35t／h锅炉扩容改造提高热力系统效率.pdf

Vo 1 ． 3 3 No ． 3 Ma v ． 2 01 4 冶 金能 源 ENERGY FOR METALL URGI CAL I NDUS TRY 3l 3 5 t ／ h锅炉扩容 改造提 高热 力 系统效 率 刘 鸥 河北钢铁集团宣钢公司动力厂 摘要随着国内钢铁技术的发展及国家节能减排的要求 ，宣钢动力厂对动力锅炉进行技术 改造，提高能源利用率，在节能减排的同时实现降本增效。 关键词 节能锅炉改造能源利用率 3 5 t ／ h b o i l e r e x pa n s i o n r e ar m t o i mpr o v e t he e ffi c i e n c y o f t h e r m a l s y s t e m Li u Ou P o w e r P l a n t ，X u a n h u a I r o n a n d S t e e l C o ． Ab s t r a c t Wi t h d o me s t i c s t e e l t e c h n o l o g y d e v e l o p me n t a n d n a t i o n a l e n e r gy r e q u i r e me n t s ，t h e p o w e r b o i l e r i n Xu a n s t e e l p o w e r p l a n t w a s t e c h n i c a l r e c o n s t r u c t e d ．T h e e n e r gy u s i n g r a t e wa s i mp r o v e d ．En e r gy wa s s a v i n g a nd e mi s s i o n wa s r e d uc e d whi l e c o s t wa s d e c r e a s i n g a n d b e ne f i t wa s i n c r e a s i n g． Ke y wor ds e n e r gy s a v i ng r e c o ns t ru c t i o n o f bo i l e r en e r gy e ffi c i e n c y 宣钢 动力厂 3号 、4号高炉 区域原 有 2 7 5 t ／ h 、1 3 5 t ／ h、21 3 0 t ／ h五台锅炉 ，其 中两 台7 5 t ／ h、一台 3 5 t ／ h锅炉 为高 、转炉混合煤气 锅炉，两 台 1 3 0 t ／ h锅炉 为全燃 高炉煤 气锅 炉。 五台锅炉主要 为 A V 8 0 、A V 7 1汽轮鼓风机 ，三 台 6 MW、两台 1 2 MW 汽轮发 电机 ，以及部分低 压蒸汽用户供应蒸汽 。由于 1～3号锅炉均是在 煤粉锅炉基础上进行的局部燃烧系统改造 ，未对 受热面进行相应改造 ，因此这三台锅炉正常运行 时均不能达到原设计 的额定负荷。由此导致在煤 气充裕情况下 ，高压蒸汽产用不平衡 ，需发电机 降负荷运行来适应蒸汽供应不足的问题 ，而发 电 机降负荷运行将增加运行成本。综合多方面因素 确定了 3 5 t ／ h锅炉扩容改造的必要性。 1 改造方案 1 ． 1 总体思路 收稿 日期 2 0 1 3 1 2 0 9 刘鸥 1 9 8 1 一 ， 工程师 ； 0 7 5 1 0 0 河北省张家 口市 。 利用原 厂房 在 3 5 t ／ h锅炉原 址上 建造 一 台 7 5 t ／ h高 、转炉煤气混烧锅炉。满负荷时 ，消耗 高 炉 煤 气6 8 2 4 9 m ／ h ， 可 掺 烧 转 炉 煤 气 1 5 0 0 0 m ／ h ，焦炉煤气作 为点火和低负荷稳燃燃 料 。本着节省资金 的目的，在工程建设中，对相 关蒸汽 、给水 、疏放水 、煤气 、电气系统原设计 方案进行优化。 1 ． 2 技术方案 1 锅炉本体受热面设计改造 水冷壁 由光管水冷壁更换为膜式水冷壁可有 效降低炉墙散热 ，从而将重型炉墙更换为轻型炉 墙 ，减轻炉墙重量 ，降低施工强度。同时将单侧 水冷壁管数量由 3 7根增加至 6 4根，以满足蒸汽 换热强度要求 。 由于采用两级对流式过热器，锅炉负荷提高 后 ，过热器 内部的蒸汽流速也会提高 ，这将使整 个过热器系统的压降增大。为此 ，在增加过热器 管排数量的同时 ，合理增大管排 间距至 1 6 0 m m， 从而降低过热器压降。 3 2 冶 金能 源 ENERGY FOR METALL URGI CAL I NDUS TRY V0 l _ 33 No ． 3 Ma v ． 2 01 4 2 冷凝器结构布局优化 扩容后锅炉采用 自制冷凝水 喷水减温装置 ， 将锅炉给水作为冷却水与锅炉饱和蒸汽在冷凝器 内进行热交换 ，从而得到凝结后的饱和水作为喷 水减温器中的冷却介质 ，对过热器 中的干饱和蒸 汽进行降温。 冷凝器为表面式换热器 ，锅炉给水在冷凝器 换热管 内循环 ，锅筒分离 出的饱和蒸汽通过 6根 引出管分 别引入两 冷凝 器 内，在 冷却水管外循 环 ，从而达到冷却效果。冷凝器上共连接蒸汽管 道 6根 ，水管道 2根 ，凝结水引 出管 l 2根。冷 凝器设计布置在炉顶同一水平线上，冷却水进出 口相对 ，两冷凝器端 口间距为 5 5 2 m m 原设 计 安装见 图 1 ，如此 布置导致 检修 时工 程量 大， 检修周期长 ，为此决定对冷凝器结构布局进行优 化设计。 切改时需要改动冷却水进出 口管道 、连接锅 筒的饱和蒸汽管道 、冷凝器集水器三个部分 。对 此 初定 了将 两个 冷凝 器 横 向错 位 的切 改 方 案 改造示意图见图 2 。 由于仅改动了 自制减温水系统的部分汽水管 道长度 和 走 向，设 备本 体 及 标 高均 未 作 改 动 冷凝器 的标高影 响凝 结水溢流 回流 ，所 以只 需要验算所变化的汽水管道流动阻力。而冷凝器 集水器是分左右两路从锅炉两侧引至 0米层的分 配连箱 ，中间的 S型连接管道只起 到连通作用 ， 基本不产生流动 ，所 以中间增加的 S型管并不产 生系统的流动损失。即只需要验证冷却水管道增 图 1 原设 计安 装 示意 图 图 2移位 改造 示意 图 Vo 1 ． 3 3 No ． 3 Ma v ． 2 01 4 冶 金能源 ENERGY F0R METAL LURGI CAL I NDUS TRY 3 3 加部分的流动阻力符合要求即可。 引入公式 △P P P 式中P 为直管段管道 阻力 ；P j 为弯管段管道 阻力。 引入公式P Ah X f 式 中Ah为单位长度管道阻力 ；f 为管道长度 。 引入公式A h1 ． 2 2 5 X 1 0 A G ／ 2 g D o 式 中A为摩擦阻力系数 ，取给水为介质 K o 0 ． 5 、管道 内径 7 0 mm时，A0 ． 3 3 9 ；G为介 质质量 流量 ，取 额定负荷 时质量流量 ，即 G 8 t ／ h ；D 为管道 内径 ，D 7 0 m m；g为重力加 速度 ，取 9 ． 8 m ／ s ；P为介 质密度 ，取 1 0 4 C未 饱和水密度 9 5 8 ． 3 4 5 k g ／ m 。 带人数值计算 Ah 1 ． 2 2 51 0 X 0 ． 3 3 9 X 8 2 ／ f 29 ． 8 7 0 X9 5 8 ． 3 4 5 2 5 ． 4 81 0 ／ 0 ． 1 6 8 X 0 ． 1 8 9 X 1 0 8 0 2 Pa 即直管段流动阻力 P z Ah X Z 8 0 2 X 1 ． 6 1 2 8 3 P a 引入公式P j 1 ． 2 2 51 0 G ／ 2 g D 4 式中 为局部 阻力 系数之和 ， 取 9 0 。 光滑弯头局 部阻力系数为 0 ． 7 。 带人数值计算 ， 共计 4个弯头 ， P 1 ． 2 2 51 0 X 4 X0 ． 7 X 8 2 ／ 29 ． 87 0 9 5 8 ． 3 4 5 9 4 ． 0 81 0 。 ／ 0 ． 2 41 0 X 1 ． 8 7 5 0 6 Pa 最终可得所增加管道的流动阻力为 A P P 1 28 3 5 0 6 1 78 9 Pa 给水泵出口扬程为 6 MP a，增加阻力 的比率 为 1 7 8 9 ／ 6 0 0 0 0 0 00． 0 0 0 2 98 l 可以看出增加阻力的比率非常低 ，不会影响 冷凝器以及整个系统的正常运行。 3 省煤器支撑梁冷却系统结构优化 扩容后锅炉省煤器 采用双级布置 叠置式结 构 ，省煤器蛇形管通过支撑梁将其重量转到省煤 器护板上 ，最后叠置在尾部构架上。支撑梁为空 心式 ，便于与空气对流换热降温。一级省煤器支 撑梁采用自然通风冷却。省煤器支撑梁是省煤器 的主要支撑部件 ，支撑梁准确定位 了省煤器管排 之间的间距 ，保证省煤器管排与管排之间交错布 置。由于改造锅炉置于室内，空气温度较室外流 通环境高 ，空气流通条件差 ，通风效果不好 ，容 易导致支撑梁高温变形。根据现场的工作环境和 工作条件限制 ，支撑梁必须采用强制通风的方法 才能够达到预期的冷却效果 ，从而更好的保护省 煤器。 2实施效果 1 锅炉扩容改造后 ，提高 了锅炉 系统 的 产汽能力 ，为发 电机满负 荷运行创造 了基 础条 件 。3 5 t ／ h锅炉扩容改造前 ，生产单元最大负荷 3 9 5 t ／ h 。改造后 ，最大负荷可达 4 4 5 t ／ h ，在保障 高炉供风用汽及低压蒸汽用户的基础上 ，亦能满 足发电机满负荷用汽。 2 提高了高 、转炉煤气利用率。改造后 ， 提高了高 、转炉煤气人炉量 ，在夏季煤气充足的 情况下 ，可有效实现煤气的二次回收利用 ，降低 了煤气的放散 ，成功将二次能源转化为电能 ，有 效降低 了生产成本。 3 减 少 高炉 煤气 放 散，提 高空 气质 量。 该项 目实施后 ，减少 了宣钢东区高炉煤气放散 ， 以每小时消耗高炉煤气 5 ． 4万 i n 锅炉负荷按 6 0 t ／ h计算 计 ，每天可减小煤气放散量 1 2 0余 万 i n ，有效改善 了大气条件。 3结语 此次改造 ，一方面使锅炉生产量得到提高 ， 能够更好地满足汽轮机和发电机及次级用户的生 产需要 ，另一方面减少了高炉煤气的放散量 ，减 轻了对环境的污染 ，取得 了相应的环境效益。 赵艳编辑