循环流化床锅炉低氮燃烧改造

黑君

摘 要：3台240t/h锅炉是年产85万吨甲醇装置的动力源输出设备，为单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式。为满足锅炉现有SCR烟气脱硝装置后烟气使用条件，同时提高锅炉出力负荷，降低锅炉炉膛出口氮氧化物排放量，文章介绍甲醇分公司已实施的2台240t/h锅炉本体改造过程及达到的改造效果。

关键词：循环流化床锅炉；低氮燃烧；改造

1 3台锅炉运行现状介绍

（1）锅炉带负荷困难，240t/h的循环流化床锅炉最高能带至

220t/h负荷，有时只能带180t/h负荷，影响对化工工艺主装置的供汽及供电。

（2）锅炉床温偏高（975℃），偏离设计值（790℃-920℃），炉内整个温度场分布不均匀，炉膛底部床层温度和炉膛出口烟气温度相差较大，炉膛出口水平烟道温度较低。锅炉稀相区压差小，锅炉风帽、分离器结构及回料器风系统设计不合理，锅炉主循环回路运行不正常。

（3）氮氧化物生成量高，最高达到650mg/Nm3，而炉膛出口水平烟道（脱硝喷枪位置）温度较低，影响SNCR烟气脱硝效率。锅炉各主要运行风量测点设置空气预热器入口，屏幕显示的锅炉风量受空气预热器漏风影响，不能准确反映锅炉运行状况。

（4）为了使锅炉能带较大负荷必须高炉温运行，炉膛供风量偏大，导致锅炉磨损严重，能耗较高。

2 项目实施内容

2.1 锅炉布风装置改造

改造方案选取了较低的风帽外罩小孔速度以降低外罩磨损，通过芯管小孔调节布风板阻力以保证布风板具有良好的阻力特性。针对甲醇分公司循环流化床锅炉风帽磨损严重的问题，对风帽外罩小孔区域进行了加厚，以提高其耐磨性和使用寿命。将风帽外罩风孔向下倾斜20°，减少相邻风帽风孔的扰动，减少床料反窜；风帽芯管上端部利用端板焊死，防止风帽脱落从芯管漏渣，便于安装施工。材质方面采用铸造方式进行加工，风帽外罩及芯管材质统一采用ZG40Cr25Ni20。改造后的风帽阻力从2.3kPa提升至4.3kPa，由于目前风机余量较大，加之改造后可以降低一部分一次风量，因此风帽阻力可以满足运行需要。

2.2 旋风分离器中心筒改造

改造方案采用Cr25Ni20MoMnSiNRe材料铸造中心筒，内径缩至2.016m，高度减少为3200mm（插入深度缩减300mm，），内径适当收缩能适当提高分离效率，筒体厚度δ=16mm。这种中心筒耐高温达1150-1200℃，完全可以满足中心筒工作环境的温度要求，耐高温程度接近Cr25Ni20，而耐磨性远高于Cr25Ni20材料，并且铸造中心筒厚度增加，能有效避免钢板卷制中心筒在运行中易受胀缩应力而变形成椭圆，分离效率下降，燃烧工况恶化的后果；铸造中心筒增厚后强度远高于钢板卷制的筒体，不会产生变形现象。

3 改造后的效果

3.1 锅炉布风装置改造效果

3.1.1 由于采用良好结构的风帽结构，锅炉主床的流化特性增加，改造后一次风风量降低10%，锅炉床温下降15℃。

3.1.2 改造后额定负荷下布风板阻力4000Pa。

3.1.3 由于分级燃烧效果加强，床温下降，使得锅炉的原始NOx排放下降10%。

3.2 旋风分离器中心筒改造效果

3.2.1 通过中心筒和分离器入口截面改造，分离器效率提高，循环灰量增加，有利于锅炉运行床温的降低、污染物排放的减少并节约炉内干法脱硫用石灰石耗量。改造后分离器的阻力提高约150Pa，现有引风机满足改造后阻力增量的要求。

3.2.2 锅炉运行床温下降30-50℃。

3.2.3 NOx原始排放浓度降低10%；

3.2.4 稀相区压力增加至1.0kPa以上。

3.3 总体指标

2台锅炉出力不低于240t/h；240t/h负荷运行时，床层温度低于950℃，床层温度与炉膛出口温差小于50℃；炉膛出口氮氧化物降至<350mg/Nm3；出口烟气氧含量不大于6%；空预器漏风率不大于2%；锅炉炉膛差压介于1.5-2.5kPa之间；锅炉出口排烟温度低于140℃。

4 结束语

此次锅炉本体改造不仅解决了甲醇分公司锅炉长期出力不足问题，同时解决了SCR脱硝改造后锅炉本体设备部件腐蚀等瓶颈问题，为甲醇分公司年产85万吨甲醇装置奠定了良好的基础。

参考文献

[1]DL/T5047-95.电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）[S].

[2]ASME PTC4-1-1998.锅炉性能试验规程[S].

[3]GB 9222-2008.水管锅炉受压组件强度计算[Z].

[4]GB 13223-2011.火电厂大气污染物排放标准[S].