1、35th 循环流化床锅炉技术改造辛奇云，鞠京杰，徐 疆（承德热力集团有限责任公司热电厂，承德 067000）摘 要 针对 CG353.82MX 型锅炉在运行中出力不足、锅炉热效率低、烟气原始排放浓度高等问题，采用中科院工程热物理研究所北京通用能源动力公司的技术改造方案进行改造，取得良好的效果，改造经验供大家参考。关键词 循环流化床锅炉 槽型分离器 旋风叶栅分离器1 概述承德市热力集团有限责任公司热电厂现有锅炉七台，其中有三台四川锅炉厂生产的 35th 循环流化床锅炉。该锅炉 1992 年筹建，1993 年 10 月投入运行，运行期间出力为 20th26th，始终达不到额定出力，且水冷壁、省煤器
2、磨损严重，爆管频繁，严重影响锅炉安全、稳定运行及经济效益。1997 年采用四川锅炉厂的技术对三台锅炉进行彻底改造，改为带横埋管的低倍率循环流化床锅炉，锅炉出力有了较大的提高，磨损现象也显著减轻。但随着运行时间的增加，锅炉的运行质量越来越低，平均出力只有 29th，锅炉热效率只有7275，锅炉改造以来烟气原始排放浓度在 3335gNm 3，出口烟气浓度在 350mgNm 3以上，排放浓度一直严重超出环保要求，经 1999 年对除尘器改造后虽有改善，但仍不能达到环保要求。以下几方面急需改善：a. 平面流分离器的分离效率低，循环灰量少，大部分细灰颗粒没有参与正常的物料循环便被烟气带出炉膛，锅炉尾部出
3、口烟气浓度为 3335gNm 3。b. 由于烟气携带大量细灰颗粒，平面流分离器入口处顶棚管及侧水冷壁磨损严重，省煤器、空气预热器等尾部受热面磨损严重。c. 定向风帽布风不均匀，冷态试验时出现局部不流化现象。由于流化不好，锅炉运行期间总有小焦块堵住排渣口，严重时被迫停炉。d. 锅炉热效率低，燃料燃烧不完全，锅炉排烟林格曼黑度大于 1 级，超出国家环保标准要求。e. 锅炉最长连续运行时间只有 575 小时，在 1999 年 11 月2000 年 2 月之间的四个月中连续爆管 2 次，与受热面磨损有主要关系。 f. 锅炉本体密封状况较差。2 改造技术方案2.1 改造技术方案招标承德市热力集团有限责任
4、公司于 2000 年 4 月对 5 号循环流化床锅炉实施技术改造，所需技术方案实行国内招标。通过专家评委审议，确定采用中科院工程热物理研究所北京通用能源动力公司（以下简称中科院）的技术改造方案。中科院根据招标书文件要求，对锅炉提出改造方案，在原厂房、锅炉基础不动的前提下结合燃料特点进行设计。一方面帮助企业节能降耗、安全生产、保护环境，另一方面强化循环流化床燃烧技术在应用领域的推广与完善。改造后锅炉达到如下性能：a.锅炉额定出力在 35th 以上，额定蒸汽压力 3.82MPa，额定蒸汽温度450。b.炉本体尾部出口烟气浓度在 20gNm 3以下，烟囱出口烟气浓度在250mgNm 3以下，林格曼黑
5、度小于 1 级。c.锅炉热效率达到 85。 d.锅炉连续、稳定运行 4 个月。2.2 具体改造方案改造时，取消原埋管受热面，原水循环直接由下降管接入侧包墙水冷壁下集箱。锅炉前后水冷壁在标高 7000mm 处向内收缩，将原锅炉下部炉膛截面缩小至 4.5m2，改变原布风装置（原为“7”字型风帽），采用蘑菇头型风帽。更换前水冷壁下集箱及两侧水冷壁下集箱，取消前水冷壁过渡集箱，在原平面流分离器的位置布置高效新型槽型分离器国家实用新型发明专利（ZL96 2 07499.3）。一级分离器，分离下来的物料落入灰斗由返料器送回流化室再燃；在一级省煤器与二级省煤器之间布置新型二级旋风叶栅分离器。将烟气中较细颗粒
6、分离下来并由返料器送回炉内再燃。高温过热器不变，低温过热器受热面积减少一半，原面式减温器能满足改造后运行的需要，予以保留。尾部受热面重新核算，一、二级省煤器均改为直鳍片管式，以留出二级分离器的位置。经过两级分离，锅炉本体尾部出口烟气浓度可以控制在 20gNm 3以下。在循环流化床燃烧技术中，物料循环浓度是一个重要的特征参数，由于其无法直接测出，常用炉膛差压表征。它对燃烧效率、传热特性、炉内温度、锅炉出力、风机选型、受热面布置、材料磨损等都有较大影响。为了达到设计物料的浓度，一级选用槽型分离器，二级选用旋风子分离器。新型槽型分离器利用颗粒与气流的惯性差异对粗颗粒进行分离。在改造中只采用两排错列布
7、置，分离效率可达 90，阻力为 200Pa。这种分离器结构简单、布置方便、热惯性小、阻力低，最大限度地避免了颗粒反弹及气流返混对分离不利的影响。旋风叶栅分离器是一种新型旋风分离器，增加叶栅装置对细颗粒再次进行分离，可以达到较高的分离效率。设计烟气进口速度为 15ms，分离效率为95，阻力为 300Pa。由于是下排气设计方式，分离器可以布置在锅炉水平烟道与尾部烟道连接的转向室处。保持了锅炉的紧凑布置，并能达到较高的分离效率。返料器选用具有自动调整功能的 U 型返料器，由料腿和与燃烧室相连的流化床组成，能随锅炉负荷的变化自动适应循环灰量的变化。不仅可以将低压侧的床料送入高压侧的燃烧室，而且防止燃烧
8、室的烟气经返料器短路进入料腿，起到密封作用，保证循环回路的正常运行。2.3 锅炉改造前后的示意图锅炉改造前后的示意图分别见图 1 和图 2。3 技术改造效果5 号循环流化床锅炉于 2000 年 8 月改造完毕投入运行，克服了以前运行风量大、风速高、沸腾质量差、烟气量大等缺点。由于采用一、二级分离器，循环灰量明显增大，炉膛温度达到 1000，运行稳定。锅炉已运行 3449 小时，出力达到额定负荷，达到连续、经济运行效果，在保证正常参数的前提下，达到连续运行 60 多天，节煤、节电、节油效果显著，环保指标符合环保要求，成为“一控双达标”单位。3.1 锅炉改造前后技术指标对比 锅炉改造前后技术指标对
9、比见表 1。3.2 经济效益锅炉产热单耗比去年同期下降 1.84kgGJ，节约原煤 1400 余吨，价值164910 元；由于一次风量、引风量减少，鼓风机、引风机电流比改造前少50A，每小时可节电 30kWh，整个冬季节电约 8 万元；由于床面积由 12m2缩小至 4.5m2，锅炉点火速度明显提高，由原来的 23 小时缩短至 1.52 小时，每次点火节约柴油 200kg，计 600 元，年可节约 7200 元。由以上数据可以看出，改造后的锅炉产生的效益非常明显，已确定对 4 号和 6 号循环流化床锅炉进行技术改造。4 存在的问题及解决方法4.1 锅炉膨胀问题四川锅炉厂设计的循环流化床锅炉的水冷
10、壁采用悬吊方式，锅炉受热向下膨胀，膨胀量为 5060mm，造成一次风左右风道及返料器回灰管撕裂，漏风、漏灰严重。由于该炉型设计紧凑，空间有限，一次风左右风道垂直方向无法安装膨胀节，只有在水平方向加装膨胀节，这样，左右风道受膨胀拉力造成撕裂漏风的现象一直无法解决，只有采用补焊的方法进行临时消除缺陷。返料器回灰管采用不锈钢膨胀节来消除膨胀，膨胀量在 5060mm，但仍存在焊口撕裂的情况，且膨胀节存在磨漏的可能。针对这种情况，设计了一种膨胀节，采用 159mm 不锈钢管作内筒，外套为 219mm 的普通钢管，长度为200mm，内筒外壁抹沥青，两管之间充满耐磨浇筑料，外套上端与返料器满焊，下端不与内筒
11、焊接，内筒可以自由膨胀。采用此种方法，解决了漏灰问题，运行效果良好。4.2 蒸汽温度超温设计时，校核原高温过热器受热面积合适，不用更换，但运行后，蒸汽温度偏高，在 440460之间，最高达 500，且调整困难。根据运行情况及计算，将高温过热器的受热面积减去 13，运行时蒸汽温度控制在 420445之间，且运行调节方便。4.3 燃用煤质设计燃用煤质的低位发热量 14352kJkg，灰分在 48，通过实际运行调整、比较，燃用 1507215910kJkg，灰分在 4042的煤质，对锅炉燃烧稳定、燃烧效率有较好的作用，同时能够减轻锅炉受热面的磨损。5 结论通过实际运行验证，中科院工程热物理研究所北京通用能源动力公司的技术改造方案切实可行，经济效益明显，是循环流化床锅炉改造的一种成功的方案。热电技术
