無錫UG7553M3循環(huán)流化床鍋爐改造

1、無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能改造項(xiàng)目建議書淄博嘉周熱電有限公司二00七年十二月第一章 項(xiàng)目背景淄博嘉周熱電有限公司是國家節(jié)能投資公司一九九一年全國熱電投標(biāo)中標(biāo)項(xiàng)目，是周村城區(qū)唯一集中供熱熱源點(diǎn)。公司始建于一九九二年，一期工程建設(shè)規(guī)模為3×75T/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C12+1×B6汽輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18MW，一九九四年六月投產(chǎn)。隨著工業(yè)熱負(fù)荷的不斷增長，一九九五年建成投運(yùn)了一臺75T/h循環(huán)流化床鍋爐。為了滿足城區(qū)居民冬季取暖的要求，于一九九七年將C12抽凝式汽輪機(jī)組改造為低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱，在不增加主設(shè)備的情況下，增加取暖面積46萬平

2、方米，年利用余熱25.1萬GJ。為緩解日益增長的用熱供需矛盾，二000年建設(shè)了二期工程，建成投運(yùn)了一臺75T/h循環(huán)流化床鍋爐和一臺C12汽輪發(fā)電機(jī)組。二00三年擴(kuò)建了三期工程，規(guī)模為2×130T/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C25汽輪發(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)在公司生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到六爐四機(jī)，總裝機(jī)容量為6.6萬KW，鍋爐總噸位505T/h。年發(fā)電能力45000萬kwh，年供熱能力535萬GJ。我公司集發(fā)電、供熱、循環(huán)水供暖為一體，鍋爐以當(dāng)?shù)孛旱V生產(chǎn)的劣質(zhì)煤和煤矸石為主要燃料，自2002年開始一直是省經(jīng)貿(mào)委認(rèn)定為資源綜合利用電廠。我公司的投產(chǎn)運(yùn)營后，替代了城區(qū)原有的鍋爐250臺（600噸蒸汽），城

3、區(qū)的熱化系數(shù)已接近0.7，節(jié)能、環(huán)保效果明顯。熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱和資源綜合利用對周村區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要的促進(jìn)作用，對于改善周村城區(qū)的大氣環(huán)境、提高城市現(xiàn)代化水平和人民群眾的生活質(zhì)量發(fā)揮了積極作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)保效益和節(jié)能效益。第二章 項(xiàng)目建設(shè)的必要性我國是一個(gè)以煤炭為主要能源的國家，煤炭約占一次能源比例59%左右，而在我國的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電站又占主導(dǎo)地位。節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，推動(dòng)了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在我國的發(fā)展。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有效率高、煤種適應(yīng)性廣、特別適合燃用低熱值劣質(zhì)煤、環(huán)保指標(biāo)好、副產(chǎn)品可再利用、不會對環(huán)境造成二次污染等特點(diǎn)。嘉周公司為適應(yīng)電

4、力市場的競爭和日益嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求，從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略角度出發(fā)，在投資建設(shè)時(shí)選擇了新型的、發(fā)展中的循環(huán)流化床鍋爐。我公司1994年投產(chǎn)的三臺無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐，就是國內(nèi)第一代流化床鍋爐，并在當(dāng)時(shí)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對能源消耗和環(huán)境保護(hù)的要求日趨嚴(yán)格，也促進(jìn)了循環(huán)流化床鍋爐的完善和發(fā)展。我公司使用的無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐基于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平和要求，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)已達(dá)不到現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)。1994年2004年十年間，這三臺第一代循環(huán)流化床鍋爐已呈現(xiàn)設(shè)備和技術(shù)的老化，其主要參數(shù)也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求：飛灰含碳量為29.1%、灰渣含碳

5、量為3.1%、噸煤產(chǎn)汽量為4.25噸，效率只有70%，造成了煤炭資源的極大浪費(fèi)，在能源極其緊張的今天，已完全不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展和國家節(jié)能環(huán)保的要求。第三章 項(xiàng)目建設(shè)的方案一、項(xiàng)目建設(shè)的構(gòu)想針對無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐分離系統(tǒng)分離效率低的不足進(jìn)行有效的改造：將原來百葉窗分離飛灰不完全通過改為旋風(fēng)分離全通過提高其分離效率，并改造磚砌爐頂為膜式水冷壁爐頂增加受熱面提高鍋爐出力。二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和原理1. 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)：一般循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部分。第一部分由爐膛、氣固物料分離設(shè)備（分離器）、固體物料再循環(huán)設(shè)備等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。第二部分為對流

6、煙道，布置有過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。燃燒所需要的一、二次風(fēng)分別從爐膛底部和側(cè)墻送入，燃料的燃燒主要在爐膛中完成，爐膛四周布置有水冷壁管，用于吸收燃燒所產(chǎn)生的部分熱量。由氣流帶出的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過返料裝置送回爐膛。保證爐內(nèi)顆粒濃度（也就是物料循環(huán)倍率的控制）是循環(huán)流化床鍋爐效率的一個(gè)關(guān)鍵問題，循環(huán)倍率的大小與分離裝置的分離效率息息相關(guān)。2. 百葉窗分離器：百葉窗分離器是早期分離裝置的一種，該分離器由若干的鋼片按一定角度鱗狀布置，煙氣通過分離器時(shí)較大的顆粒由于其質(zhì)量不同被分離下來，大部分煙氣和較小的顆粒則通過鋼片之間的空隙進(jìn)入尾部煙道，分離下來的大顆粒和部分煙氣就

7、進(jìn)入后部的小型旋風(fēng)分離器中，進(jìn)入爐膛循環(huán)燃燒?？梢姡捎跓煔獠]有全部通過后面的旋風(fēng)分離器，因而相對分離效率較低。3. 旋風(fēng)分離器：旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐在結(jié)構(gòu)上的特征之一，其分離性能對循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行和效率有較大影響。旋風(fēng)分離器的分離效率通常用切割直徑來表示，其定義為在給定的顆粒特性和操作條件下分離效率為50%時(shí)的顆粒直徑。大于此直徑的顆粒極有可能在分離器中被分離下來，而小于這一直徑的顆粒被分離下來的可能性就小得多。分離器的分離效率和分離器的阻力是評價(jià)分離器性能的主要指標(biāo)。影響旋風(fēng)分離器性能的因素有煙氣溫度和分離器尺寸。煙氣溫度越高效率越低，分離器直徑越大其分離效率越低。4. 飛灰回

8、送裝置（回料器）回料器是將分離器分離下來的物料，從分離器下部的低壓側(cè)輸送到燃燒室下部的高壓側(cè)。經(jīng)過多年的發(fā)展，非機(jī)械式回料器成為循環(huán)流化床鍋爐灰料裝置的主要形式，常見的有U型閥和J型閥。輸送的動(dòng)力來自流化后物料的重力，因此分離器與回料器之間的立管高度和料位高度對回送的實(shí)現(xiàn)非常重要。5. 改造后增加重量對基礎(chǔ)載荷的影響：分離器和爐頂?shù)母脑炜偣苍黾又亓考s58.5噸，無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)載荷安全系數(shù)為1.27，增加的載荷完全在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)。6. 改造技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性：目前，大型的旋風(fēng)分離器技術(shù)已日趨成熟，廣泛地運(yùn)用在循環(huán)流化床鍋爐中。國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)不斷地在這種技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)

9、行研究改造，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。旋風(fēng)分離器的改造，改變了原來煙氣不完全通過分離器而造成的分離效率降低、大量可燃物的損失。分離效率提高后，有更多的細(xì)顆粒被分離送回爐膛參加循環(huán)，床料粒徑變細(xì)，改變了原分離效率較低時(shí)不完全燃燒造成的損失。經(jīng)過測算，分離器改進(jìn)后：Ca/S比可降低18%，飛灰可燃物可降低20個(gè)百分點(diǎn)。此外，分離效率提高后，爐內(nèi)顆粒濃度增加，受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加，爐內(nèi)熱負(fù)荷增加。類似改造在很多廠家、許多鍋爐上進(jìn)行試驗(yàn)都取得了良好的效果。7. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)的單位：該項(xiàng)目由濟(jì)南鍋爐廠設(shè)計(jì)處進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。濟(jì)南鍋爐廠在設(shè)計(jì)生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐方面處于國內(nèi)領(lǐng)先行列，我公司一期工程以后投產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋

10、爐均由濟(jì)南鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，使用效果很好，能達(dá)到較高的負(fù)荷和效率。濟(jì)南鍋爐廠設(shè)計(jì)處此次設(shè)計(jì)范圍包括：改造工程的力學(xué)計(jì)算、改造工程的熱力計(jì)算、分離器的效率阻力以及改造項(xiàng)目的圖紙等。三、改造方案的介紹：第一項(xiàng) 無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐分離系統(tǒng)改造無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)的分離系統(tǒng)為：爐膛出口后為一次慣性返料，在第二三級省煤器之間的中低溫區(qū)350左右設(shè)二級百葉窗分離系統(tǒng)，在其出口處設(shè)計(jì)兩個(gè)小型的旋風(fēng)分離器。因百葉窗分離有部分含有大量可燃物的煙氣通過了百葉窗進(jìn)入了尾部煙道，所以造成了分離效率的降低和燃料的損失?，F(xiàn)在要進(jìn)行的改造是將此級百葉窗分離器和小型的旋風(fēng)分離器

11、拆除，上級省煤器下移，在低溫過熱器之后設(shè)計(jì)兩側(cè)轉(zhuǎn)向煙道，煙氣包括大量可燃物通過轉(zhuǎn)向煙道全部進(jìn)入后面的兩個(gè)旋風(fēng)分離器，經(jīng)過旋風(fēng)分離器的分離，一定顆粒的可燃物被分離下來，由下部的回料器進(jìn)入爐膛循環(huán)燃燒，從而達(dá)到較高的分離效率。由于此項(xiàng)目屬于改造項(xiàng)目，因受原設(shè)備結(jié)構(gòu)的制約，在設(shè)計(jì)中需要改造過熱器和省煤器，且考慮的數(shù)據(jù)較多。在設(shè)計(jì)中考慮的主要因素有：分離器的直徑、高度、位置，分離器的入口尺寸，分離器的入口煙氣流速，分離器的壓力損失，進(jìn)入分離器的顆粒特性等。 分離器的入口煙氣流速：進(jìn)口風(fēng)速越高，分離效率越高，但運(yùn)行阻力越大。進(jìn)口風(fēng)速過高，氣流湍流增加以及顆粒反彈加劇，粗顆粒（10m）粉碎細(xì)粉塵增加，二次

12、夾帶嚴(yán)重，使效率降低?？紤]以上因素此次設(shè)計(jì)進(jìn)口風(fēng)速控制在1520m/s。 分離器入口尺寸：分離器入口尺寸決定了進(jìn)口風(fēng)速，進(jìn)口風(fēng)速如果控制在1520m/s，根據(jù)現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)尺寸，考慮系統(tǒng)阻力的因素，計(jì)算入口尺寸為2000mm×700mm 轉(zhuǎn)向煙道及旋風(fēng)筒、中心筒尺寸：這些部位的尺寸與整個(gè)系統(tǒng)的阻力有直接關(guān)系，而且也與分離效率也有很大關(guān)系，旋風(fēng)筒直徑太大分離效率降低，旋風(fēng)筒直徑太小則阻力增加。設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力為8001000pa，考慮結(jié)構(gòu)空間和分離效率，計(jì)算后轉(zhuǎn)向煙道尺寸為2400mm×1600mm，旋風(fēng)筒直徑為2250mm，中心筒直徑為1180mm。 改造后的分離效率：按以上數(shù)據(jù)計(jì)

13、算改造后分離效率將達(dá)到90%以上。改造前后鍋爐結(jié)構(gòu)對照如下：第二項(xiàng) 無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐爐頂改造無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐原設(shè)計(jì)爐頂為磚砌結(jié)構(gòu)，不但損失了一部分受熱面而且易造成爐頂?shù)乃?。改造方案為：拆除原來的磚砌爐頂，設(shè)計(jì)訂制膜式水冷壁爐頂，與原來爐膛水冷壁焊接構(gòu)成一個(gè)整體。這樣不但增加了受熱面，提高了鍋爐出力，而且增了爐膛的密閉性。第四章 項(xiàng)目施工的計(jì)劃和組織一、施工單位的確定在全國范圍內(nèi)向具備相應(yīng)資質(zhì)的單位發(fā)放招標(biāo)書，由具備相應(yīng)施工資質(zhì)的單位進(jìn)行投標(biāo)，由中標(biāo)單位擔(dān)當(dāng)項(xiàng)目的施工。二、施工工期在資金、材料、人員到位的條件下預(yù)計(jì)一臺爐改造工期為3540天。

14、三、施工的條件由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，供熱能力的增加，預(yù)計(jì)改造的每臺爐均有至少60天的停爐時(shí)間，因而完全具備施工的時(shí)間。第五章 項(xiàng)目建設(shè)投資預(yù)算一、 設(shè)計(jì)費(fèi)用：15萬元二、 單臺爐改造安裝費(fèi)用: 160萬元三、 單臺爐改造更換相應(yīng)的輔機(jī)費(fèi)用：30萬元四、 本次單臺爐改造的直接材料費(fèi)用：（見表一）材料規(guī)格數(shù)量單位單價(jià)（元）合計(jì)價(jià)格(元)旋風(fēng)筒鋼結(jié)構(gòu)23.55噸10000235500棕剛玉澆注料50噸4658.12232906普通可塑料35噸2136.7574786.25不銹鋼盤圓6500公斤11.885940耐熱不銹鋼盤圓6500公斤28.03414017耐熱不銹鋼盤圓16800公斤28.03422

15、427.2珍珠巖磚7000塊1.087560超輕微珠磚7000塊1.7912530磷酸鹽磚7000塊7.0549350耐火磚5000塊1.5175膠泥25噸4358.97108974.25方木30捆501500密度板35張451575模式壁爐頂3800038000高溫過熱器6.2噸35000217000低溫過熱器11.88噸32000377600省煤器10.3銹鋼護(hù)罩3.85噸35000134750珍珠巖50立方74.353717.5石棉絨3000公斤1.544620合計(jì)總金額1697328.2 （表一）五、 項(xiàng)目改造共需投資費(fèi)用： （見表二）項(xiàng)目一臺爐改造費(fèi)用（萬元

16、）三臺爐改造費(fèi)用（萬元）設(shè)計(jì)費(fèi)用1515安裝費(fèi)用160480輔機(jī)費(fèi)用3090直接材料費(fèi)用169.73509.198電除塵180540氣力輸灰120360合計(jì)674.73 1994.19（表二）第六章 項(xiàng)目實(shí)施后的效益分析根據(jù)測算，改造后鍋爐各項(xiàng)指標(biāo)將大大提高，飛灰含碳量可降低到8%，灰渣含碳量可降低到1.7%左右，噸原煤產(chǎn)汽量提高到5.9噸，效率將達(dá)到80%以上。按每臺爐每天消耗200 噸標(biāo)煤，熱效率提高約15個(gè)百分點(diǎn)，每年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算，每臺爐每年可節(jié)煤7500 噸。第七章 項(xiàng)目的實(shí)施一、改造工程的實(shí)施根據(jù)無錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能改造方案，2005年，我公司首先在

17、#2爐進(jìn)行改造試驗(yàn)，成功后再在其他爐上推廣。在改造過程中，除方案中確定的分離系統(tǒng)改造和爐膛改造外，又增加了除塵除灰系統(tǒng)改造。該型鍋爐原來使用的是水膜除塵器，除塵效率低，造成排煙濃度和黑度不達(dá)標(biāo)。同時(shí)，水膜除塵器使用的是水力輸灰，除塵器收集下來的飛灰全部用水沖到污水處理系統(tǒng)，經(jīng)過沉淀、加藥澄清處理后，抓斗行車抓出，汽車外運(yùn)。由于工藝所限，無法實(shí)現(xiàn)污染物排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而且水力輸灰用水量大，占地面積大，容易造成二次污染，飛灰無法綜合利用。為此，借這次整體改造機(jī)會，將水膜除塵器更換為靜電除塵器，同時(shí)建設(shè)氣力輸灰系統(tǒng)，收集干灰。改造工程歷時(shí)兩個(gè)多月，鍋爐投運(yùn)后， #2爐帶負(fù)荷能力提高，噸煤產(chǎn)汽量大幅度增

18、加，飛灰含炭量降低20%以上，熱效率明顯提高。針對運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的電除塵器三電場收集的細(xì)灰含炭量超過了50的問題，我公司借鑒煤粉爐上一些先進(jìn)技術(shù)，利用氣流噴射器對三電場收集下來的細(xì)灰再送回爐膛二次燃燒，即二次飛灰復(fù)燃，從而達(dá)到降低機(jī)械不完全燃燒損失、提高鍋爐效率的目的。電除塵投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定，除塵效果良好，除塵率達(dá)到99%以上，2#爐排煙濃度、黑度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)每年可節(jié)約沖灰水30萬m3。氣力輸灰系統(tǒng)投運(yùn)后，#2爐飛灰實(shí)現(xiàn)了收集、輸送、存放封閉式管理，并可以回收至水泥廠，實(shí)現(xiàn)綜合利用，既減少了二次污染，又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。改造前與改造后主要參數(shù)對比如下表：參 數(shù)改 造 前改 造 后日期（2003

19、年）4月5月6月7月9月10月11月12月床 溫952968963951930937928926主汽壓力4.834.934.954.9855.115.065.03主汽溫度437440438441442440436440給水溫度135132137135131141138137負(fù) 荷5356646578808177灰渣含炭量3.12.352.212.431.721.331.472.01飛灰含炭量一電場22.3523.0620.1221.446.427.886.926.57二電場32.1737.0130.8832.2212.3713.0115.1114.28三電場52.9450.3349.0650.

20、1318.5516.8820.0619.86排煙溫度88105109106135138136135O2%13.312.912.712.78.88.78.78.9CO2%6.77.17.27.211.111.311.210.4CO PPM59484645114108111106過剩系數(shù) %2.792.632.552.541.751.771.781.92噸煤產(chǎn)汽量6.67.47.87.729.639.59.419.32效 率62.268.37271.789.586.587.386.9二、改造項(xiàng)目投資該項(xiàng)目鍋爐本體投資約374萬元，電除塵投資180萬元，氣力輸灰系統(tǒng)投資120萬元，總投資約674萬元。三、經(jīng)濟(jì)效益分析1. #2爐經(jīng)過改造，平均每小時(shí)多帶負(fù)荷15t，按每年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算，可多產(chǎn)汽9萬t，