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130t/h中压锅炉提产改造技术与效果

发布时间：2011/1/15 阅读次数：1006 字体大小: 【小】【中】【大】

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摘要中国铝业中州分公司热电厂130t/h锅炉提产改造至150t/h项目的实施，使得中压煤粉锅炉出力增加了20t/h，解决了以往炉膛结焦、低负荷稳燃、主蒸汽超温等棘手问题，改造获得了成功。项目成果先后获得了河南省冶金建材行业2003年度科学技术进步二等奖，有色金属行业2003年度科学技术进步三等奖。

关键词中压锅炉；提产改造；技术效果

中国铝业中州分公司一期工程设计规模为年产氧化铝20万吨，随着企业的发展壮大，2000年氧化铝产量已经达到44万吨，且以每年10万吨的速度不断增加。原建有的3台130t/h锅炉向氧化铝供汽的平衡出现困难，严重制约氧化铝产量的再提高。因此，中州分公司决定对锅炉实施提产改造。

1 原锅炉概况

中州分公司一期工程热电厂建有3台北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的中温中压自然循环煤粉锅炉，其型号为B&WB130/3.82-M，采用Π型布置，制粉系统为中储仓热风送粉，喷燃器为直流缝隙式煤粉燃烧器，正四角布置，炉膛水冷壁采用光管密节距布置，省煤器和空气预热器均为两级，两级过热器之间采用自制冷凝水喷水减温装置。

主要技术参数如下：

1.1 锅炉参数

（1）蒸发量130t/h （2）蒸汽压力3.82Mpa

（3）蒸汽温度 450℃ （4）给水温度150℃

（5）排烟温度137℃ （6）冷空气温度30℃

（7）热风温度387℃ （8）燃料消耗量14.751 t/h

（9）热效率89.8%

1.2 燃料特点

锅炉用煤按山西长治煤、晋城煤1:1配比设计，其主要指标是：

碳C_ar=62.29% 氮N_ar=0.99% 灰份A_ar=16.34%

氢H_ar=3.11% 硫S_tar=1.59% 挥发份V_daf=11.1%

氧O_ar=3.65% 固有水份W_t=5.06%

发热量Q_net.ar=26544KJ/Kg

可磨系数K_km=77（哈式）

灰份特性温度t₁=1460℃ t₂=1480℃ t₃=1500℃

1.3 主要辅机型号参数

（1）引风机Y₄-73-11No20D 2台

风量21.8～19.7万m³/h 风压3540～3580Pa

（2）送风机G₄-73-11No14D 2台

风量11.3～9.05万m³/h 风压6410～6490Pa

（3）排粉机7-29-11No16D 2台

风量4.3万m³/h 风压10640Pa

（4）磨煤机 2台

DTM250/390 出力14t/h

2 提产改造的原则

2.1 充分考虑近10年来锅炉运行的实际情况，彻底解决锅炉存在的重大隐患及缺陷。

2.2 充分挖掘设备潜力，使锅炉机组能发挥最大效益。

2.3 提产改造后，锅炉能安全经济稳定连续运行。

2.4 提产改造做到工作量少，工期短，投资省，效率高。

3 提产改造的可行性

3.1 锅炉按规范设计有10～15%的超负荷能力，充分发挥设备本身的潜能，锅炉蒸发量将达到143～149.5t/h，决定将锅炉蒸发量由130t/h提高到150t/h。

3.2 按原电力部有关规范要求，对锅炉给水母管Φ159×7，主蒸汽母管Φ273×11进行校核计算，能满足150t/h的锅炉给水量和蒸发量增加的要求，只是主蒸汽管蒸汽流速达到67.3m/s略高于规范要求推荐值（40-60m/s），可不予以改造增容。

3.3 经过对系统风量和制粉能力校核计算，各主要辅机参数需达到以下要求：

（1）引风机风量104744m³/h 风压3300Pa

（2）送风机风量83560m³/h 风压5800Pa

（3）排粉机风量29324m³/h 风压8185Pa

（4）磨煤机出力9.62t/h

由此可见，现有设备均能满足提产改造后系统能力的需要。

4 提产改造的主要技术

围绕着充分挖掘设备潜能，消除设备经常超温、结焦，严重影响锅炉满负荷安全经济运行这两大弊端，尽量采用先进技术这一指导思想，对锅炉本体及系统实施如下改造内容。

4.1 锅炉本体

（1）利用锅筒内部现有空间，增加4只Φ290mm旋风分离器，使锅筒内旋风分离器总数为46只，汽水分离能力达到161t/h。

（2）去除炉膛内四周水冷壁上原有的32m²卫燃带，增加炉膛辐射受热面，以提高锅炉的蒸发能力（见图一）。

（3）对低温段过热器蛇形管去掉一个U型弯，约减少20%的受热面，一方面降低了汽包到过热器间的压力损失，有利于保证过热蒸汽额定压力，另一方面减少了过热器的吸热量，有利于解决过热器的超温问题（见图二）。

（4）喷水减温系统管路由Φ57×3.5改为Φ76×5，降低系统管路阻力损失，增加减温水的流量，解决过热器超温问题。

（5）高温段省煤器由光管改为膜式省煤器，一方面可以使由于提产改造造成的过高烟速降下来，减缓烟气对省煤器的磨损，另一方面可比原省煤器增加30%的吸热量，有利于锅炉产能的提高（见图三）。

（6）利用上级空气预热器烟道和管箱间空间增加8个小管箱，一方面降低预热器烟气流速，减缓烟气对预热器管的冲刷、磨损，另一方面增加预热器的吸热面积，有利于热风温度的提高（见图四）。

（7）利用集汽集箱上已有管座经扩孔改造，加装一只DN80弹簧安全阀，以满足锅炉提产改造后的安全门排放能力。

4.2 制粉燃烧系统

（1）更新原缝隙式燃烧器为百叶窗式水平浓淡燃烧器，一次风喷口集中布置，这种燃烧器适合低挥发份半无烟煤的稳燃和着火，提高锅炉的带负荷能力。

（2）在燃烧器的一次风喷口背火侧加装侧边风，防止火焰贴墙，引起锅炉结焦。

（3）在三次风上部布置顶部燃烬风喷口，更有利于煤粉的燃烬，降低飞灰可燃物含量，提高锅炉热效率。

（4）顶部燃烬风喷口下倾10^o，三次风喷口下倾5 ^o，有利于煤粉的燃烬，同时可降低炉膛出口烟温，防止锅炉超温。

（5）燃烧器中心比原燃烧中心下降50mm，这是在不改变原炉膛结构，尽量减少改造工作量的情况下，实现燃烧器的最大下移，延长煤粉在炉膛内的停留时间，有利于煤粉的完全燃烧。

（6）四角炉膛燃烧器喷口到炉膛中心假想切圆由原来的Φ550mm缩小为Φ468mm,使火焰中心更加集中，减少火焰贴边的机会，有利于防止炉膛结焦（见图五）。

（7）燃烧器喷口采用耐热温度大于1200℃的耐热喷口材料，提高喷燃器的使用寿命。

（8）风粉混合物后的一次风管道由Φ273×10改为Φ325×10。其主要原因是锅炉提产后，一次风速将达到51.09m/s，大大超过了规范要求推荐值（18～32m/s），同时管道阻力将增加2.5倍，势必要提高送风机的风压，所以必须将一次风管加大为Φ325×10。

（9）球磨机干燥剂再循环管由Φ273×5改为Φ377×5，主要原因是锅炉提产后，制粉系统出力将增加，再循环风量将达到1.15万m³/h，流速为58.6m/s，超过推荐流速（24～45m/s），其阻力太大无法保证55%的再循环风量通过，势必影响制粉系统出力或增大三次风率，将会对锅炉的热效率造成影响。

4.3 在提产改造中主要引进应用的新技术

（1）点火装置采用电动推杆高能点火器，实现二级自动点火，即高能点火器直接点燃油枪，然后由油枪点燃煤粉。

（2）采用百叶窗式水平浓淡燃烧器，改善低挥发份无烟煤的稳燃、着火及燃烬性能，并提高锅炉的带负荷能力。

（3）高温段省煤器采用膜式管省煤器，增加吸热能力，减缓管壁磨损。

（4）加装燃烧在线监测装置，实现对锅炉的一、二、三次风温、风压、风速及煤粉浓度的在线监测，提高了对锅炉燃烧调节的自动化水平。

（5）重新设计采用标准的飞灰取料装置，更能准确地测定飞灰可燃物含量指标，更好地指导锅炉运行调节。

5 提产改造前后对于运行参数的要求和对比（见下表）

有关参数	改造前	改造后
锅炉型号	B&WB130/3.82-M	TCZ150/3.82-1
额定蒸发量	130t/h	150t/h
额定蒸汽压力	3.82Mpa	3.82Mpa
额定蒸汽温度	450℃	450℃
排烟温度	137℃	139.2℃
热风温度	386.9℃	376.6℃
燃料消耗量	14.751 t/h	17.06t/h
热效率	89.8%	89.84%

6 锅炉提产改造经过

2000年4月，中州分公司以招标方式确定武汉锅炉技术开发中心为锅炉提产改造技术合作伙伴，改造所需的设备及部件由武汉锅炉厂和东方锅炉厂制造。经过对三台锅炉的全面分析和评估，首先选择运行工况最差的2^#锅炉进行提产改造。7月份湖北电建一公司正式实施改造工程，8月底改造工程顺利完成，经过调试和试运行，9月初2^#锅炉正式带负荷运行，工况良好，各项经济技术指标基本达到改造的要求。在总结2^#锅炉成功经验的基础上，后又分别于2000年11月和2001年5月对3^#、1^#锅炉由河南省火电二公司实施提产改造。三台锅炉提产改造完成以后，锅炉产汽总负荷由390t/h增加到450t/h。

7 改造后运行情况

锅炉提产改造完成后，在用汽总负荷低于300t/h时，通常安排两台炉运行；在用汽负荷高于300t/h时，通常安排三台炉并列运行。

经过2001年以来长时间的运行考验，锅炉负荷达到了150t/h额定负荷，甚至可以短时间到160t/h运行。主蒸汽温度、压力均能达到额定参数。各配套辅机也均能保证锅炉满负荷运行，且运行工况良好，安全稳定高效。由于加装了燃烧在线监测装置和高能点火装置，运行调整更方便、可靠，同时减轻了职工劳动强度。主要技术小指标基本达到了改造要求。

运行情况表明，设备状况得以改善，装备水平得以提高，在运行操作的多个方面得到优化，特别是取得了如下几点显著效果：

7.1 解决了长时间以来锅炉超温问题。

改造前，锅炉主蒸汽温度难以控制，超温450℃的现象时有发生，一方面，超温危及锅炉安全经济运行且影响汽轮发电机的带负荷能力和安全运行（汽轮发电机组进汽额定温度435℃），影响发电任务的完成，另一方面，超温迫使锅炉出力降低、指标恶化，影响向氧化铝生产供热。提产改造后，锅炉无论低负荷还是满负荷，超温现象未再发生。

7.2 解决了炉膛结焦问题。

改造前，受市场因素的影响，锅炉不可能完全按照设计煤种来用煤，煤品种多而杂，煤质得不到保证，因而锅炉每运行一段时间（最短仅一个月，最长也不过百天）炉膛四周下部局部地区及4个燃烧器附近区域就出现结焦现象，随着运行时间的增加，结焦区域越扩越大，结焦厚度越来越厚，最严重时将炉膛下部堵死，锅炉安全经济运行受到极大威胁，不得不被迫停炉打焦。劳动强度十分繁重，既影响供热发电，又使锅炉设备受到极大伤害。锅炉提产改造以后，基本做到了连续运行，没有发生过一次大规模结焦现象。

7.3 低负荷稳定燃烧效果显著。

原来锅炉负荷低于100t/h就会燃烧不稳，为防止灭火不得不投油助燃。提产改造后，在外界供热负荷较稳定的情况下，70t/h可以做到不投油，真正达到了低负荷稳燃的目的。低负荷稳燃对适应氧化铝生产热负荷频繁波动的特点具有十分重要的意义。

7.4 降低了锅炉排烟温度。

改造前锅炉排烟温度通常在160℃以上，改造后，在130t/h负荷时，排烟温度能控制在130℃，即使在150t/h运行时，排烟温度也在150℃以下，节能效果显著。

当然也存在一些不尽人意的地方，如改造后锅炉在运行挥发份较低的无烟煤时，飞灰可燃物含量偏高，平均在15%左右；制粉系统出力相对不足；排烟温度随负荷升高而偏高。目前采取了一些措施来解决这些问题，如三台炉增加了压缩空气吹灰枪，提高在线监测仪表的准确性，严格管理来煤煤质，确保8%的煤粉细度，尽力控制锅炉负荷≤150t/h运行，炉膛出口烟气含氧量稳定在4%左右等等。

6 锅炉提产改造经济效益分析

热电厂原130t/h锅炉提产为150t/h后，在经济性方面收效显著。

6.1 科学的预见能力和机会的把握能力，使锅炉的增容改造在氧化铝大规模提产之前得以完成，从而在保证氧化铝用汽和增加自发电方面掌握了生产主动性。

6.2 每台锅炉增容20t/h，合计增容60t/h。按吨氧化铝用汽3t/h估算，可增产氧化铝20t/h，全年可达17.52万吨，也就是说，为增产17.52万吨氧化铝提供了蒸汽保证。

如果增容的60t/h用于发电，年可多发电1.05亿kw.h，直接效益2730万元。

6.3 更为重要的是，在某一台炉出现故障停炉时，剩下的两台炉可确保300t/h出力，从而最大限度地降低蒸汽不足给氧化铝流程和产量带来的影响。多40t/h蒸汽，意味着每小时可多产13.3吨氧化铝，每天可多产320吨氧化铝，多创产值60多万元。

在氧化铝出现故障时，可以调整为二台炉运行，从而避免三台炉低负荷运行，提高电厂运行经济性。

6.4 锅炉增容改造后，解决了原来的超温、结焦等问题，间接效益亦十分明显。■

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