裝豎型板和重新澆筑等措施。針對衛(wèi)燃帶上部磨損嚴重和部分位置存在溝流、壁流現(xiàn)象，通過在衛(wèi)燃帶上添加導流板，矯正爐內(nèi)物料的流向，消除溝流、壁流現(xiàn)象，減輕了衛(wèi)燃帶上部的磨損。安裝導流板后物料流向示意如圖1所示。

圖1 安裝導流板后物料流向示意

在2013年11月檢修時，再次對水冷壁進行全面測厚，結(jié)合2013年4月測厚數(shù)據(jù)計算水冷壁薄弱區(qū)域的磨損速率。參考磨損速率計算結(jié)果，本次檢修時將測厚點L<2.5 mm的水冷壁管全部更換，測厚點L在2.5～3.0 mm的水冷壁管加裝防護瓦，防止水冷壁管運行中出現(xiàn)泄漏的情況。

修改操作規(guī)程，規(guī)定循環(huán)流化床鍋爐在不同負荷下爐膛差壓的范圍，操作人員可根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐負荷控制爐膛差壓。在循環(huán)流化床鍋爐低負荷運行時，及時排灰以減少爐內(nèi)循環(huán)物料，減輕飛灰對水冷壁的沖刷；煙氣中氧體積分數(shù)指標嚴格控制在4%～7%，降低過量空氣系數(shù)以降低煙氣的流速，減輕煙塵對水冷壁和尾部煙道換熱管的磨損。

3.2 預防斷煤事故

預防斷煤事故的措施：①擴大煤棚容積，增加干煤儲量，防止陰雨天氣煤濕度過大；②建立入爐煤數(shù)據(jù)庫，增加煤的分析頻次，確保入爐煤質(zhì)量；③加大培訓、管理、考核等方面力度，重點修訂了上煤、看煤的管理規(guī)章，防止?jié)衩喝朊簜}，并通過事故演練，增強操作人員處理斷煤事故的能力。

3.3 設(shè)備方面

對維修工、電工實行設(shè)備包機制度，提高其責任心；及時更換損壞的風機變頻器模塊，防止跳車；編制給煤機檢修指導手冊，系統(tǒng)地羅列出給煤機的檢修項目，保證每次檢修都能全面檢查給煤機，延長其運行時間。

4 改造效果

2013年3月底，循環(huán)流化床鍋爐停車檢修；2013年4月中旬投入運行，循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)平穩(wěn)運行7個月，2013年11月17日，按計劃停車進行檢修；2013年12月4日，檢修結(jié)束并投入使用，穩(wěn)定運行至2014年5月16日按計劃停爐檢修。連續(xù)2次長周期穩(wěn)定運行，創(chuàng)造了該循環(huán)流化床鍋爐長周期穩(wěn)定運行的記錄。

據(jù)統(tǒng)計，非正常停爐檢修時間平均約為10 d，平均蒸汽用量為90 t/h，其蒸汽成本110.13元/t，外供蒸汽價格134.68元/t，則停運循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)濟損失合計57.10萬元(見表2)。

表2停運循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)濟損失

改造后的循環(huán)流化床鍋爐平均穩(wěn)定運行周期由約91 d延長至約186 d，年停爐次數(shù)由4次降至為2次，直接經(jīng)濟效益達114.2萬元。鍋爐運行周期的延長，減少了停爐造成的損失，也為合成氨系統(tǒng)和尿素裝置穩(wěn)定運行提供了有力保障。