240 t ／h循环流化床锅炉低床压节能技术改造.pdf

第44卷第2期 2013年3月 锅炉技术 B O ILERTEC H N O LO G Y V oI．44，No．2 M al “．，2013 240 t ／h循环流化床锅炉低床压节能技术改造 任宪红1，王永宝1，杨书庆2 1．太原锅炉集团有限公司，山西太原030021；2．中铝山西分公司热电分厂，山西河津043300 摘要流态重构的低能耗循环流化技术是在保持原有循环床煤种适应性强和污染排放控制成本低的优势 条件下，通过流态重构提高床料质量一物料平均粒度、优化降低床存量一床jls}量来实现的。这一技术的应用 将会使锅炉一、二次风机的压头降低，风机电耗及锅炉机组的厂用电率降低；减轻炉膛下部浓相区特别是防磨 层与膜式壁交界处的磨损，提高锅炉机组的可用率。通过锅炉的改造体现了流态重构的低能耗循环流化技术 的可行性与经济性。 关键词循环流化床锅炉；改造；低床压运行；节能 中图分类号TK 229。66文献标识码B文章编号16724763201302一0025一04 0前言 中铝山西分公司位于山西省河津县内，其 热电分厂三期共有3台240t ／h循环流化床锅 炉，型号为U G 240／9．8一M 。，该锅炉主要担负 着为80万tA O 生产供汽和自发电供汽任务。 自2005年8月陆续投产以来，设备运行工况一 直不稳定，设备故障频次较多，多次影响发电机 组的安全经济运行与A O 生产供汽，同时也制 约着分厂汽、电成本的进一步降低。期间，使用 单位技术人员通过实践摸索和外出学习考察， 提出了许多针对设备稳定运行的小改小革措 施，并在实践中得以运用。同时从运行角度又 总结了大量的实践经验，也取得了一定的运行 效果。但从锅炉的整体经济性和可靠性方面来 说，并没有得到实质性的改善。为解决制约三 期循环流化床锅炉稳定运行的瓶颈问题，太原 锅炉集团有限公司根据中铝山西分公司热电分 厂的要求，决定对11号锅炉迸行流态重构的低 能耗循环流化技术改造，从而达到安全运行经 济指标。 1锅炉存在主要问题 11号锅炉当时存在的主要问题 1锅炉主要承压部件膜式省煤器、水冷壁 磨损严重，泄漏爆管频发，连续无故障运行时间 很短，平均运行周期约40天。 2锅炉旋风分离器分离效率差，易变形。 旋风分离器内烟气流速高，造成中心筒内外压差 增大，简体易变形，同时高速的烟气流易将分离 器分离下来的固体颗粒再次携带出分离器，使尾 部受热面磨损加剧。 3吹灰器效果差，主蒸汽温度达不到设计 值，只能达到525℃。 4锅炉热效率达不到设计值，飞灰含碳量 大于10％，核算锅炉热效率小于88％。 2 改造方案 2．1改造技术优势 流态重构的低能耗循环流化技术是在保持 原有循环床煤种适应性强和污染排放控制成本 低的优势条件下，通过流态重构提高床料质量一 物料平均粒度、优化降低床存量一床料量来实现 的。维持炉膛上部快速流化状态，保证传热性能 要求；降低二次风区域物料浓度，增加二次风穿 透扰动效果，改进炉膛上部气固混合效果，以改 善燃烧效率、降低机组的供电煤耗。床存量降低 后，锅炉一、二次风机的压头降低，风机电耗及锅 炉机组的厂用电率降低。同时，炉膛下部浓度大 幅度减小，从而可以减轻炉膛下部浓相区特别是 收稿日期20121020 作者简介任宪红 1963一 ，女，高级工程师，主要从事锅炉产品设计研发及企业标准管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅炉技术 第44卷 防磨层与膜式壁交界处的磨损，提高锅炉机组的 可用率[1]。 2．2锅炉设备简介 热电分厂三期共使用3台U G240／9．8一M 高温高压循环流化床锅炉，采用单锅筒横置式、 单炉膛、自然循环、全钢架Ⅱ型布置、固态排渣， 锅炉运转层以上露天，运转层以下封闭，平衡通 风，炉膛后布置燃烧方式。原锅炉主要技术参数 见表1。 表1原锅炉主要技术参数 项目数值 额定蒸发量／t h1 额定工作压力／M Pa 额定蒸汽温度／℃ 给水温度／ C 排烟温度／℃ 热效率／％ 240 9．8 540 215 139 90．18 2．3改造方案 根据锅炉使用情况及现存问题，我们于2011 年1月对中铝山西分公司热电分厂3台240t／h 高温高压循环流化床锅炉运行现场进行了实地 考察，并与有关人员进行了技术交流。针对锅炉 存在连续运行时间短、尾部膜式省煤器和膜式水 冷壁炉膛下部水冷壁管与耐磨可塑料交接处磨 损严重、飞灰含碳量高、锅炉燃烧效率低等问题， 并按照实际使用燃料煤质情况，进行性能核算， 提出改造方案改造方案总图见图1 首先要提 高锅炉安全稳定地运行，就要解决锅炉的磨损问 题、密封问题、堵塞问题进行水冷壁大让弯改 造，调整耐磨可塑料的位置和厚度等；对原鳍片 式省煤器进行整体更换为光管式省煤器；检查过 热器部位四周包墙过热器、省煤器吊挂管磨损情 况并进行针对处理。其次要提高锅炉热效率即 二次风、返料系统改造，旋风分离器中心筒插入 深度调整；增加过热器受热面积；尾部烟道吹灰 系统改造。 改造目标为 大幅提高锅炉连续无故障运行时间，锅炉 连续无故障运行时间由目前的40天提高到 200天； 锅炉效率将由87．2％提高到90．18％； 产汽电耗率由12．5kW h／t 一汽降低为11．9 kW h／t 一汽。 改造方案见图1。 _r I - ” 。TTT l 巧{’I _l _T [ [ 戳器 。_ _ l ～l』一』太拨U Jj． 7二 i ． 羹 、 7’ ． 獬 吵 、 t 三 鎏耩笔 二 土 露] L 1 划 ，i ；一 悯 ～’I 翻扣神 岿魅 一]1一州 _- - ●_1 t 恍一__- 譬i疆剩 I 一。。l 降 划 正盥糍三至 ＼．1i 出 、}iI ，眦 ＆二 一土Jlj l 带弋 一鬻嚣 攀囝 懒 s黑 目 ’峒 荭 勇跫 1 ’|＼L 一 、L ／ 翔 三三f丰；一 5赁i2Ⅳ、、 』I 、 fi *，， 鋈薹jI二二≯ 亍 1 ．掣 9 T j熏l 日一 1 7一 r i j二F；二} 彦电l 口≯托． 1 蠲 封 土 r 寥畔曾二 J 罗 Ⅵ 1 茁 涮}丰‘J 1 i 飞艇毒二』9 j々 量晒趟当、．一 【 L _l - 了蝻鬻然型睁L J ct滁 ．．_一 JII， 、≮、 }U 7 图1改造方案 3改造实施与运行结果 3。1低床压循环流化技术运行 11号锅炉按照低床压运行理念稳定运行，风 室压力为6500～7500Pa，较技改研发前风室 压力为9000Pa降低1500Pa左右，一次风机电 流降低5A 。通过二次风、返料系统改造及运行 的相关调整增加燃料颗粒的停留时间，这样就大 大提高了锅炉的燃烧效率，降低了一次风机电 耗，实现了低床压运行。 循环流化床锅炉的磨损问题，一直是困扰流 化床锅炉经济运行和进一步发展的关键问题。 锅炉的磨损与固体物料浓度、速度、颗粒特性和 等密切相关，改造后一次风压和风速均有一定程 度的下降，并且固体物料颗粒粒径下降明显，而 且有效床料的增加，保证了足够大的循环流率和 上部悬浮浓度，为采用小风量运行提供条件，在 小风量和较低的过渡区悬浮浓度条件下，大大减 轻了对炉膛水冷壁内侧及烟气侧过热器、省煤器 等的磨损程度[2]，通过1年的运行试验，连续运 行时间超过200天，达到316天。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2期 任宪红，等240t ／h循环流化床锅炉低床压节能技术改造 3．2增加二次风穿透力 流化床锅炉二次风主要根据烟气含氧量调 整，作用是补充燃烧所需空气，起到扰动作用，加 强气固两相混合。同时适当调整炉内温度场的 分布，对防止局部烟气温度过高、降低N 0的排 放量起着很大的作用口]。按照新的配风理念对 二次风布风点进行了重新布局，采用单层布置， 增大二次风冲量，增进了二次风的穿透力，提高 了炉膛内燃烧中心的高度，提高了燃烧效率，更 加均匀地平衡了锅炉整体的燃烧份额，即增加了 锅炉的带负荷能力和锅炉运行的安全性。锅炉 接带负荷能力增强，技改研发后锅炉平均负荷为 230t ／h左右，比改造前提高了30t ／h左右。同 时，二次风口单层布置远离交界处，也能有效减 少交界处的磨损。 3．3降低返料风机功率 根据提高燃料燃尽程度的思路改进了旋风 分离器结构、整体更换返料系统，返料系统作用 是将分离器收集下来的物料送回流化床循环燃 烧，并保证流化床内的高温烟气不经过返料装置 短路流人分离器。此次返料系统风帽采用太原锅 炉集团特有专利技术产品，改造后原3台45kW 罗茨风机更换为3台15kW 罗茨风机 正常动行 时启动2台风机 ，飞灰含碳量和炉渣含碳量明 显下降，其中一电场采集的飞灰含碳量从12％下 降到7．53％，炉渣含碳量从2％下降到0．9oA，节 能效果显著。 3．4改造后参数变化 锅炉在改造前蒸汽流量最大只有200t／h，见 表2。 表2改造前后锅炉参数变化 运行参数改造前 改造后 3．5经济性分析 3．5．1主要技术经济指标比较 主要技术经济指标见表3。 表3主要技术经济指标 产汽电耗／ kw h／t 一汽 12．510．45 一电场飞灰含碳量／％127．53 炉渣含碳量／％ 20．9 过热汽温／℃ 5205355 锅炉效率／％ 87．2 第三黼结果 3．5．2经济效益分析 11号锅炉经济可靠性运行技术优化技改后， 较大幅度地提高了锅炉热效率和机组的经济性， 主要表现在按煤平均发热量为18．234M J／kg， 每日煤耗约为768t ，每日产汽量平均约为5040t； 发电成本为0．463元／kW h，煤价格按560元／t 计；锅炉效率依据测试结果。 1节煤效益 根据飞灰含碳量指标变化情况，测量飞灰含 碳量指标从12％下降到7．53％，计算可节约热值 量为0．815M J／kg，每日可节煤34．3t。 根据灰渣含碳量指标变化情况，测量灰渣含 碳量指标从2％下降到0．9％，计算可节约热值量 为0．2M J／kg，每日可节煤8．42t。 节约资金一节约原煤原煤单价 一34．38．42X560 23923元／日 2节电效益 根据产汽电耗指标变化情况，产汽电耗由下 降为12．5kW h／t 一汽下降为10．45kW h／吨一 汽，每吨一汽节电2．05kW h，计算日节约电量 10341kW h。 节约资金一节约电量电成本单价 一10332O ．463 4788元／日 2项合计日运行可节约费用约28711元，按 运转率80％计算，年累计费用一28711 X365 80％一838．36万元。 3运行费用 锅炉热效率中已包含此项内容，不再单独 列入。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 28 锅炉技术第44卷 4维修费用 预计每年新增设备检修费用50万元／年。 5折旧费用 总费用936万元10％ 折旧年限按10年计 算一93．6万元／年。 合计年效益一838．365093．6 694．76万元 4 结语 锅炉改造依据流态重构的低能耗循环流化 床燃烧技术，使结果达到或超过了预期目标，并 克服了磨损、厂用电高及连续运行时间短等问 题，证明了这一技术的可行性与经济性。目前该 热电分厂已对第2台锅炉 10号炉改造完毕，正 在调试运行阶段，准备进行性能测试，并将继续 改造第3台。 参考文献 [1]杨石，杨海瑞，吕俊复，等．基于流态重构的节能型循环流化 床锅炉技术EJ3．电力技术，2010，19 2． [2]杨石，杨海瑞，吕俊复．新一代节能型循环流化床锅炉燃烧技 术[J]．动力工程，2009，29 8 728732． [3]杨建华，杨海瑞，岳光溪，循环流化床二次风射流穿透规律的 试验研究[ 刀．动力工程，2008，28 4 509513． Techni calReconstructi onon240t／h C i r cul ati ng Flui dizedB edB oi lerw i thLowB ed Pres sureand Energy Conservati on R ENX i anhon91，W A N GY ongba01，Y A N GShuqi n92 Tai yuanBoil erG roupCo．，Lt d．，Tai yuan030021，Chi na； 2．Shanxi B ranch，C hi naA lum i ni umG roupCo．，H ej i n043300，C hi na A bs tract Thel owenergycons um pt i onC FB Ci rcul at i ngFluidized B edt echnol ogy w i th fl ui di zat i onst at er econst r uct i oni sreal i zedbym aki ngt hefl ui di zat i onst at er econst r uct i ont o i ncreaset hem assofbedm at er i al m eanm at er i al si ze，opti m ize andr educet hebed i nvent or ybedm at er ial ，w hich ar eundert hecondi ti onof keepi ngt heori gi naladvant age of C FBC i rcul at i ngFl ui dizedB ed boiler，e．x．flexi bl e coal adapt abi l i t yand l owC OStpoll uti on em i ssi oncont r 01．T he appl i cat i on oft his t echnol ogy wil lr educet heheadofPAandSAfan， r educet he el ect ri ci t ycons um pt i onof f anand auxi l i arypow erconsum pt i on，l ight en t he abrasionatt he densephas e ar e aoff ur nace bot tom ，especi al ly att he boundary ar eabet w een w ear i ngl ayerandm em br anew al l ，andi m pr ovet heavai l abi l i t yofboi l er set s．I nt his paper ， t herecons t ruct i onont hisproj ectm at eri al i zest he feasi bi l i t yandeconom y of C FB Ci rcul at i ng Fl ui dized B edt echnol ogy w i thfl ui di zat i onst a t ereconst ruct i on． K eyw ords CFB C i rcul at i ng Fl ui dizedBed B oi ler ； reconst r uct i on；l owbedpres s ure operat i on；ener gy conservati on 更正声明 刊登在本刊2013年第1期论文 T23钢斜Y 试样的时效再热开裂中基金项目编号“ 11521100603”更改 为“10dzl 201201”，为读者造成的不便深表歉意。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m