t-h循环流化床锅炉改造.doc

75t/h循环流化床锅炉改造摘要 分析UG-75/3.82-M35型锅炉机构及燃烧系统，针对运行中出现的问题，结合兄弟厂家使用经验，通过分析和实践验证，先后对旋风分离器、风帽、一次风风道、给煤机、煤筛分机进行了改造。取得了较好的经济效益。某化肥厂热电分厂2001年新增两台（8#、9#锅炉）无锡锅炉厂生产的UG-75/3.82-M35型循环流化床锅炉，该锅炉为75t/h中温中压、高温旋风分离循环流化床锅炉，单锅筒、自然循环水管，半露天布置。设计燃烧煤质为合成氨生产过程中排放的造气炉渣、气化炉渣、炉灰和粒度小于13mm煤末，不足部分掺烧烟煤、无烟煤等至合适的比例。实际使用煤质大多为烟煤，掺烧20的气化炉炉渣。锅炉主要参数为：额定蒸发量75t/h，额定蒸汽压力3.82MPa，额定蒸汽温度450，给水温度150，一二次风比例6040。一、锅炉一次风风道的改造热电厂UG-75/3.82-M35型锅炉本体为无锡锅炉厂制造，但风道是由另一家单位设计，由于没有设置高压风机，来自一次风机的一次冷风分两路，一路（400mm600mm）去旋风分离器作为返料风室的流化风和给煤机的输煤风、播煤风、密封风，而主风道经过一次风空气预热器加热后，围绕锅炉3/4周分两路进入风室（1200mml000mm），在入风室前，各引出一路管道作为二次风使用，同时点火风也来自围绕锅炉3/4周分两路进入风室（1200mml000mm）的主风道上。l.锅炉一次风道布置缺陷及危害(1)风道布置不合理。锅炉风道设计复杂，与风室两侧的进风口相连的主风道围绕锅炉本体达3/4圈，造成风道阻力大，风室两侧进风压差较大，调节不便；并且经常出现方形风道开裂现象。(2)一次风调节余量小。在65t/h左右的负荷时，一次风挡板开度在95%，负荷波动时调节不便；同时，风机运行基本上在额定电流上运行（电流表指针指示在红线位置）。设备管理，设备维修，检测诊断ache中国设备管理网 vYm(3)一次返料风引自送风机出口，一旦送风机紧急停车（断电等）极易造成旋风分离器风室结焦，已先后出现过三次旋风分离器返料部位结焦，因此应增大送风机的调节余量或增加安全用风；(4)由于风系统有缺陷造成风机出口压力低，原始试开车过程中不得不增大风机叶轮（17D增大为17.2D），风机振动较大。(5)锅炉负荷率偏低，基本稳定运行在65t/h左右（也达到过92A），但此时送风机挡板开度达95以上。(6)给煤系统的输煤风、密封风、播煤风在一次风紧张的情况下仍占用一次风，而二次风有剩余量。(7)炉膛受热面温度分布不合理，若提高负荷，炉膛受热面温度超标。2.改造措施（参见图1）(1)在锅炉炉膛南侧增加0920mm连通管道8.13m，将东西主风道连通，并在前下二次风管与主风道连接处的北侧加盲板，使原围绕锅炉本体的一次风风道长度减少一半以上，在空气预热器出口处分两路，一路向北，自水冷风室西侧进入风室，另一路向东再向北，自水冷风室东侧进入风室，使出空预器的一次热风仅作为东西主风门、前（后）下二次风用风，大大减少风道阻力（新增风道作为东风门的主风道）。(2)在原去一次返料用风管（400mm600mm）与主风道(1200mml000mm)之间，上述盲板的北侧，用新连通管400mmx600mm连通。一次返料风管不仅作为一次返料风用（此时锅炉点火燃烧器混合风和燃烧风风门关闭），同时作为锅炉点火燃烧器混合风和燃烧风的来源（点火时使用）。(3)来自电除尘空压机的风（风压大于0.5MPa，流量14m3/min)，经缓冲降压15kPa左右，接入一次返料风总管(273mm)，满足一旦送风机因故障停机而不会造成旋风分离器结焦的要求；同时，来自电除尘空压机的风可经过一次返料风总管、一次返料用风管(400mm600mm )、连通管(400mm600mm)，主风道(1200mm1000mm)、锅炉点火燃烧器混合风和燃烧风风门而进入炉膛风室，作为送风机的补充，不仅可以降低正常运行时送风机挡板的开度，留出调整余量，而且可以使炉膛风室由原来的两路进风调整为四路进风，使风室内部风压更为均衡。(4)二次返料系统自开车运行以来，因基本无返料，且造成返料口磨损严重，现将入炉膛返料口封堵，由主风道引出的二次返料输送风风管封死。(5)为保证一次风风压，同时二次风机有调节余量（正常运行挡板开50%），运行时风压达到8kPa，完全满足播煤风和输煤风的需要，将引自锅炉送风机出口（一次风）的锅炉播煤风管、输煤风管改用二次冷风（273mm），减少一次风的用量及损失。3.改造效果实施改造后，负荷平均控制在73t/h左右，运行状况较改造前有了较大的改善，不仅消除了原有缺陷，同时解决了负荷带不上去的问题。(1)由表1、2可看出在同等负荷下锅炉吨蒸汽耗电有明显下降，且风机在高负荷运行情况下有调整余地，保证了锅炉在高负荷运行状况下负荷调整的安全稳定性。(2)在锅炉试车前作锅炉的冷态试验，底料完全流化，送风机开度为45%，较改造前的55有了明显的改变。消除了风道能损大的状况，解决了锅炉在开车过程中排烟热损失过大、点火时间过长、开车过程消耗较大等情况。(3)送风机挡板开度在30时，物料基本流化，挡板开度在45时，物料完全流化，正常运行时，挡板开度在85%a，风压正常，满足需要。解决了因风压不足、不稳造成的点火及运行期间的调整难度。正常运行时，东西主风门开度相当，均为50左右，东西两侧压力不均的现象基本解决。(4)送风机运行电流由改造前的51A（额定电流）降低至46A(负荷在75t/h时)，每小时节电约44kWh；风机振动值略有降低，达到了对风道改造的预期要求。(5)二次风机挡板开度在50%60时，运行电流与改造前持平，仍有调整余量，即锅炉仍有提高负荷的可能。(6)给煤量的变化：改造前，偶尔75t/h负荷时，三台称重给煤机转速在1011r/min，改造后，稳定运行75Nh负荷时，三台称重给煤机转速在8.59.5r/min之间（虽考虑煤质影响，但用煤量整体是减少的）。(7)解决了锅炉在高负荷运行状况下的床温控制困难等问题。原有状况下，锅炉要在70t/h负荷以上时，虽然二次风挡板全开，稀相层温度超温达1100左右，且密相层温度也在l000，危及锅炉安全运行。改造后床温得到了有效控制，且风机还有一定的调整余地，解决了限制锅炉高负荷运行的主要原因。(8)对风道进行改造，合理分配，使得锅炉在高负荷运行状况下各项参数都得到了优化。原有状况下为了保证锅炉高负荷，降低床温，加大引风风量，使锅炉在较大负压情况下运行，使得锅炉的排烟热损失增大及风机电耗增加。改造后，锅炉实现了微正压燃烧，炉膛差压控制在150Pa左右，较改造前的800Pa有了较大幅度的降低，烟气含氧量也较以前有所降低，进一步减低了锅炉的排烟热损失，提高了锅炉热效率。(9)送风机有了调节余量，满足了锅炉在高负荷状况下的返料风的调整问题，解决了由于返料风量不足带来的开停车及运行过程中返料结焦事故的发生。此项改造单台设备的改造费用大约为6万元。经过改造后，锅炉改前的各类缺陷基本上得到解决，运行操作时更加安全稳定，一次风在高负荷运行情况下有调节余地。输煤风改用二次风，减少一次风用量，返料风新增一路用锅炉气体除灰空压机风，提高返料风压，保证返料效果。同时，耗电量大大降低，年节约电费在十万元以上。二、钟罩式风帽的改造1风帽改造的必要性(1)锅炉原使用风帽的型式为圆柱式蘑菇型定向风帽，运行过程中容易倒灰，即底料从风帽向风室内掉落，每次停炉后必须对风室进行清理。由于风帽送风孔角度与帽身成90，在送风风压波动时，物料会通过风帽孔回吸进入风室，造成风室积渣，特别是在风帽局部损坏后，物料不是堵塞接管就是漏入风室。风室内的积渣又被吹向炉内，部分物料会卡在风帽小孔内，导致风帽通风冷却不足，过热损坏。(2)炉膛内共安装风帽690个，间距小，而风帽小孔风速很高，气流间的相互对冲，使风帽出口40m/s的风速吹动的物料不能有效扩散，造成风帽磨损速度较快，这是造成风帽头部损坏的主要原因；同时，风帽间距小易造成底料中大块卡在风帽之间，造成射流偏转，导致磨损加剧，帽体被磨透。单个风帽损坏后又会导致此区域范围内风帽成片损坏。(3)风帽与布风板上的接管为螺纹连接，运行一段时间后螺纹会卡死，在更换风帽时非常麻烦，需要将布风板上的浇注料清除后更换，有时需和接管一起更换，更换后再重新覆盖浇注料，更为困难。采用这种更换方式的另一个后果是由于时间紧，部分螺纹损坏的风帽因无法正常安装，不得不采用点焊接的方式，再覆盖一定厚度的耐磨材料，一方面造成炉膛内风帽高低不平，另一方面，由于运行中耐磨材料容易因损坏而脱落，造成流化风不完全从风帽小空内通过，加速了风帽因过热而磨损的可能性。损坏后影响周围风帽，不仅不利于物料流化，往往造成大面积的风帽损坏。该型结构严重影响了锅炉的安全稳定运行。炉膛内共安装风帽690个，最多时更换风帽达186个，大部分为成片损坏。导致布风紊乱，锅炉电耗增加，效率下降，安全性降低。2内嵌式钟罩风帽的优点(1)内嵌式钟罩风帽为内外套结构，由内芯引风管插上风帽组合为一体，采用8孔周向布置，风是从一周环形风嘴喷出，这种迷宫式结构彻底根治风室积渣，物料回吸后无法达到内芯引风管的高度，直接被风吹回炉内，无法进入风室。由于风帽孔径大，不会出现卡渣现象，防止风帽过热烧损。(2)单位面积内的风帽数量少，风帽间距大，能有效避免风帽之间的对吹与射流偏转所造成的风帽磨损。内管的出风能对风帽顶部起到冷却作用。(3)风帽直接放置在引风管内芯的台阶上，并卡住风帽底部，不漏风。依靠风帽自身的重量来保证运行时风帽的稳定，更换时可直接拿下来更换，避免原风帽更换时间长，且非常困难的缺陷。(4)布风板阻力大，有利于布风均匀（布风板阻力小，增加漏渣的可能性）。(5)采用ZG40Cr24Ni9Si2Nre材料，可以延长风帽的使用寿命。风帽数量减少和低维修特性是该型风帽的突出优点。3.改造效果经过近一年的使用表明，采用内嵌式钟罩风帽布风合理，运行稳定可靠，风室不漏渣，可有效避免风帽间对吹及射流偏转，风帽使用寿命长，检修时间短，工作量小，能延长锅炉连续运行时间，降低锅炉炉膛内磨损，提高锅炉效率。改造风帽对锅炉燃烧的鲜果见表3。4.存在的不足风帽中间部位（腰部）存有一定程度的磨损，磨损后成腰鼓形（马鞍形），单个风帽的重量为3.5kg，随着风帽的磨损，重量不断减少，就会发生风帽吹翻的现象。同时，材料也必须严格控制，风帽顶部出现的疏松、裂纹等缺陷将大大降低风帽的使用寿命。三、旋风分离器中心筒改造UG-75/3.82-M35型循环流化床锅炉安装有两台高温旋风分离器，属于切流反转式旋风分离器，采用离心分离，蜗壳进口方式。含尘气体由筒体的侧面沿切线方向导入，气流在圆筒部旋转向下，进入锥体，到达锥体的端点前反转向上，清洁气流经中心筒排出旋风分离器，分离下的物料洗落。该型结构适用物料广，分离效率高，循环倍率和返料量比较大。主要参数为：分离器内径03000mm，入口高度为2250mm，直筒段长度4500mm，锥段高度为3000mm；中心筒插入深度1130mm，内径0 1400mm，长度1800mm，图纸材料ZGCr25Ni20，实际材料为ZGCr26Ni4Mn3Nre（包括拉杆）。1旋风分离器使用状况原设计燃烧煤种为无烟煤末加气化炉渣加造气炉渣加烟煤。设计燃料的低位发热量为16kJ/g。目前实际使用烟煤的低位发热量为19kJ/g以上。在65dh运行情况下，引风机挡板开度约40%，三台给煤机转速约11r/min。中心筒出口压力10kPa。经过两年运行，主要存在以下问题：(1)由于频繁停炉及点炉并汽时间短（要求点炉后4h并汽，实际时间仅为12h），受热应力变形，在中心筒固定位置（拉杆固定口）出现裂纹，并逐渐扩展，最终裂断变形。(2)断裂变形后的中心筒与耐火材料间的间隙逐渐增大，在极高浓度载粒气流的冲刷撞击下，部分耐火材料脱落，部分极高浓度载粒气流不经过中心筒下部端点反转向上，而是直接从中心筒与耐火材料之间的狭缝中穿过，并冲刷外壳体，最终因无法分离而致使锅炉负荷降低停炉。(3)由于燃用热量较高的烟煤，部分细微颗粒不经燃烧便被烟气携带至尾部烟道。分析电除尘一电仓内的烟灰可燃物含量最高时达到13.99%。2中心筒改进按照前述分析，结合8锅炉有一台旋风分离器中心筒已损坏，必须马上更换。按照岑可法主编的循环流化床锅炉理论设计与运行提到的相关对比，结合分离器直径考虑，高效率的旋风分离器的中心筒长度与入口管高度的比值为11.14，高流量的旋风分离器的中心筒长度与入口管高度的比值为1.061.17；通用型的旋风分离器的中心筒长度与入口管高度的比值为1.21.25。将两台旋风分离器中的一台中心筒加长400mm的改造，中心筒插入长度为1130+400=1530mm，中心筒插入长度与入口管高度的比值为0.68，以期望提高分离效率。中心筒材料仍采用图纸标注的ZGCr25Ni20。在中心筒加长段的外侧，增加一道加强筋。为防止中心筒固定位置（拉杆固定口）出现裂纹，在该位置增设加强筋；中心筒固定位置的加强筋与耐火材料间施工时要留出膨胀间隙（填充5mm左右的岩棉），既保证极高浓度载粒气流不会在该位置走捷径（短路），又能使对局部损坏点修复时不用拆除大面积的耐火材料。中心筒的固定方式改为斜拉吊装固定并径向拉紧结构（径向拉紧点不少于24个），4个斜拉吊装固定点应焊接牢固。3.改造效果2003年对8#锅炉西侧旋风分离器中心筒进行改造更换，更换后发现该侧循环物料明显增多，改造效果主要表现在：(1)改造前点炉时，为控制床温，经常等一段时间，待返料量增加后再逐渐增加负荷。改造后，为控制床温，必须放掉西侧循环灰来维持床温的稳定。(2)正常运行时，引风机挡板开度没有明显的变化，仍维持在原来的水平，电流没有变化。(3)在同等70t/h的负荷下，给煤量比没有改造的9#锅炉给煤量低（8#炉三台给煤机转速为12.5、12.5、11.4r/min，9#炉三台给煤机转速为13、13、12.5r/min），若不考虑给煤机螺旋轴磨损的影响，在相同负荷下改造后的给煤量比改造前降低4左右。说明节煤效果明显。通过对电除尘料仓物料分析（表4、5）可以得出结论，中心筒改造后，对循环物料的分离效率得到提高，未完全燃尽的部分较大颗粒及小颗粒得以从烟气中分离，重回炉膛参加二次燃烧。从给煤量的变化上可以看出，改造后的循环灰量增加；点炉过程中为控制床温需外排循环灰等情况，也反映出循环灰量大量增加；从料仓灰尘颗粒度范围分析，改造后，小于325目的颗粒所占比重增加，大于200目的灰尘颗粒减少。因此，旋风分离器中心筒改造实践证明，对该75t/h型号的锅炉，在一定范围内延长旋风分离器中心筒长度可以提高分离效率，降低煤耗。四、给煤系统改造由于厂里没有立式煤仓，受天气影响，锅炉给煤湿度经常超过10%，而给煤系统采用的琴弦式筛分机对湿煤筛分能力较差，经常造成环锤式破碎机超负荷运行，因而堵塞现象难以避免。为保证锅炉供料，不得不放宽破碎粒度要求，造成部分入炉煤粒度远大于12mm，许多煤块没有燃尽就排出炉体，不仅造成物料浪费，而且影响物料流化，增大炉膛金属受热面的磨损。根据生产需要，采用了先进的滚筒筛分设备，有效地控制住入炉燃料的颗粒度，不再受湿度的影响；将给煤机改造成链条式刮板式结构，大大降低了设备的损坏频次。1锅炉给煤用筛分机改造将原琴弦式筛分机更换为GJS-1600/200型笼式滚筒筛分机，使循环流化床燃料中的超标颗粒筛出后进入破碎机破碎，最后与筛分掉的物料混和后进入流化床料仓。该设备的主体结构为滚筒，它是由若干个圆环状扁钢组成的筛网，与地面呈倾斜状态，外部被密封罩所密封，以防止污染环境。滚筒旋转时，燃煤自上而下得到分离，细料从前端下部排出，粗料从滚筒尾部排出。它设有梳型清筛机构，在筛分过程中，通过梳型清筛机构与滚筒的相对运动，达到对筛体不间断清理的效果，使筛分筒在整个过程中始终保持清洁，不粘，不堵，不影响筛分效率。该设备性能特点主要有：煤种适应性广，该设备适用于各种煤质，且使用效果良好。特有的梳型自清堵装置圆满解决了其他筛分机无法解决的湿煤、脏煤、粘煤筛分时的堵塞问题。筛分效率高，在白煤装置上使用的滚筒筛分效率达到了99以上。筛分量大，能耗小，使用的筛分机小时筛分量为200t，而功率仅为5.5kW；设备噪声低，工作环境好。由于设备易于密封，大大降低了噪声及物料泄漏。新设备投运后，不管燃料湿度如何，大颗粒均能完全筛分后进入破碎机。指标内的颗粒均能从滚筒筛内筛出，避免了物料堵塞及小颗粒燃料进入破碎机，造成破碎机超电流而影响破碎机的安全运行。燃料颗粒度控制更加容易，完全符合循环流化床锅炉的使用要求，炉膛内物料流化良好，特别是在一次风机风道及风帽改造后，炉膛内物料的流化及燃烧状况得到大大改善。停炉检查时，风帽间没有卡塞的大块物料，避免了炽热的大炭块造成风帽损坏。由于颗粒物料燃烧完全，炉渣可燃物含量有所降低，由最高时达到13%，降低为5%2.5%，取得了比较好的效果。2.螺旋式给煤机改造UG-75/3.82-M35型循