論煤矸石發(fā)電廠鍋爐技術(shù)改造

王罡

摘 要：煤矸石發(fā)電廠屬于坑口節(jié)能型綜合利用電廠，隨著洗煤廠洗煤技術(shù)及精益化管理，煤矸石（洗碴）發(fā)熱量越來越低，由1600DK/GJ降至800DK/GJ，對鍋爐燃燒的適應(yīng)性、運行的經(jīng)濟(jì)性、使用的周期性產(chǎn)生了很大的影響。通過對循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的技術(shù)改造，為矸石電廠鍋爐運行穩(wěn)定、降低能耗、資源綜合利用技術(shù)等方面起到了很好的推廣作用。

關(guān)鍵詞：電廠；鍋爐技術(shù)改造；燃用煤矸石

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.146

1 原電廠狀況

萍鄉(xiāng)礦業(yè)集團(tuán)安源發(fā)電廠始建于上世紀(jì)八十年代末投產(chǎn)于九十年代初的“二爐二機” 2×6000kw煤礦自備發(fā)電廠，屬于燃燒低劣質(zhì)燃料（煤矸石）的綜合利用電廠。燃用的是1600DK/GJ左右的煤矸石，鍋爐選用比較適合且較先進(jìn)的35T/H鼓泡床沸騰爐，發(fā)電廠建成投產(chǎn)后能夠做到正常的安全生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，電廠的35T/H鼓泡床沸騰爐顯露出大量的問題，難以生存和發(fā)展。

2 鍋爐改造前存在的問題

（1）35T/H鼓泡床沸騰爐因燃用1600DK/GJ煤矸石造成鍋爐各部分受熱面管的磨損，布置在爐膛燃燒室的埋管磨損更嚴(yán)重，即使采取了很多種防磨措施也很難維持運行超過3000小時，造成埋管經(jīng)常爆管影響鍋爐的正常運行。

（2）35T/H鼓泡床沸騰爐因燃用1600DK/GJ煤矸石造成鍋爐各部分爐墻磨損嚴(yán)重，爐膛燃燒室本身是重型爐墻加之此區(qū)域沒有布置受熱面造成此爐墻溫度很高（950℃），加上大量煤矸石顆粒的直接沖刷磨損和鍋爐的啟、停較頻繁，造成此區(qū)域的爐墻磨損變形非常嚴(yán)重，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運行和鍋爐房的環(huán)境衛(wèi)生。

（3）進(jìn)廠的煤矸石發(fā)熱量只有800DK/GJ左右，要確保35T/H鼓泡床沸騰爐的正常燃燒須加入大量的原煤使之燃料熱值在1600DK/GJ左右，煤炭市場價格的上漲，鍋爐燃料成本急劇上升，發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益造成企業(yè)嚴(yán)重虧損。

（4）35T/H鼓泡床沸騰爐原設(shè)計鍋爐熱效率只有72%、鍋爐在運行中的一些因素的影響（比如爐墻的嚴(yán)重變形漏風(fēng)等），造成鍋爐實際熱效率只能達(dá)到65%左右，鍋爐很難適應(yīng)發(fā)電廠生產(chǎn)的需求。

3 鍋爐技術(shù)改造后已達(dá)到目的

（1）鍋爐燃料發(fā)熱值在1000—1100大卡/公斤時能夠穩(wěn)定運行；

（2）鍋爐各項技術(shù)參數(shù)能夠保持原鍋爐正常工作范圍內(nèi)，特別是鍋爐蒸發(fā)量達(dá)35T/H以上、鍋爐熱效率達(dá)80%以上、冷渣含炭量2%以下、細(xì)灰含炭量8%以下；

（3）鍋爐的各個受熱面部件及爐墻達(dá)到正常的使用壽命及三年以上的小修五年以上的大修周期；

（4）最大限度的利用原鍋爐的材料和備件。

4 鍋爐的改造設(shè)計技術(shù)思路

由于鍋爐燃燒的燃料為煤矸石熱值只有1000—1100大卡/公斤，而且鍋爐建成后必須達(dá)到鍋爐所有的要求，首先決定把原35T/H鼓泡床沸騰爐改造成循環(huán)流化床鍋爐，并針對循環(huán)流化床鍋爐普遍存在的缺點和問題，在鍋爐改造設(shè)計時我們遵循以下了的思路：

（1）充分吸收高速床、低速床的優(yōu)點。1）將鍋爐燃燒室（密相區(qū)）設(shè)計成低速床，有利于燃料在此密相區(qū)的燃盡停留時間、也有利于減輕燃料顆粒對埋管及爐墻的沖刷磨損。2）我們將鍋爐懸浮段（稀相區(qū)）設(shè)計成高速床，有利于煙氣中的細(xì)小顆粒在此區(qū)域燃盡。

（2）采用分離效率較高且阻力適當(dāng)?shù)母邷匾患壏蛛x器及可靠的“U”型閥回送系統(tǒng)來保證沒有燃盡的燃料顆粒可以多次循環(huán)燃燒，確保鍋爐的燃燒效率達(dá)到鍋爐設(shè)計80%以上；

（3）鍋爐在爐膛只布置了埋管受熱面，因此在鍋爐尾部煙道合理的增加部分省煤器受熱面來彌補前面受熱面不足，以確保鍋爐蒸發(fā)量所需的受熱面；

（4）在鍋爐煙道尾部另增設(shè)布置一組多管旋風(fēng)式二級分離器，將尾部煙氣中的大量細(xì)小顆粒分離出來返回爐內(nèi)（如果熱值太低就直接排出），減輕因這部分煙氣中大量細(xì)小顆粒對尾部受熱面的磨損；延長尾部受熱面省煤器、空氣預(yù)熱器及除塵器的使用壽命。

（5）鍋爐爐膛四周用膜式水冷壁構(gòu)成并且用高強耐火澆注料敷設(shè)而成，因此徹底解決了原鍋爐爐膛變形磨損的問題。

5 鍋爐改造設(shè)計技術(shù)措施

（1）采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒方式。高速床燃燒強度大，鍋爐磨損嚴(yán)重；低速床燃燒效率低，鍋爐磨損小。采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，將高速床與低速床有機地結(jié)合起來。

（2）采用合理的二級分離二級回送系統(tǒng)。高溫分離器分離下來的物料回燃條件好，燃燒效率高，且能顯著減少尾部受熱面的磨損，因此，本次改造在過熱器前布置“槽型”型分離器，尾部布置二級旋風(fēng)分離器。二級分離器阻力之和為850Pa，分離器效率≥99%。兩級分離器獨立分離，獨立回送。

（3）合理布置爐膛受熱面。一般原煤經(jīng)破碎后<2㎜占50%左右，由于密相區(qū)燃燒份額較小，埋管受熱面應(yīng)比傳統(tǒng)鼓泡床受熱面少，而懸浮段以上稀相區(qū)燃燒份額大，因此，改造中爐膛四周布置膜式水冷受熱面，給粉末顆粒創(chuàng)造良好的燃燒條件，絕大部分蒸發(fā)受熱面均敷了澆注料覆蓋，以降低爐膛水冷度。

（4）防止過熱器超溫措施。鍋爐的蒸發(fā)吸收熱量（或蒸發(fā)受熱面）與過熱吸熱量（過熱器受熱面）成一定比例，當(dāng)過熱器超溫時，適當(dāng)增加蒸發(fā)受熱面，過熱蒸汽溫度即會下降。

6 鍋爐改造后取得的效果

（1）鍋爐燃料發(fā)熱量在1000～1100DKcal/Kg左右能夠滿負(fù)荷的穩(wěn)定運行；

（2）鍋爐已經(jīng)安全穩(wěn)定運行2年，各部受熱面還沒有出現(xiàn)磨損爆管問題、爐墻沒有變形和磨損問題；

（3）鍋爐達(dá)到了設(shè)計的各項技術(shù)指標(biāo)；

（4）由于可以燃燒1000～1100DKcal/Kg的煤矸石，鍋爐穩(wěn)定運行后為發(fā)電廠帶來了很好經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)減虧增贏奠定了良好的基礎(chǔ)。

7 總結(jié)

我廠循環(huán)流化床鍋爐改造運行后取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同類型的江西豐礦煤矸石電廠、黑龍江雙鴨山電廠等單位到我廠參觀做技術(shù)交流，為矸石電廠鍋爐運行穩(wěn)定、降低能耗、資源綜合利用技術(shù)等方面起到了的推廣作用。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)盡管運行較廣泛，但N2O排放偏高、排渣有揚塵以及石灰石選擇不合理導(dǎo)致的脫硫效率低等問題，也是我們將要進(jìn)行改造和發(fā)展的方向。