小型锅炉转换煤材料换为新煤材设施的革新.doc

1国电集团吉林热电厂15号锅炉系哈尔滨锅炉厂生产的HG- 670/ 140- HM 9型燃煤锅炉，于1989年末正式投产。由于煤炭价格不断增加，造成发电成本不断增加，为降低发电成本，开始寻找低价位煤。经过调研，霍林河褐煤符合要求，价位低储存量大。锅炉设计煤种属于低水分、高挥发分，低热值的舒兰褐煤。采取冷烟系统降低燃烧温度和燃烧器二次风侧边风配风方式防止结渣，但经过多年运行及改造后， 15号炉设备已发生很大变化：如冷烟风机已全部割去、排粉机已全部更换、燃烧器进行了改造等。根据可行性研究，若在现有设备基础上，满足干燥所需热量情况下，很难达到独立燃烧霍煤的要求。为达到独立燃烧霍煤的目的，必须对锅炉设备进行改造。2设备概况15号锅炉系单汽包自然循环、形布置、一次中间再热、固态排渣、煤粉锅炉。该锅炉配置4套钢球磨煤机中间储仓式制粉系统，燃烧器为按假想切圆四角布置的直流式煤粉燃烧器，采用制粉乏气送粉。在该锅炉的尾部，交叉布置有两级省煤器和空气预热器。主要设备规范如下：钢球磨煤机， DT M350/ 700型，设计磨煤出力56吨；排粉机，设计通风量151534 m3/ h，风压12907 Pa；粗粉分离器， 5100型，轴向式分离，试验中分离器挡板处于全开位；细粉分离器，4000型；给煤机， MGS60埋刮板式。原设计的舒兰褐煤和替代的霍林河褐煤煤质特性对比1.1煤质特性对比3变煤种运行锅炉需解决的问题由于霍林河褐煤的发热量较低，制粉系统的出力不能满足锅炉带负荷的要求，机组达不到出力。由于霍林河褐煤挥发份较高，煤粉在炉膛的燃烧速度加快，局部热负荷过高，一次风喷口和水冷壁容易发生结焦。如果是采用中间储仓式制粉系统，煤粉仓温度难以控制在正常范围内，粉仓容易出现自燃。4方案可行性分析为达到独立燃烧霍煤的目的，提出了设备改造：加设两台冷烟系统，同时抽取一定比例的热炉烟，同时进行排粉风机的改造。此时从理论上就满足干燥出力而言，掺烧褐煤比例可达100%，即褐煤：烟煤= 100% ： 0%.干燥介质为高温炉烟+热风+ 120冷烟+漏风。根据15号炉现有状况，经核算必须通过抽取热烟气，提高干燥介质温度同时解决锅炉结渣问题。热烟气的抽取有三点可以考虑，一是炉顶抽取（类似风扇磨煤机系统） ，优点是此处炉膛压力基本为零，排粉风机稍有裕量即可，对燃烧基本无影响，且热风道在炉顶，管道相对较短。缺点是温度相对较高（ 1000以上） ，布置调整门困难，且含灰量较高（飞灰占总灰量的90%） ，风道需考虑防磨问题；二是在转向室空间抽取，优点是温度较衡定，约580左右，且对一次汽温、二次汽温提高明显，负压也较小，缺点是含灰量大，管道也需考虑磨损问题（由于温度高，对过热器及再热器的磨损影响不会太大） ；三是从炉底抽取热烟气，优点是温度相对适中，可布置调整门便于调整，二是含灰量较少对管道磨损小，管道布置相对容易，缺点是炉底负压相对较高，需对排粉风机进行改造，经综合考虑选择在炉底抽取。抽取处位置设在侧墙、冷灰斗与燃烧器之间，系统可达到独立燃烧霍林河褐煤；同时由于冷烟属惰性气体，可控制煤粉的着火温度，也就是使煤粉逐渐放热，控制炉膛的燃烧温度，因此需恢复原冷烟系统，以备停磨时与温风混合送粉，防止结渣。这样既保证了干燥出力、制粉系统防爆、锅炉结渣，又达到了改善汽温的目的。锅炉改造后，制粉系统漏风控制在20%以内，既能保证可以燃烧霍林河褐煤又可以燃烧设计煤种。经过复杂核算，解决锅炉变煤种所需的问题，达到锅炉独立燃烧霍林河煤的要求。5锅炉全烧霍林河煤技术改造方案5. 1新增加两套冷烟系统冷炉烟系统的入口在引风机出口，系统的出口为两个，一个是在磨煤机入口，另一个在温风管道与排粉机连接处。主要作用是停磨期间温风送粉时加入烟气以抑制炉膛温度，防止炉膛结渣；另外，引至磨入口备用，一旦烧挥发分较高且水分相对较低的煤种（例如早期霍林河褐煤全水只有18% ）时，防止锅炉结渣。管内径为0. 630m.5. 2新增两套热炉烟系统热炉烟系统外径1. 88m，内径1. 25m，与热风内径0. 426m混合后，分支热烟管道内径0. 88m.热炉烟系统是从锅炉燃烧器下部抽取温度在900左右的烟气，作为制粉系统的干燥介质之一，系统的入口在燃烧器与冷灰斗之间，出口在去制粉系统热风管道的入口。水冷壁开口及弯管，即在燃烧器与冷灰斗之间开一内径1250mm的圆口，具体位置是开口中心标高距10m平台上1. 625m.同时加设保温、热炉烟调整门、密封、法兰、膨胀节等设施。5. 3热风管道的改造热风内径改造为1. 426m，分支热烟管道内径0. 88m.本次锅炉技术改造为：增加热炉烟系统，进行排粉机改造，同时改进落煤管系统，并增加冷炉烟风机。5. 4冷炉烟系统冷炉烟系统的入口在引风机出口，系统的出口为两个，一个是在磨煤机入口，另一个在温风管道与排粉机连接处。主要作用是停磨期间温风送粉时加入烟气以抑制炉膛温度，防止炉膛结渣；另外，引至磨入口（恢复原管道）备用，一旦烧挥发分较高且水分相对较低的煤种（例如早期霍林河褐煤全水只有18% ）时，防止锅炉结渣。增加两台冷炉烟风机，流量约占总烟气量的7% 10%，单台出力70000m 3/ h，压头2000Pa.冷炉烟风机参数：冷烟风机型号： Y5 - 55 - 12N015. 8D冷烟风机设计流量： Q = 73500m 3/ h冷烟风机设计全压： P= 2250Pa冷烟风机设计全压效率： ！= 85%冷烟风机设计介质温度： t= 1205. 5热炉烟系统热炉烟系统是从锅炉燃烧器下部抽取温度在650 850的烟气，作为制粉系统的干燥介质之一，系统的入口在燃烧器与冷灰斗之间，出口在去制粉系统热风管道的入口。此系统在制粉系统制粉时投入。在制粉系统不制粉时投入，投入冷烟系统，保证锅炉不结渣。5. 5. 1炉烟调整门由于本系统在不制粉时处于停运状态，因此需要安装系统隔离装置并可调整，在每侧热烟系统各安装一个调整门，由耐热铸钢制造。5. 5. 2热风调整门在旁路热风道上，高温炉烟混合管前设两个百叶窗式调整门，取其调整特性好的特点，便于调整。原管道热风门形式不变。但由于直径增加需重新制作，如果原执行机构力矩不够，也需更换。5. 5. 3热风管道的改造一部分是由热风道旁路的改造，二是原热风道直径加粗，原则是共用管道面积不低于3. 5m 2，最好达到3. 8m2，分枝管道面积最好保持在2m 2以上，随着混合风与煤的混合干燥介质温度的下降。5. 6排粉风机改造排粉风机原设计风量为151534 m 3/ h，风压12907Pa，但现运行风量为120000m 3，若想达到全部燃用霍林河褐煤，需增设抽热炉烟管道，因此制粉系统阻力增大，所要求排粉机通风量亦应提高，因此，更换新的排粉。增加热烟管道后的总压力： P总+ P = 9006+ 820= 9826（ Pa）设计排粉机时取用压头裕度系数为1. 2，则风机改造设计全压P总设为11791. 2Pa，风量为170000 m3/ h.排粉机原型号不变，只是叶轮直径变为1.96m，电机不变，蜗壳不变：型号： M5- 36- 11 25.5D，形式：单吸、离心式、悬臂式5. 7落煤管处改造为减少进入磨煤机的阻力，混合风与煤的混合应得到加强，因此落煤管需要进行改造。5. 8制粉系统漏风治理由于磨煤机前负压增加，对制粉系统漏风要求较高，尤其是给煤机的漏风必须得到有效控制。否则未抽到热炉烟，漏风反而增加。因此制粉系统的漏风治理工作是必须的，也是系统改造的成败关键。6试验结果锅炉设备改造后进行全烧霍林河褐煤试验，其结果如下：a.锅炉蒸发量为602t/ h，氧量为3. 4%，此时送风机两台低速全开，引风机727r/ min.引风机已经全开，基本没有裕度。b.锅炉结焦情况。经炉膛火焰检测结果表明，在全烧霍林河褐煤过程中，仅前墙3号火嘴下一点的火焰温度达到1417 （灰溶点温度1460 ） ，其它温度均在1400以下，温度场分布为1100 1400之间，说明炉膛没有结焦现象。c.主要参数变化情况。全烧褐煤后，热炉烟抽取处温度约为900 ，与改前进行的数学模型计算基本吻合，排烟温度全烧霍煤时为164/ 157 ，与改前排烟温度162/ 155度相比，变化不大，平均约2 ；主汽温度全烧霍煤时为534/ 535 ，改前为532/ 533相比，约提高2 ；再热汽温上升幅度较大，全烧霍煤时为535/ 530 ，改前为527/ 525 ，升高了7.d.辅机单耗情况。改造后排粉机单耗有所增加，干燥出力则不存在问题；排粉风机改前单耗为13.16 kW % h/ t，改后为17. 74 kW % h/ t，由于系统通风量12万增至15万以上，e.煤粉细度分析。煤粉细度1号R90= 38. 49；R200= 14. 30%， 2号R90= 34. 67； R200= 9. 14% ， 3号R90= 50. 77； R200= 24. 04% ， 4号R90= 39. 79；R200= 17. 14%.煤粉细度与经验值（按挥发份） R90 = 45%相比，从四套制粉系统的总体水平看，基本上满足锅炉燃烧要求。f.试验期间，炉膛出口氧量从4. 0%左右，最低降至3. 2%，实测烟气成分CO变化及飞灰可燃物变化不大。g.主要试验数据。100%烧霍林河褐煤条件下锅炉热损失及热效率， q 2： 6. 73%； q 3： 0. 04%； q 4： 2.20%； q 5： 0. 55% ； q 6： 0. 32%； ！： 90. 06%.7经济效益以单台15号炉为例，所烧地煤的单价为322. 39元/吨左右，而霍林河煤在同一标准下单价为266元/吨， 2006年供电煤耗为354g/ （ kW % h） ，发电量为1301644000 kW % h，若改烧霍林河煤后可节省人民币大约（仅15号炉） ：（ 322. 49- 266） 354 10 - 6 1301644000= 25983495（元/年）