220 t／h高温高压煤矸石循环流化床锅炉的应用.pdf

运行与管理 2 2 0 t ／ h高温高压煤矸石循环流化床锅炉的应用 5 7 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 4 0 4 - 0 0 5 7 - 0 3 2 2 0 t ／ h高温高压煤矸石循环流化床 锅炉的应用 孟 国勋， 徐 国辉 ， 张峰 中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司 ， 黑龙江 哈尔滨 1 5 4 8 5 4 Th e S uc c e s s f u l Ap p l i c a t i o n o f 2 2 0 t ／h Hi g h Te m p e r a t ur e a n d Hi g h Pr e s s u r e Ga n g u e - fir e d Ci r c u l a t i n g Fl u i d i z e d Be d Bo i l e r MENG Gu o - x u n， XU Gu o h u i ， ZHANG Fe n g C h i n a C o a l L o n g h u a H a r b i n C o a l C h e m i c a l I n d u s t r y C o ． L t d ． ， H a r b i n 1 5 4 8 5 4 ，H e i l o n g j i a n g ， C h i n a 摘要 简述 2 2 0 t ／ h高温高压煤矸石循环流化床锅炉的技术特点， 并从实际运行数据分 析， 得出其运行成功， 达到了设计要求。 关键词 煤矸石 ； 循 环流化床锅炉 ； 技术 特点 中 图 分 类 号 T K 2 2 7 文献 标识 码 B O 建设背景 中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司 原哈尔滨气 化厂 现有 自备热电站一座 ， 装机容量 6 0 MW， 承担 着公 司的供热和供 电。 自备热 电站现有三台 u G 一 1 3 0 ／ 3 ． 8 2 一M 4型 中温 中压 煤粉 锅 炉 、 一 台 c G 一 1 3 0 ／ 9 ． 8 1 一M x 6型高温高压循环流化床锅炉和两 台 c G l 3 0 ／ 9 ． 8 1 一Mx 1 5型高 温高压 循环 流化床 锅炉。 公 司现有供 热系统蒸汽量存在不足 ， 在采暖季 节尤其突出； 同时， 公司在生产过程中副产大量低品 质煤矸石 ， 现有 的 3台高温高压循环流化 床锅炉能 消耗掉一部分 ， 但是还有大部分煤矸石长期堆放 ， 难 以处理。为确保公 司化工生产 的稳定性 和可靠性 ， 充分利用公 司在生产过程 中副产的大量煤矸石 ， 提 高热电站发电设备的利用率， 公司拟建一台2 2 0 t ／ h 高温高压煤矸石循环流化床锅炉。 1 2 2 0 t ／ h高温高压煤矸石循环流化床锅炉 简介 为 了确保该锅炉投运后 的各项性能指标 ， 公司 经过多方了解和调研 ， 决定 由浙江大学热能工程研 究所负责该锅炉 的相关设计 ， 由太原锅炉集 团有限 收稿 E l 期 2 0 1 4 -0 2 - 2 4 第 一 作 者 孟 国 勋 1 9 8 5一 ， 男 ， 助 理 工程师， 学士学位， 2 0 0 9年 6月吉林化 工学 院化 工 与 材 料 工程学 院化学工程 与工艺专业本科毕 业生， 从事生产技术 工艺管理工作。 公司结合 自 身的工程、 设计经验进行设计优化。该 锅炉型号为 T G --2 2 0 ／ 9 ． 8 l M， 蒸发量为 2 2 0 t ／ h ， 蒸汽压力为 9 ． 8 1 MP a ， 蒸 汽温度为 5 4 0 o C， 给水温 度为 1 5 3 oC， 排烟温度为 1 3 0 oC， 热效率为 7 8 ％。 锅炉本体采用“ 兀” 型结构布置 ， 单锅筒 、 自然循环。 锅炉结构简图如图 1 所示。 二次风 入口 给煤口 滚筒式冷渣机 图 1 2 2 0 t ／ h 高温高压煤矸石循环流化床锅炉结构简图 锅炉燃料主要为煤矸石， 约占7 4 ％， 掺烧部分 长焰煤和煤泥， 约占 2 6 ％， 混合燃料热值约 6 2 8 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 工业锅炉 2 0 1 4年第 4期 总第 1 4 6期 k J ／ k g ， 灰分约6 5 ％， 属于低热值、 高灰分、 大颗粒和 高硬度燃料。 锅炉采用前墙五点给煤 ， 设一台一次风机 、 一台 二次风机 、 三台返料罗茨风机 、 两 台引风机， 脱硫 除 尘一体化设置， 燃烧后的炉渣经 5台 S R M型膜式水 冷滚筒式冷渣机冷却后排出。 2 锅炉技术特点 锅炉燃料主要为煤矸石 ， 如何保证其稳定燃烧 及燃尽 、 受热面不被磨损和及时排渣是主要问题。 1 常规循环流化床锅炉的床温一般控制在 8 5 0～ 9 0 0 q c， 一次风设计 比例为 6 0 ％ ， 料层厚度为 6 0 0 mm左右 ， 同级别 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉 的床 面积为 3 0 3 5 m l 6 j 。但 由于本锅炉所用燃料为混 煤， 煤矸石比例较高， 为 7 4 ％， 煤矸石的灰熔点较 高 ， 一般为 1 5 0 0℃左右， 因此本锅炉 的床温控制在 9 1 0～ 9 5 0℃ ， 一次风设计 比例为 8 0 ％ ， 料层厚度为 8 0 0～1 0 0 0 m m， 床面积为 6 0 m 。采用较高的床温、 较高的一次风 比例 、 较厚的料层 、 较大的床面积等措 施进行燃烧 。 2 常规循环流化床锅炉炉膛 内流速为 5 m／ s ， 防磨层厚度为 6 0 m m， 防磨层高度为 6 m， 尾部烟道 流速为6～ 7 m ／ s ， 采用被动防磨技术， 加装防磨护 瓦 ， 常规 同级别 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉炉膛截 面 尺寸为 4 6 9 0 mm1 1 5 7 0 l n m， 尾部烟道截 面尺寸 为3 6 6 0 m m 9 0 3 0 m m。但由于本锅炉所用燃料 为混煤 ， 煤矸石 比例较高 ， 整个炉膛内及尾部烟道的 灰浓 度非 常 大 ， 因此 ， 本 锅 炉 炉膛 内流 速 为 4 ． 2 r n ／ s ， 防磨层厚度为 8 0 m m， 防磨层高度为 8 m， 尾部 烟道流速 为 5～5 ． 5 m ／ s ， 并 同时采用被 动防磨技 术 ， 加装防磨护瓦 ， 护瓦材质根据烟气温度不同采用 不同的 耐磨 材 质 ， 炉膛 截 面 尺 寸为 5 4 9 0 m m 1 3 8 9 0 m m， 尾部烟道截面尺寸为 4 0 3 0 mm9 9 3 0 m m， 较常规同级别 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉分别大 4 o ％和 2 1 ％ 。采用较低的流化风速、 较厚较高的防 磨层、 较低的尾部烟气流速、 高质量 的防磨护瓦、 较 宽较长的炉膛截面和尾部烟道截面等措施来降低锅 炉受热面的磨损。 3 常规同级别 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉均设 置 2～ 3台冷渣机 ， 但由于本锅炉所用燃料为混煤 ， 煤矸石 比例较高 ， 排渣量约为 6 5 t ／ h ， 渣量较大。因 此本锅炉在炉膛 中心线后 1 0 0 0 m m处远离给煤 口 的位置设置了5 个排渣口和 5台 S R M型膜式水冷 滚筒式冷渣机， 每台冷渣机的排渣量为 2 5 t／ h 。采 用本措施来保证把燃料燃尽后的灰渣即时排出炉 膛， 不影响床内整体的流化效果。 4 锅炉还采用 以下技术来保证其稳定 运行 ， 分别为 ①破碎系统采用 2台 P C F K 1 6 1 8锤 式粉碎机 ， 转子直径为 1 6 0 0 m m， 转子长度为 1 8 0 0 mm， 最大 进料粒度为 8 0 mm， 出料粒度为 8 mm， 可粉碎抗压 强度 高达 1 0 0 MP a的物料， 从 而保证 煤矸石 的破 碎 。 ②采用高效绝热旋风分离器， 分离效率达到 d 。 1 0 0 m， d 5 0 1 3 tx m， 大大提高主循环回路中的循 环倍率， 使颗粒在炉内停留时间加长， 利于燃料的燃 尽 ； 同时， 分离器效率 的提高 ， 进入尾部受热面的飞 灰平均粒径变细 ， 对尾部受热面磨损大大减轻 ； 还由 于其温度较高 高于炉膛温度 ， 对细小碳颗粒有二 次燃烧的功能， 有利于飞灰可燃物中含碳量的降低。 ③采用高压头、 低风量 、 自平衡 的高效 回料装 置 ， 返料床下设置单独的返料罗茨风机 ， 二 开一备 ， 可 以使灰顺利及时地返 回炉膛 。 ④采用单层 、 前墙大于后墙的高强度二次风穿 透， 使氧分子与碳颗粒快速融合 。 ⑤流化床采用低阻力小钟罩式风帽 ， 由风帽头、 内管芯两部分组成， 并对风帽头加厚处理 ， 材质采用 z G 8 c r 2 6 N i4 M n 3 V， 其耐热温度超过 1 1 0 0℃， 并具 有低阻力、 不漏渣、 布风均匀的优点 J 。 ⑥由于燃料的灰分较高， 约 6 5 ％， 因此锅炉设 置了 1 0台蒸汽吹灰器 ， 布置于尾部烟道 中， 定期或 不定期地对尾部烟道中的受热面进行蒸汽喷吹 ， 提 高受热面的传热系数 。 3 锅炉实际运行情况分析 该锅炉于 2 0 1 3年 3月 1 5日整体试运转成功 ， 4 月 2 1日并汽进入低负荷试运转 ， 平均负荷 1 3 0 t ／ h ， 最高负荷 1 5 7 t ／ h ， 燃料低位发热值在 5 0 2 4～8 3 7 4 k J ／ k g左右 ， 灰渣残碳平均含量为 1 ． 8 ％。6月 6 E l 再次进入整体试运转， 最高负荷2 1 5 t／ h 。6 月 1 4 E t 进人高负荷试运转 ， 6月 1 7日完成 7 2小时 高负荷 试运转， 各项指标均控制在设计范围内。 锅炉 正 常 生产 后 ， 负 荷 调 节 范 围在 6 0 ％ ～ 1 0 0 ％， 高压蒸汽压力平均为 9 ． 3 M P a ， 蒸汽温度平 均为 5 3 5 c 【 见表 i ， 给水温度平均为 1 3 5℃ ， 燃料 低位发热值在 5 0 2 48 3 7 4 k J ／ k g 左右 见表 2 ， 床 层温度平均为 8 7 0℃ ， 灰渣残碳平均含量为 1 ． 8 ％ ， 排烟温度平均为 1 3 0 o C 见表 3 ， 各项指标均控制 在正常范围内 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 运行与管理 2 2 0 t／ h高温高压煤矸石循环流化床锅炉的应用 5 9 表 1 主要热力参数 从锅炉实际运行 经济性分析来看 ， 吨蒸汽耗煤 平均为 5 6 2 k g ／ t 见表 4 ， 此项指标也基本 符合设 计要求。 表 4 运行经济性数据 4 结论 从 2 2 0 t ／ h 高温高压煤矸石循环流化床锅炉在 中煤龙化哈尔滨煤化工有 限公 司中的运行 数据 分 析 ， 锅炉负荷调节范 围在 6 0 ％ ～1 0 0 ％ ， 运行稳定 ； 床温随燃煤发热值和锅炉负荷变化而变化 ， 平均为 8 7 0℃ ， 低 负荷 时在低 温 区间， 高负荷 时在高温 区 间， 符合设计要求； 灰渣残碳含量平均为 1 ． 8 ％， 低 于 4 ％的设计值 ， 符合设计要求 ； 排烟温度在 1 2 7 1 3 5 o C之间 ， 平均为 1 3 0。 【 ， 设计 为 1 3 0 c I ， 变化在 合理范围内； 从锅炉实际运行经济性分析来看 ， 当入 炉混煤低位发热值为 5 1 8 7 k J ／ k g 时 ， 吨蒸汽耗煤为 7 0 3 k g ／ t ， 当人炉混煤低位发热值为 8 5 1 1 k J ／ k g 时， 吨蒸 汽耗 煤 为 4 2 9 k g ／ t ， 平均 吨蒸 汽耗 煤 为 5 6 2 k g ／ t ， 而设计吨蒸汽耗煤为 5 8 1 k g ／ t ， 与设计值 相 比 节约 1 9 k g ／ t 。 综上所述 ， 2 2 0 t／ h高温高压煤矸石循环流化床 锅炉在中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司中的运行是 成功的， 达到 了设计要求 ， 实现了建设 目的。醯 简讯 国家标准 G B ／ T 水管锅炉 和 G B ／ T 锅壳锅炉 7月 1日起实施 由全国锅炉压力容器标准化技术委员会归 口的国家标准 G B ／ T 1 6 5 0 7 --2 0 1 3 水管锅炉 和 G B ／ T 1 6 5 0 8 --2 0 1 3 锅壳锅炉 ， 于2 0 1 4年 7 月 1日正式实施 国标委[ 2 0 1 3 年第2 7号公告] 。两大系列标准规 范了水管锅炉和锅壳锅炉的设计 、 制造、 检验 、 验收、 安装和运行 ， 协调 了与锅炉安全技术法规的关系， 扩大了 标准 的适用范围， 汇集 了行业内先进 的技术和宝贵的经验 ， 是锅炉标准体系中重要的核心标准。 为配合锅炉行业两大系列标准的顺利实施 ， 2 0 1 4年 6月 1 9日一 2 4日， 锅容标委在无锡举办 了标准宣贯 培训班 ， 来 自全国各地 的检验检测机构 、 质量监督部门、 锅炉制造企业等 4 0 0多人参加了培训。 2 0 1 4 年 7 月 3 0日， 质检总局特种设备局 质检特函[ 2 0 1 4 ] 2 4 号 “ 关于国家标准 水管锅炉 和 锅壳 锅炉 实施意见的通知” ， 进一步明确了两大标准与 锅规 的衔接要求。 为使锅炉行业各制造、 监检单位更准确的理解和执行新标准， 目前标准编写组已对标准中的编辑性错误 和印刷错误作出了勘误和修正。锅容标委将于 9 月 2 0日一 2 6日在昆明再次举办 G B ／ T 1 6 5 0 7 --2 0 1 3 水管 锅炉 和 G B ／ T 1 6 5 0 8 --2 0 1 3 锅壳锅炉 两项国家标准的宣贯培 il 班， 由标准主要起草人进行讲解和释疑。 为提高工作效率、 规范培训工作， 锅容标委 W W W ． c s c b p v ． o r g ． c n 启用网上报名系统。由于许多锅炉制 造企业不熟悉 网上注册报名方式 ， 未能及时参加第一期标准宣贯班的培训。本次昆 明培训班的报名也一律 在网上进行 ， 不受理任何形式 的线下和现场报名 ， 希望各单位尽快熟悉 网上报名流程和操作方法及时参加学 习与培训 报名截止 日期 9月 1 5日、 本期培训班计划安排 1 5 0人 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m