循環(huán)流化床鍋爐低床壓節(jié)能技術(shù)改造_圖文

1、第44卷第2期2013年3月鍋爐技術(shù)B O I L ER T EC H N O L O G YV o I.44,N o.2M al.,2013 240t/h循環(huán)流化床鍋爐低床壓節(jié)能技術(shù)改造任憲紅1,王永寶1,楊書慶2(1.太原鍋爐集團(tuán)有限公司,山西太原030021;2.中鋁山西分公司熱電分廠,山西河津043300摘要:流態(tài)重構(gòu)的低能耗循環(huán)流化技術(shù)是在保持原有循環(huán)床煤種適應(yīng)性強(qiáng)和污染排放控制成本低的優(yōu)勢(shì)條件下,通過(guò)流態(tài)重構(gòu)提高床料質(zhì)量一物料平均粒度、優(yōu)化降低床存量一床j l s量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)使鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)的壓頭降低,風(fēng)機(jī)電耗及鍋爐機(jī)組的廠用電率降低;減輕爐膛下部濃相區(qū)特別是防

2、磨層與膜式壁交界處的磨損,提高鍋爐機(jī)組的可用率。通過(guò)鍋爐的改造體現(xiàn)了流態(tài)重構(gòu)的低能耗循環(huán)流化技術(shù)的可行性與經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐;改造;低床壓運(yùn)行;節(jié)能中圖分類號(hào):TK229。6+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):16724763(201302一0025一040前言中鋁山西分公司位于山西省河津縣內(nèi),其熱電分廠三期共有3臺(tái)240t/h循環(huán)流化床鍋爐,型號(hào)為:U G240/9.8一M。,該鍋爐主要擔(dān)負(fù)著為80萬(wàn)t A O生產(chǎn)供汽和自發(fā)電供汽任務(wù)。自2005年8月陸續(xù)投產(chǎn)以來(lái),設(shè)備運(yùn)行工況一直不穩(wěn)定,設(shè)備故障頻次較多,多次影響發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與A O生產(chǎn)供汽,同時(shí)也制約著分廠汽、電成本的進(jìn)一步

3、降低。期間,使用單位技術(shù)人員通過(guò)實(shí)踐摸索和外出學(xué)習(xí)考察,提出了許多針對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的小改小革措施,并在實(shí)踐中得以運(yùn)用。同時(shí)從運(yùn)行角度又總結(jié)了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),也取得了一定的運(yùn)行效果。但從鍋爐的整體經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面來(lái)說(shuō),并沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性的改善。為解決制約三期循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題,太原鍋爐集團(tuán)有限公司根據(jù)中鋁山西分公司熱電分廠的要求,決定對(duì)11號(hào)鍋爐迸行流態(tài)重構(gòu)的低能耗循環(huán)流化技術(shù)改造,從而達(dá)到安全運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1鍋爐存在主要問(wèn)題11號(hào)鍋爐當(dāng)時(shí)存在的主要問(wèn)題:(1鍋爐主要承壓部件膜式省煤器、水冷壁磨損嚴(yán)重,泄漏爆管頻發(fā),連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間很短,平均運(yùn)行周期約40天。(2鍋爐旋風(fēng)分離器分

4、離效率差,易變形。旋風(fēng)分離器內(nèi)煙氣流速高,造成中心筒內(nèi)外壓差增大,簡(jiǎn)體易變形,同時(shí)高速的煙氣流易將分離器分離下來(lái)的固體顆粒再次攜帶出分離器,使尾部受熱面磨損加劇。(3吹灰器效果差,主蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值,只能達(dá)到525。(4鍋爐熱效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值,飛灰含碳量大于10%,核算鍋爐熱效率小于88%。2改造方案2.1改造技術(shù)優(yōu)勢(shì)流態(tài)重構(gòu)的低能耗循環(huán)流化技術(shù)是在保持原有循環(huán)床煤種適應(yīng)性強(qiáng)和污染排放控制成本低的優(yōu)勢(shì)條件下,通過(guò)流態(tài)重構(gòu)提高床料質(zhì)量一物料平均粒度、優(yōu)化降低床存量一床料量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。維持爐膛上部快速流化狀態(tài),保證傳熱性能要求;降低二次風(fēng)區(qū)域物料濃度,增加二次風(fēng)穿透擾動(dòng)效果,改進(jìn)爐膛上部氣固混合

5、效果,以改善燃燒效率、降低機(jī)組的供電煤耗。床存量降低后,鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)的壓頭降低,風(fēng)機(jī)電耗及鍋爐機(jī)組的廠用電率降低。同時(shí),爐膛下部濃度大幅度減小,從而可以減輕爐膛下部濃相區(qū)特別是收稿日期:20121020作者簡(jiǎn)介:任憲紅(1963一,女,高級(jí)工程師,主要從事鍋爐產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理工作。鍋爐技術(shù)第44卷防磨層與膜式壁交界處的磨損,提高鍋爐機(jī)組的可用率1。2.2鍋爐設(shè)備簡(jiǎn)介熱電分廠三期共使用3臺(tái)U G240/9.8一M:高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐,采用單鍋筒橫置式、單爐膛、自然循環(huán)、全鋼架型布置、固態(tài)排渣,鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天,運(yùn)轉(zhuǎn)層以下封閉,平衡通風(fēng),爐膛后布置燃燒方式。原鍋爐主要技術(shù)參數(shù)見

6、表1。表1原鍋爐主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值額定蒸發(fā)量/(t h1額定工作壓力/M P a 額定蒸汽溫度/給水溫度/C排煙溫度/熱效率/%240 9.8 540 215 139 90.182.3改造方案根據(jù)鍋爐使用情況及現(xiàn)存問(wèn)題,我們于2011年1月對(duì)中鋁山西分公司熱電分廠3臺(tái)240t/h 高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地考察,并與有關(guān)人員進(jìn)行了技術(shù)交流。針對(duì)鍋爐存在連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短、尾部膜式省煤器和膜式水冷壁爐膛下部水冷壁管與耐磨可塑料交接處磨損嚴(yán)重、飛灰含碳量高、鍋爐燃燒效率低等問(wèn)題,并按照實(shí)際使用燃料煤質(zhì)情況,進(jìn)行性能核算,提出改造方案(改造方案總圖見圖1:首先要提高鍋爐安全穩(wěn)定地運(yùn)行,就

7、要解決鍋爐的磨損問(wèn)題、密封問(wèn)題、堵塞問(wèn)題:進(jìn)行水冷壁大讓彎改造,調(diào)整耐磨可塑料的位置和厚度等;對(duì)原鰭片式省煤器進(jìn)行整體更換為光管式省煤器;檢查過(guò)熱器部位四周包墻過(guò)熱器、省煤器吊掛管磨損情況并進(jìn)行針對(duì)處理。其次要提高鍋爐熱效率:即二次風(fēng)、返料系統(tǒng)改造,旋風(fēng)分離器中心筒插入深度調(diào)整;增加過(guò)熱器受熱面積;尾部煙道吹灰系統(tǒng)改造。改造目標(biāo)為:大幅提高鍋爐連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間,鍋爐連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間由目前的40天提高到200天;鍋爐效率將由87.2%提高到90.18%;產(chǎn)汽電耗率由12.5kW h/t一汽降低為11.9 kW h/t一汽。改造方案見圖1。_r I-”。T T T l巧:I_l_T 戳器。_l

8、l:一太撥U Jj.7二i=.羹、:7.獬吵:、t三鎏:耩筆=二:?:土露L=1=劃,i;一憫I翻扣神巋魅一1一州_-_1t恍一_-譬i疆剩:一。l降劃正盥糍三至.1i出、i I,眥!&!二!一土Jl j l帶弋一:鬻囂攀囝懶s黑目峒葒勇跫1|L:一、L/翔三三!f豐;一5賃i2、I、f i*:,鋈薹j:I二二:亍1.掣:9T:j熏l日一17一r i=二F;二:彥電l口托.1蠲封土r:寥畔曾二J羅1茁涮:豐J1飛艇毒二9j=:量:曬趟當(dāng)、.一【L_l-了蝻鬻然型睜L Jct滁:._一JI I,、U7圖1改造方案3改造實(shí)施與運(yùn)行結(jié)果3。1低床壓循環(huán)流化技術(shù)運(yùn)行11號(hào)鍋爐按照低床壓運(yùn)行理念穩(wěn)定運(yùn)行

9、,風(fēng)室壓力為65007500Pa,較技改研發(fā)前(風(fēng)室壓力為9000Pa降低1500Pa左右,一次風(fēng)機(jī)電流降低5A。通過(guò)二次風(fēng)、返料系統(tǒng)改造及運(yùn)行的相關(guān)調(diào)整增加燃料顆粒的停留時(shí)間,這樣就大大提高了鍋爐的燃燒效率,降低了一次風(fēng)機(jī)電耗,實(shí)現(xiàn)了低床壓運(yùn)行。循環(huán)流化床鍋爐的磨損問(wèn)題,一直是困擾流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。鍋爐的磨損與固體物料濃度、速度、顆粒特性和等密切相關(guān),改造后一次風(fēng)壓和風(fēng)速均有一定程度的下降,并且固體物料顆粒粒徑下降明顯,而且有效床料的增加,保證了足夠大的循環(huán)流率和上部懸浮濃度,為采用小風(fēng)量運(yùn)行提供條件,在小風(fēng)量和較低的過(guò)渡區(qū)懸浮濃度條件下,大大減輕了對(duì)爐膛水冷壁內(nèi)側(cè)及

10、煙氣側(cè)過(guò)熱器、省煤器等的磨損程度2,通過(guò)1年的運(yùn)行試驗(yàn),連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)200天,達(dá)到316天。第2期任憲紅,等:240t/h循環(huán)流化床鍋爐低床壓節(jié)能技術(shù)改造3.2增加二次風(fēng)穿透力流化床鍋爐二次風(fēng)主要根據(jù)煙氣含氧量調(diào)整,作用是補(bǔ)充燃燒所需空氣,起到擾動(dòng)作用,加強(qiáng)氣固兩相混合。同時(shí)適當(dāng)調(diào)整爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布,對(duì)防止局部煙氣溫度過(guò)高、降低N0:的排放量起著很大的作用口。按照新的配風(fēng)理念對(duì)二次風(fēng)布風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行了重新布局,采用單層布置,增大二次風(fēng)沖量,增進(jìn)了二次風(fēng)的穿透力,提高了爐膛內(nèi)燃燒中心的高度,提高了燃燒效率,更加均勻地平衡了鍋爐整體的燃燒份額,即增加了鍋爐的帶負(fù)荷能力和鍋爐運(yùn)行的安全性。鍋爐接帶負(fù)荷

11、能力增強(qiáng),技改研發(fā)后鍋爐平均負(fù)荷為230t/h左右,比改造前提高了30t/h左右。同時(shí),二次風(fēng)口單層布置遠(yuǎn)離交界處,也能有效減少交界處的磨損。3.3降低返料風(fēng)機(jī)功率根據(jù)提高燃料燃盡程度的思路改進(jìn)了旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、整體更換返料系統(tǒng),返料系統(tǒng)作用是將分離器收集下來(lái)的物料送回流化床循環(huán)燃燒,并保證流化床內(nèi)的高溫?zé)煔獠唤?jīng)過(guò)返料裝置短路流人分離器。此次返料系統(tǒng)風(fēng)帽采用太原鍋爐集團(tuán)特有專利技術(shù)產(chǎn)品,改造后原3臺(tái)45kW 羅茨風(fēng)機(jī)更換為3臺(tái)15kW羅茨風(fēng)機(jī)(正常動(dòng)行時(shí)啟動(dòng)2臺(tái)風(fēng)機(jī),飛灰含碳量和爐渣含碳量明顯下降,其中一電場(chǎng)采集的飛灰含碳量從12%下降到7.53%,爐渣含碳量從2%下降到0.9oA,節(jié)能效果顯

12、著。3.4改造后參數(shù)變化鍋爐在改造前蒸汽流量最大只有200t/h,見表2。表2改造前后鍋爐參數(shù)變化運(yùn)行參數(shù)改造前改造后3.5經(jīng)濟(jì)性分析3.5.1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3。表3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)汽電耗/(kw h/t一汽12.510.45一電場(chǎng)飛灰含碳量/%127.53爐渣含碳量/%20.9過(guò)熱汽溫/5205355鍋爐效率/%87.2(第三黼結(jié)果 3.5.2經(jīng)濟(jì)效益分析11號(hào)鍋爐經(jīng)濟(jì)可靠性運(yùn)行技術(shù)優(yōu)化技改后,較大幅度地提高了鍋爐熱效率和機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,主要表現(xiàn)在(按煤平均發(fā)熱量為18.234M J/kg,每日煤耗約為768t,每日產(chǎn)汽量平均約為5040t;發(fā)電成本為0.463元/

13、kW h,煤價(jià)格按560元/t 計(jì);鍋爐效率依據(jù)測(cè)試結(jié)果。(1節(jié)煤效益根據(jù)飛灰含碳量指標(biāo)變化情況,測(cè)量飛灰含碳量指標(biāo)從12%下降到7.53%,計(jì)算可節(jié)約熱值量為0.815M J/kg,每日可節(jié)煤34.3t。根據(jù)灰渣含碳量指標(biāo)變化情況,測(cè)量灰渣含碳量指標(biāo)從2%下降到0.9%,計(jì)算可節(jié)約熱值量為0.2M J/kg,每日可節(jié)煤8.42t。節(jié)約資金一節(jié)約原煤原煤?jiǎn)蝺r(jià)一(34.3+8.42X56023923元/日(2節(jié)電效益根據(jù)產(chǎn)汽電耗指標(biāo)變化情況,產(chǎn)汽電耗由下降為12.5kW h/t一汽下降為10.45kW h/噸一汽,每噸一汽節(jié)電2.05kW h,計(jì)算日節(jié)約電量10341kW h。節(jié)約資金一節(jié)約電量

14、電成本單價(jià)一10332O.4634788元/日2項(xiàng)合計(jì)日運(yùn)行可節(jié)約費(fèi)用約28711元,按運(yùn)轉(zhuǎn)率80%計(jì)算,年累計(jì)費(fèi)用一28711X36580%一838.36萬(wàn)元。(3運(yùn)行費(fèi)用鍋爐熱效率中已包含此項(xiàng)內(nèi)容,不再單獨(dú)列入。28鍋爐技術(shù)第44卷(4維修費(fèi)用預(yù)計(jì)每年新增設(shè)備檢修費(fèi)用50萬(wàn)元/年。(5折舊費(fèi)用總費(fèi)用936萬(wàn)元10%(折舊年限按10年計(jì)算一93.6萬(wàn)元/年。合計(jì)年效益一838.365093.6694.76萬(wàn)元4結(jié)語(yǔ)鍋爐改造依據(jù)流態(tài)重構(gòu)的低能耗循環(huán)流化床燃燒技術(shù),使結(jié)果達(dá)到或超過(guò)了預(yù)期目標(biāo),并克服了磨損、廠用電高及連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短等問(wèn)題,證明了這一技術(shù)的可行性與經(jīng)濟(jì)性。目前該熱電分廠已對(duì)第2臺(tái)鍋

15、爐(10號(hào)爐改造完畢,正在調(diào)試運(yùn)行階段,準(zhǔn)備進(jìn)行性能測(cè)試,并將繼續(xù)改造第3臺(tái)。參考文獻(xiàn):1楊石,楊海瑞,呂俊復(fù),等.基于流態(tài)重構(gòu)的節(jié)能型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)EJ3.電力技術(shù),2010,19(2.2楊石,楊海瑞,呂俊復(fù).新一代節(jié)能型循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)J.動(dòng)力工程,2009,29(8:728732.3楊建華,楊海瑞,岳光溪,循環(huán)流化床二次風(fēng)射流穿透規(guī)律的試驗(yàn)研究刀.動(dòng)力工程,2008,28(4:509513.T ec hni cal R econs t r uc t i on on240t/hC i r cul at i ng Fl ui di zed B e d B oi l er w i t

16、 h L ow B e dPr es s ur e a nd E ner gy C onse r vat i onR E N X i anhon91,W A N G Y ongba01,Y A N G Shuqi n92(T ai yuan Boi l e r G r oup C o.,Lt d.,Tai y uan030021,C hi n a;2.Shanxi B r an ch,C h i na A l um i ni um G r oup C o.,H ej i n043300,C hi naA bs t r act:The l ow ener gy cons um pt i o n

17、C FB(C i r c ul at i ng Fl ui di z edB e dt ec hnol ogy w i t h f l ui di zat i on s t at e r econst r uct i on i s r eal i zed by m a ki ng t he f l ui di z at i on s t at e r econst r uct i on t o i ncr ea se t he m a s s of bed m at er i alm ean m a t er i a l si z e,opt i m i ze and r educe t he

18、 bed i nve nt or ybed m at er i al,w hi ch ar e under t he c ondi t i on of keepi ng t he or i gi nal advant age ofC FB(C i r cul at i ng F l ui di z ed B e dboi l e r,e.x.f l e xi bl e coal adapt abi l i t y and l ow C O S t pol l ut i on e m i s si on cont r01.T he appl i cat i on of t hi s t echnol ogy w i l l r educe t he head of P A and SA fa n, r educe t he el ect r i ci t y cons um pt i o n of f an and auxi l i ar y pow er cons um pt i on,l i ght en t he a br a s i on at t he de nsephas e ar e a of f ur nac e bot t om,es pec i