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节能与改造 7 5 t ／ h燃气锅炉扩容改造实践 4 5 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 5 0 2 4 9 0 4 5 - 0 5 7 5 t ／ h燃气锅炉扩容改造实践 孙建涛， 潘宇峰 ， 蒋林泉 江苏太湖锅炉股份有限公司 ， 江苏 无锡 2 1 4 1 8 7 Re n o v a t i o n o f On e 7 5 t ／h Ga s - fir e d Bo i l e r S UN J i a n t a o， P AN Yu f e n g，J I ANG L i n q u a rt J i a n g s u T a i h u B o i l e r C o ．L t d ． ，Wu x i 2 1 4 1 8 7 ， J i a n g s u， C h i n a 到 9 摘要 ⋯ ⋯ ⋯爱 9 7 6 - 者 o t ／h ， , 1 4 - I, l ／ 到 9 。 ， 夏 二 ’ 曼 低 能 耗 的 目 的 。 毕 业 于 西 至 徽造 辜 ； 磊 中图分类号 T K 2 2 9 ． 8 文献标识码 B 。 “ 一 ⋯ ．． ”⋯ 。 设计与研发工作。 0 前 言 新疆某石化公 司在用一 台 T H 7 5 ． 8 2 ／ 4 5 0 一 Y、 Q中温中压燃气蒸汽锅炉 。该锅炉 2 0 1 0年投入 运行 ， 额定负荷下能够稳定运行 ， 满足生产用汽的要 求 。2 0 1 3年以来 ， 因公司生产能力的提高 ， 原 7 5 t ／ h 蒸汽量不能满足生产需要 ， 受燃烧器 出力及锅炉其 他结构条件 的限制 ， 也不能长时间超负荷运行 。若 新增一台锅炉 ， 虽有一定 的调峰能力 ， 但投资较大 ， 两 台锅炉管理成本也会增加 。 本着节约资源 、 降低成本的原则 ， 该公司组织人 员与西安热工研究院、 原锅炉制造厂共 同研讨决定 ， 对原 7 5 t ／ h锅炉进行扩容改造 ， 使改造后 的锅炉负 荷能力达到 9 0 t ／ h ， 以满足生产的需要。 1 锅炉概况 该锅炉为我公 司制造 的 T H 7 5 3 ． 8 2 ／ 4 5 0 一Y、 Q型中温中压 、 单锅筒 、 自然循环锅炉 ， 前 吊后支 Ⅱ 型布置。设计燃料为天然气 、 轻柴油。燃烧器采用 单层 四角切圆布置 。锅炉设计参数见表 1 。 表 1 锅炉设计 参数 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 - 2 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 工业锅炉 2 0 1 5年第 2期 总第 1 5 0期 2 锅 炉改造 内容 我公司针对锅炉的实际运行情况及用户的生产 需要 ， 进行了三方面 的改造 受热面的改造、 燃烧 系 统扩容改造和锅筒 内部装 置扩容改造。同时 ， 对改 造后锅炉的热力性 能和安全性能进行校核计算 ， 保 证改造后锅炉出力满足要求的前提下 ， 安全稳定运 行 。 2 ． 1 锅炉改造设计计算 2 ． 1 ． 1 受热面改造 随着锅炉负荷 的增加， 需要更充足 的受热 面积 来满足吸热。本次改造采用增加省煤器管排和空预 器管排的措施来增加受热面积。7 5 t ／ h时的省煤器 横向 2 1 ／ 2 4排 ， 纵向 8 O排 ， 总受热面积 9 0 6 ． 5 m ； 热 管 空 预 器 总 受 热 面 积 8 7 7 m 。改 造 后 蒸 发 量 9 0 t ／ h ， 增加省煤器受热面积至 1 0 0 2 m ； 热管 空预 器受热面积增加至 1 7 2 0 n q 。锅炉改造热力计算结 果 见表 2 。 表 2改造后锅炉热 力结果 2 ． 1 ． 2 水冷壁水循环可靠性计算⋯0 ． 2 0 7 5 1T I 的下降管从锅筒底部引出， 再由2 0根 锅 炉 采 用 4根 2 7 3 m m 8 m m 截 面 积 1 0 8 m m， 4 ． 5 m m 截面积 0 ． 1 6 9 3 m2 分散下降 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 节能与改造 7 5 t ／ h燃气锅炉扩容改造实践 4 7 管分别引入水冷壁下集箱 ， 集箱 内采用隔板结构 ， 其 中每个侧墙下降管与上升管对应关系为 2根 1 o 8 mm X 4 ． 5 m m下降管对应 2 2根 6 0 m m X 4 mm的 上升管 ； 3根 1 o 8 mm x 4 ． 5 I n l T l 下 降管对应 3 2根 6 0 m m X 4 m m的上升管。 下降管与上升管截面积 比值为 F i ／ F 2 X 9 9 ／ 2 2 X 5 2 0 ． 3 2 9 F i ／ F 3 X 9 9 ／ 3 2 X 5 2 0 ． 3 4 引 出管从水冷壁上集箱接出后引入锅筒。引出 管与上升管 的对应关系为 2根 1 3 3 m m6 m m引 出管对应 2 2根 6 0 mm X 4 mm的上升管 ； 3根 1 3 3 mm 6 m m引出管对应 3 2根 6 0 mm X 4 m m 的上 升管。 引出管与上升管截面积比值为 ／F 2 X 1 2 1 ／ 2 2 X 5 2 0 ． 4 9 2 F ／ F 31 2 1 ／ 3 2 5 2 0 ． 5 0 7 上述计算结果与推荐值 ⋯对 比， 均符合甚至优 于推荐值 ， 保证 了水循环回路的可靠性 ， 利于减少流 动阻力 。 2 ． 2 燃烧系统改造 燃烧系统改造 主要包括燃烧器更换 、 进风系统 改造 、 引风机系统改造。锅炉原配置 4台天然气柴 油两用燃烧器 ， 单台最大输 出功率 1 4 ． 5 8 MW， 单层 四角切 圆布置。四台燃烧器合计 最大输 出功率约 5 8 MW 。 本次改造对原有燃烧器进行更换 ， 选用 4台合 计 出力大于 6 3 M W 的低氮燃烧器 ， 单 台最大输出功 率 1 7 ． 8 MW， 合计输 出功率 7 1 ． 2 MW， 且燃烧器火 焰长度及火焰直径 ， 与炉膛尺寸匹配。鼓风机及进 风管道根据燃烧 器重新配 置。引 风机及 烟道根据 9 0 t ／ h锅炉需要的规格进行改造。同时对水 冷壁上 的燃烧器接口进行改造 ， 使其 与新配置 的燃烧器相 对应。 2 ． 3 锅筒内部装置改造 原设计锅筒 内部装置 见 图 1 一次分离元件采 用 2 2只 2 9 0 m IL D ． 旋风分离器 图 1序号 3 ， 二次 分离元件为 1 2组钢丝网分离器 图 I序号 i ， 安装 在锅筒顶部蒸汽出口处 。旋风分离器的设计负荷为 3 ． 4 1 t ／ h ， 符合推荐值 3 ． 0～3 ． 5 t ／ h 2 ] 。 扩容改造后锅炉额定蒸发 量 9 0 t ／ h ， 受 已有锅 筒结构限制， 分离器的数量不能增加， 则单个分离器 的负荷需达到 4 ． 1 t ／ h以上。为降低锅筒 内部装置 的阻力 ， 并 防止饱和蒸汽带水严重 ， 根据推荐数据 ， 1 一钢丝网分离器2 一百叶窗分离器 3 一担9 0旋风分离器 图 1 原锅筒内部装置 本次改造一次分离元件采用 2 2只 3 1 5 m m旋风分 离器 图2序号 3 替换原有 2 9 0 m m旋风分离器 图 1序号 3 ， 分离器顶部选用立式 百叶窗圆形顶 帽 图 2序号 2 ， 选用蒸汽负荷 4 ． 2 t ／ h ， 分离器人 口汽水混合物引入速度 7 ． 8 8 m ／ s ， 符合推荐值 5 8 m ／ s 。立式百叶窗入 口蒸汽速度为 0 ． 9 5 m／ s ， 满足 最大允许速度 0 ． 9 8 m ／ s 的要求。二次分离元件采 用水平式百叶窗 图 2序号 1 和均汽孔板 图 2序 号 4 组合式分离装置替换原有钢丝 网分离器。水 平式百叶窗入 口蒸汽流速为 0 ． 3 4 m／ s ， 均汽孔板蒸 汽穿孔速度为 6 ． 8 m ／ s ， 均 符合锅筒 内部装置设计 导则的推荐值 。 4 1 1 一水平百叶窗分离器2 一立式百叶窗分离器 3 一 3 1 5旋风分离器4 一均汽孑 L 板 图 2 改造后锅筒内部装置 3 安全性校核 3 ． 1 蒸汽侧阻力计算 原 7 5 t ／ h蒸发 量与扩容改造后 9 0 t ／ h蒸 发量 时的蒸汽流速见表 3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 工业锅炉 2 0 1 5年第 2期 总第 1 5 0期 饱和蒸汽引 出管流速 4一 1 O 8 X 4 ． 5 低温过热器管内平均流速 5 3一 3 8 X 3 ． 5 连接管内流速 4一 1 0 8 X 4 ． 5 高温过热器管内平均流速 5 4 4 , 4 2 3 ． 5 蒸汽引出管内流速 4一 西 1 3 3 X6 31． 3 30． 6 3 3 9． 79 3 O． 5 2 3 7 ． 0 2 34． 43 3 3． 6 9 43． 76 33． 5 7 4 0 ． 7 3 3 7 ． 5 6 3 6． 7 5 4 7． 7 5 3 6． 6 3 4 4 ． 4 3 41 ． 31 4 0． 43 5 2 ． 5 2 4 0． 2 9 4 8． 8 7 根据 以下公式计算管内流动总阻力 ] △ p 卸 卸 l d △ p l d 却 却j b a p A 0 X X V X t ， ／ 2 g 式中4 p 管 内流动总阻力 ， P a △ p 重位压差 ， P a △ p 流动阻力损失 ， P a △ p 摩擦阻力损失 ， P a 却 局部阻力损失 ， P a A 。 每米摩擦阻力系数 ， ] ／ m z 管段长度 ， m 介质平均比容 ， m ／ k g 介质重量流速 ， k g ／ m s g 重力加速度 如表 3 ， 各管路 中介 质流速均符合 推荐值 l 1 J 。 原设计 7 5 t ／ h蒸 发量 时， 蒸 汽侧 总 阻力 为 0 ． 3 6 7 MP a ， 锅炉负荷 1 1 0 ％时蒸汽侧总阻力约 0 ． 3 8 lP a ， 锅筒工作压力按 3 ． 8 2 0 ． 3 84 ． 2 M P a设计 ； 改造 后锅炉蒸发量为9 0 t ／ h ， 蒸汽侧总阻力为0 ． 5 1 MP a ， 锅炉负荷 1 1 0 ％时蒸汽侧总阻力为 0 ． 5 8 MP a ， 锅筒 工作压力按 3 ． 8 2 0 ． 5 8 4 ． 4 M P a 设计。 3 ． 2 锅筒壁厚校核计算 锅筒内径 西1 5 0 0 m m， 取用壁厚 4 6 mm， 工作压 力 4 ． 4 MP a ， 按 G B ／ T 1 6 5 0 7 ． 4 水管锅炉第 4部分 受压元件强度计算 对锅筒壁厚进行校核计算。 锅筒最小需要壁厚计算 计算压力 P 4 ． 44 ． 4 X 0 ． 0 6 4 ． 6 6 4 MP a ， 锅 筒最小减弱系数 0 ． 7 1 2 ， 许用应力 1 2 3 lP a 。 最小需要壁厚 i C 4 ． 6 6 4 X 1 5 0 0 ／ 2 X 0 ． 7 1 2 X1 2 3- 4 ． 6 6 4 0 4 1 ． 0 3 5 m m 取用壁厚 4 6 m m 大 于最小 需要 壁厚 4 1 ． 0 3 5 m m， 满足要求 ， 原锅筒可以继续使用 。 3 ． 3 安全阀排放能力校核计算 锅炉锅筒上安装两只 G A 4 4 H一 6 4型双杠杆安 全阀， 过热器出口集箱上安装两 只 G A 4 4 Hl O O I 型 双杠杆安全阀， 安全阀总排放量 为 9 5 ． 9 t ／ h ， 完全满 足设计需要 ， 仅需对安全 阀的起跳压力进行调整 。 锅筒上两只安全阀的起跳压力分别为 4 ． 5 7 6 MP a和 4 ． 6 6 4 M P a ， 过热器上两只安全阀的起跳压力分别为 3 ． 9 7 3 M P a和 4 ． 0 4 9 MP a 。 4 锅炉改造后运行情况 该锅炉从 2 0 1 3年 1 2月底开始改造至2 0 1 4年 1 月底改造完成 。2 0 1 4年 2月中旬开始调试 ， 通过鼓 风机、 引风机及燃烧器负荷调节 ， 安全阀起跳压力的 调整， 锅筒压力基本维持在 4 ． 2～ 4 ． 4 MP a ， 锅炉 出 力能够达到 9 0 t ／ h 。锅炉使用至今， 负荷在 9 0 t／ h 情况下运行稳定 ， 能够满足生产需要。锅炉运行 的 各项热力数据满足改造设计参数和国家相关标准的 要求。 5 经济效益分析 该石化公司原有锅炉容量为 7 5 t ／ h ， 因公 司生 产能力提高需要增加约 1 5～ 2 0 t ／ h的蒸汽量。以下 对新增一台 2 0 t ／ h锅炉与 7 5 t ／ h锅炉扩容改造 的 投入进行对 比分析。 5 ． 1 投资成本分析 新增一台 2 0 t ／ h锅炉 ， 设备投资约 3 6 0万元 ； 厂 房 按4 0 0 m 计算 投资约 3 6 万元； 土建及设备安 装费用约 1 2 0万元 ； 合计投入约 5 1 6万元。 7 5 t ／ h锅炉扩容改造 ， 设备投资约 1 7 0万元 ； 土 建投资 0元 ； 设备安装 费用约 5 0万元 ， 合计投入约 2 2 0万元 。 5 ． 2 运行成本分析 新增一台 2 0 t ／ h锅炉， 系统操作人员 3人／ 班 ， 每 天 9人。系 统 装 机 容 量 2 0 5 k W， 实 际 运 行 1 6 0 k W 。 ①人员工资 2 5 0 0元／ 月 人 x 9 人 x 1 ／ 3 0 7 5 0 d ②电费 1 6 0 k W 2 4 h ／ d X 0 ． 6 k wh 2 3 0 4 T r _／a ③其他费用 5 0 0 f r , ／ d 合计 3 5 5 4 f r ／ a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 节能与改造 7 5 t ／ h燃气锅炉扩容改造实践 4 9 7 5 t ／ h锅炉扩容改造为 9 0 t ／ h锅炉 ， 系统操作 人员不需要另外增加。系统装机容量与原锅炉相比 增加了 1 0 0 k W， 实际运行增加约 7 0 k W。 ①电费增加 7 0 k W X 2 4 h ／ d 0 ． 6 k Wh 1 0 08 d ②其他费用 3 0 0 d 合计 1 3 0 8 d 5 ． 3 节约成本分析 锅炉按 2 0年 每年运行天数按 3 0 0天预算 运 营及维护期进行分析 ， 新增一 台 2 0 t ／ h锅炉总投人 为 5 1 6万元 3 5 5 4 d 2 0年3 0 0 d ／ 年 2 6 4 8 ． 4万 元 原 7 5 t ／ h锅炉扩容改造总投人为 2 2 0万元 1 3 0 8． L／ d 2 0年3 0 0 d ／ 年 1 0 0 4 ． 8万元 经上述分析 ， 经 7 5 t ／ h锅炉扩容改造到 9 0 t ／ h 后 ， 每年可为公 司节约 2 6 4 8 ． 41 0 0 4 ． 8 ／ 2 0 8 2 ． 1 8万 元 。 6 总结 随着国家节能减排政策 的进一步推广 ， 经济效 益 的增长与节能减排 的矛盾进一步加深 ， 如何在保 证节约成本的前提下提高企业的生产能力成为各企 业考虑的重点。 通过本次项 目改造 的成功实践可 以看出 ， 在本 身条件允许的情况下 ， 不用进行大成本的投资， 仅对 原有设备进行适当的扩容改造 ， 同样可 以提升设备 生产能力 ， 在节约成本的同时为企业创造更好的经 济效益。同时采用先进 的燃烧技术 ， 合理 的炉膛结 构与燃烧器 匹配 ， 有效控制 了 N O 的生成 ， 达到节 能环保的双重 目的。 参考文献 [ 1 ] 林宗虎 ， 张永照． 锅炉手册 [ M] ．北京 机械工业出版社， 1 98 9． [ 2 ]李守恒， 杨励丹， 王振文 ， 等．电站锅炉汽水分离装置的 原理和设计[ M] ．北京 水利电力出版社， 1 9 8 6 ． [ 3 ]J B ／ Z 2 0 1 一l 9 8 3 电站锅炉水动力计算方法 [ S ] ． [ 4]冯俊凯 ， 沈幼庭 ， 杨瑞昌． 锅炉原理及计算 [ M] ．北京 科学出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 5 ]赵钦新， 惠世恩． 燃油燃气锅炉[ M] ．西安 西安交通大 学出版社， 1 9 9 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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