循环流化床锅炉节能增效改造总结

徐勤辉

(山东阳煤恒通化工股份有限公司热电厂山东郯城276100)

循环流化床锅炉节能增效改造总结

徐勤辉

(山东阳煤恒通化工股份有限公司热电厂山东郯城276100)

0 前言

山东阳煤恒通化工股份有限公司热电厂现有2台高温高压、自然循环流化床锅炉，额定蒸发量240 t/h，额定蒸汽压力9.8 MPa，额定蒸汽温度540 ℃，设计给水温度215 ℃，排烟温度140 ℃，热效率86.0%～90.5%。锅炉炉膛为膜式水冷壁结构，截面尺寸5 280 mm×10 240 mm，由膜式水冷壁、高温旋风分离器、返料器、流化床组成循环燃烧系统。过热器分三级布置，分别是低温过热器、屏式过热器和高温过热器，中间设两级喷水减温器。尾部烟道设三级省煤器、一次风预热器和二次风预热器。锅炉露天布置，运转层标高8.0 m，锅筒中心标高39.9 m。

1 锅炉运行中存在的主要问题

存在的主要问题：①在设计给水温度下，全年平均排烟温度在150 ℃左右，夏季高温季节，甚至超过160 ℃，排烟热损失大，降低了锅炉热效率；②锅炉负荷的增加主要受制于床层温度，当锅炉负荷提高至220 t/h时，床温超过1 050 ℃，接近灰变形温度，容易引起床层结焦；③主汽温度偏低，低于设计温度10 ℃左右；④飞灰可燃物含量高，其质量分数达15%；⑤炉膛灰浓度低，炉膛差压只能达到500 Pa，循环灰量少。

2 主要原因分析

(1)设计煤种煤质与实用煤种煤质存在差异，设计煤种煤质与实用煤种煤质分析数据见表1。

由表1煤质分析数据可以看出，设计煤种属劣质烟煤，其灰分含量高、挥发分含量高、发热量低；实用煤种属贫煤，灰分含量低、挥发分含量低、发热量高，难燃尽。因此，在锅炉设计时，诸如传热系数、容积热负荷、物料循环倍率、受热面布置等与实用煤种不匹配，导致各项运行数据偏离设计值。

表1 设计煤种煤质与实用煤种煤质分析数据

(2)炉膛容积偏小，布置受热面相对较少是床温偏高的主要原因。炉膛容积决定了燃料在炉膛内的吸热量和停留时间，直接影响炉内温度水平。

(3)省煤器传热面积偏小是排烟温度偏高的主要原因。

(4)过热器传热面积偏小是主汽温度不能达标的主要原因。

(5)旋风分离器的分离效率偏低，循环倍率低于设计值，循环物料量少，导致飞灰可燃物含量高。同时，炉膛灰浓度低，降低了炉内受热面传热系数，限制了锅炉带负荷能力。

3 改造措施

针对以上存在的问题，分析运行数据，对热力计算重新进行了校核，决定对锅炉进行改造。

3.1 省煤器改造

省煤器分3段，每段设置Φ28 mm×4 mm光管256根，省煤器总传热面积为3 228 m2。在保持锅炉钢结构支撑系统和汽水连接管道不变动的情况下，将原省煤器光管管系更换为螺旋翅片管系，增加省煤器换热面积约20%，从而实现了降低排烟温度的目的。

3.2 高温过热器改造

高温过热器布置于尾部对流烟道，属对流式过热器，共294根管子(Φ38 mm×5 mm)，总传热面积为983 m2。在高温过热器最上层蛇形管的上部增加1个管圈，增加换热面积120 m2，同时将高温过热器出口集箱整体上移800 mm，提高了主汽温度。

3.3 屏式过热器改造

屏式过热器悬挂于炉膛上方，属半辐射式过热器。屏式过热器共有6片，每片设有26根管子(Φ42 mm×6 mm)，总传热面积为166 m2。将每片屏式过热器由26根管子增加至30根管子，换热面积增加了26 m2，提高了主汽温度。

3.4 水冷系统改造

增加水冷系统传热面积是降低炉膛温度的有效手段。水冷系统除炉膛四周水冷壁、风室水冷壁外，在炉膛上方还布置了3片悬吊的翼型水冷壁，每片水冷壁有20根管子(Φ60 mm×5 mm)，水冷系统总换热面积1 829 m2，每片翼型水冷壁换热面积58 m2。将翼型水冷壁下部向下加长2.9 m，并将每片水冷壁管子增加至24根，每片水冷壁可增加换热面积20 m2。翼型水冷壁换热面积和吸热量增加后，可降低炉膛温度，避免高负荷时锅炉床层结焦。

3.5 中心筒改造

锅炉物料分离系统采用高温旋风分离器，影响分离效率的因素很多，除旋风筒结构、粉尘粒径、粉尘浓度及分离器运行参数外，中心筒结构尺寸对分离器的影响也很大，直径越小，分离效率越高，但压力损失相应增大，一般取旋风筒直径的30%～50%。为了提高分离效率，将中心筒由Φ2 100 mm缩小至Φ1 900 mm，提高了循环倍率和炉膛差压。

4 改造效果

改造后，对2台锅炉进行72 h性能测试，改造效果如下： ①在额定水温度、不同负荷下，排烟温度在130～140 ℃，排烟温度比改造前明显下降，下降幅度在20 ℃左右；②炉膛差压明显提高，由原来的400～500 Pa提高至1 030 Pa；③锅炉出力可以达到额定负荷，床温980 ℃，比原来降低70 ℃；④飞灰可燃物质量分数为10%～12%，比改造前降低了3%～5%；⑤在额定给水温度和额定负荷下，主汽温度能够达到额定值540 ℃。

通过一系列技术改造，锅炉各项运行数据达到设计参数，热效率可提高1.2%，全年节约煤炭折标煤为4 500 t，达到了预期的改造效果。

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2016- 11- 02)