30 t/h蒸汽锅炉的技术改造

曹雷（大庆油田化工集团甲醇分公司）

30 t/h蒸汽锅炉的技术改造

曹雷（大庆油田化工集团甲醇分公司）

介绍了大庆油田化工集团甲醇分公司动力车间30 t/h蒸汽锅炉在日常生产运行中的常见问题、针对锅炉自身缺陷制定了改造方案，通过更换燃烧器、改造锅炉构造和配置减温减压装置等多种手段对锅炉进行了改造，取得了良好的投用效果，保证了30 t/h蒸汽锅炉的平稳长期运行。

蒸汽锅炉 改造 燃烧器 长期运行

大庆油田化工集团甲醇分公司动力车间30 t/h、4.2 MPa、420℃蒸汽中压装置建于2000年，原设计主要用于满足一甲醇装置开、停工生产用汽。该锅炉自2002年投运以来，主要存在以下问题：

1）蒸汽发生量达不到设计要求，在运行过程中，计算蒸汽发生量为27 t/h，而实际产蒸汽量最高为22 t/h。

2）炉膛设计与燃烧器燃烧特性配置不合理。炉膛后墙、炉顶后侧过烧，燃烧器火焰直击炉膛后侧。自投产以来，先后进行4次炉墙改造大修和多次维修，但至今30 t/h锅炉仍不能长周期稳定运行。

为了保证30 t/h锅炉长周期安全运行，同时为满足新建醋酸装置夏季生产用汽需求，2008年我们对该锅炉进行了技术改造。

1 改造方案

1）更换燃烧器。将现锅炉“徐燃”制造的国产燃烧器更换为德国的E科分体式比例燃烧器，以解决原燃烧火焰形状过长，燃烧特性不合理的问题。

2）将锅炉的前墙向前延伸1000 mm，保证炉膛有足够合理的燃烧空间。

3）在锅炉的后墙配置附加受热面（类似水冷型），以保护炉膛后墙不受高温烟气的冲击。

4）对锅炉控制系统进行改造，将E科燃烧器全自动控制系统纳入原DCS锅炉控制系统，以实现燃烧器点火、熄火、吹扫、保护自动控制和稳烧特性。使水、汽、风、烟气氧含量在运行期间与燃烧特性自动调节，达到最佳运行工况。

5）系统配置减温减压装置。30 t/h蒸汽锅炉产出蒸汽为满足醋酸装置1.5 MPa蒸汽压力等级的需要，蒸汽须做减温减压处理。故需增加一套减温减压装置，使30 t/h锅炉发生的中压蒸汽减压至2.0～1.5 MPa，减温至300℃左右，并配置相应自控监测系统及工艺管线。

2 具体改造内容

2.1 炉膛结构改造[1]

为了保证锅炉正常运行，炉膛的结构尺寸必须满足燃烧器的火焰形状、尺寸的要求，并且火焰不能与炉墙或水冷壁发生碰撞。

此次技术改造，将“徐燃”制造的燃烧器更换为德国ELCOL的分体式比例燃烧器，其火焰直径为1780 mm，火焰长度为8100 mm。原30 t/h锅炉炉膛横向尺寸为1900 mm，已满足火焰直径的要求，但锅炉炉膛内长度尺寸为7285 mm，满足不了ELCOL燃烧器火焰长度8100 mm的要求，因此，炉膛尺寸必须向前加长1000 mm才能满足要求。炉膛加长后的前左侧墙，由于该处没有水冷壁，故该处的炉膛结构采用重型炉墙。其结构尺寸：炉膛内层为230 mm耐火砖，外向为240 mm红砖，再是40 mm的硅酸铝盐棉毡隔热层，最外面是1 mm的钢板作为锅炉的外护板。

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为了提高炉墙保温性能，在耐火砖与红砖之间留有20 mm宽的空气层。为使两层砖之间砌成一个整体，在高度上每隔6块砖伸出一层耐火砖插入红砖之中，作为牵连砖，使其砖与砖之间相互牢固咬住，形成一个整体。砖与砖的灰浆厚度要求为：耐火砖为2 mm；红砖为5 mm。砖体的一切砖缝均应泥浆饱满，表面应勾缝。延长部分的炉膛顶部采用预制耐火混凝土梁，其厚度为200 mm。上部为耐热为800～900℃的珍珠岩耐火混凝土，其厚度为200 mm，最上面为25 mm的耐火水泥抹面层。

后墙的结构尺寸和前左侧墙结构尺寸一样，只是在左、右两侧转角处，耐火砖留有25 mm的膨胀缝，使炉墙能够自由膨胀。

2.2 增设附加水冷壁受热面[2]

经过改造后的后炉墙耐热温度可达1400℃，燃烧器的火焰，经过炉内的辐射传热火焰尾部温度低于1400℃，因此，后炉墙的工作是可靠的。为了锅炉后墙更能长期安全可靠稳定的工作，在锅炉后墙内设置附加受热面。当锅炉后墙受到高温辐射被加热时，其热量便会传递给附加受热面，并被附加受热面内的工质吸收。这样后墙吸收的热量不至于积累升温，使其能够长期保持在不过热的温度条件下正常工作。

将增设的附加受热面置于锅炉后墙靠近耐火砖内的目的是为了避免附加受热面吸热过大而产生蒸汽，给锅炉正常工作带来不利的影响。

附加受热面是否正常工作，可用观测出口集箱上的温度计的数值来判断。在水流量为5000 kg/h的条件下，出口集箱上的温度计上显示的温度应为120℃。在实际运行中此温度应控制在120～150℃之间（在相应的压力下饱和温度为256℃）。在这个温度范围之间，附加受热面即可得到充分冷却又可保证安全工作。进入附加受热面的水流量，最高为6600 kg/h，最低为4000 kg/h，正常为5000 kg/h。附加水冷壁受热面由上、下两个ϕ133×8的集箱和ϕ38×4的钢管组成，ϕ38×4的管子和上、下集箱采用焊接方式连接，由下集箱进水，上集箱出水，水的流动呈∏型。

附加受热面与锅炉给水系统的连接是在给水调节阀前加一65 mm×65 mm×50 mm的异径三通和PN6.4；DN65的截止阀，在附加受热面水的进出口管路上加设调节阀和截止阀，附加受热面的工质出口通过65 mm×65 mm×50 mm的异径三通和省煤器出水管道相连后，进入锅炉的上锅筒。

2.3 燃气供气管路整改

由于锅炉向前扩展1 m，因此供气系统也做相应的整改，供气系统阀组的配置是按照燃气供气系统典型规范的要求并参照大庆油田有限公司甲醇分公司30 t/h蒸汽锅炉现有的供气系统进行设计的。

为了停炉的安全在该燃气阀组主管线上设置了3个放散管，其余阀组的配置均是按照燃烧器ELCORPD80 G-R的自控规范要求和正常工作设置的。

2.4 增加一套减温减压装置

在原锅炉主蒸汽线出口增加1套气动减压阀，同时后段配套1个喷除盐水的减温水装置，控制蒸汽的压力和温度

3 投用情况

30 t/h蒸汽锅炉于2008年6月份完成技术改造，于7月11日开始点火向醋酸装置送汽，连续运行至8月6日正常停炉，创下自锅炉2002年原始开车运行以来，连续累计运行30 d的最高记录，同时实现了：

1）锅炉的点火、熄火、运行实现了自动控制、调节、保护功能，相对于用火把点炉，提高锅炉安全稳定运行的可靠性，达到了目前燃气锅炉的运行规范要求。

2）解决了后墙过热问题。由于更换了E科燃烧器，将前墙延长1 m，从而增加炉膛有效长度，避免火焰直接冲击后墙。同时在后墙内增加一组辅助受热面，进一步保护后炉墙。经过这一段时间的试运行看，后炉墙的最高温度在80℃左右。

3）减温减压装置功能达到设计要求。新增加的减温减压装置在投入运行后，通过减压阀能够实现将锅炉蒸汽出口压力降低到2.5 MPa以下。通过减温水的调节，将高温位蒸汽温度降到280℃。即该锅炉运行可同时满足两种蒸汽压力和温度等级的需要。

[1]林宗虎,徐通模.实用锅炉手册[M].北京:化学工业出版社,1999:318.

[2]刘弘睿.工业锅炉技术标准规范应用大全[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:320.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.09.011

曹雷，2007年毕业于黑龙江科技学院，助理工程师，从事生产管理工作，E-mail：caolei_hkj@163.com，地址：黑龙江省大庆市让胡路区宏伟工业园区甲醇分公司动力车间，163411。

2011-07-18)