1、XX豐喜（肥業）XX分公司130t/h鍋爐改造的可行性研究1 前言XX豐喜（肥業）XX分公司130t/h鍋爐運行至今，鍋爐負荷最高只能達到110噸，平時也就維持在90-100噸之間，。排粉風機風葉、風殼磨損嚴重，一次粉管磨損導致補焊頻繁，經常是兩三天就會漏粉，整臺鍋爐煤耗電耗都很高。為了尋找這些問題的原因，進行了現場設備考察、冷態通風試驗和熱態調試試驗，通過試驗確定了問題的原因。為此提出下一步的工作方向，從而徹底解決鍋爐存在的問題。2 設備簡介豐喜肥業130t/h煤粉鍋爐由四川鍋爐廠生產，設計適用為煙煤。豐喜肥業2006年在外省收購該舊鍋爐，并在廠區重建，重建主要重新配置了制粉系統，由直吹式乏
2、氣送粉系統改為鋼球磨中儲式熱風送粉系統，燃用煤種改為混煤，大約75%的當地無煙煤和25%的煙煤。計劃以后使用的煤種確定為貧煤，熱值在53005400kcal/kg，干燥無灰基揮發份含量為15%左右。鍋爐重建后的資料大多不詳，現有資料僅供參考。鍋爐的原設計資料如下：130t/h鍋爐為自然循環鍋爐，采用型布置，單鍋筒，全懸吊固態排渣，制粉系統為直吹式乏氣送粉系統，本鍋爐采用兩側墻布置的直流燃燒器，爐膛水冷壁采用膜式壁，省煤器和空氣預熱器均為兩級，支承在尾部鋼架上。空氣預熱器為管式立式布置，鋼架采用全鋼結構，按7級地震，露天布置設計。爐墻采用敷管爐墻和輕型爐墻結構。鍋筒內的汽水分離采用旋風分離和鋼絲
3、網分離器，集中下降管。兩級過熱器之間采用面式減溫器，由于電廠所處位置海撥高度達2420mm，如果尾部對流受熱面煙速按常規選取，則可能造成此段受熱面的嚴重磨損。因此，在設計中適當增大受熱面的煙氣流通面積，以降低煙速，減輕磨損。同時，相應增加傳熱面積，這樣既保證鍋爐長期穩定運行，又能讓排煙溫度滿足要求，達到鍋爐預定熱效率。鍋爐設計煤種特性如下：Cy=51.68% By=2.85% Oy=8.76%Ny=0.51% Sy=0.40% Ay=22.86%Wy=12.94% Vy=28.72% Qdwy=19055kj/kg灰份變形溫度T1=1250 t2=1321 t31397蒸汽品質、給水品質應符合
4、水電部修訂的GB12145-89（火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準）2.1鍋爐規范額定蒸發量：130t/h； 鍋筒工作壓力：4.2MPa過熱蒸汽壓力：3.82 MPa； 過熱蒸汽溫度：450 給水溫度160； 熱風溫度：350；排煙溫度：141.7； 鍋爐效率：90.79%燃煤消耗量；19980kg/h； 2.2爐膛及水冷壁爐膛橫截面積為63006300的正方形，爐膛高度為15.576m，爐膛中心容積為626.17m3,直流燃燒器布置在爐膛的兩側墻上 ，爐膛四周布滿605節距為80mm的光管與安裝焊成的膜式水冷壁，形成一個完全封閉的爐膛豎井。為改善爐內煙氣的流通和對流面的磨損，后水冷壁上
5、部設計成折焰角，折焰角伸入爐膛176mm，與爐膛角度28。界區集箱內與直管連接處裝有節流閥，以使變管與直管達到合理的流量分配，后水冷壁上部之間的管子在爐膛出口處拉稀形成凝渣管 ，前后水冷壁在爐膛下部向內彎曲形成冷灰斗。前后和兩側水冷壁有三個獨立的循環回路。四根32514的集中下降管，下墻均接有32525的集箱，每只集箱引出六根1338的頂部連接管將汽水混全物引入鍋筒。整個水冷壁用鋼性梁連接成鋼性吊持式結構，整個水冷系統向下自由膨脹。燃燒器外殼與水冷壁向下膨脹，燃燒器中心向下膨脹量約為44mm。設計院在設計風粉管道時應考慮向下膨脹時影響。根據運行和檢修的需要，在水冷壁上裝設有看火孔，打焦孔、測試
6、孔、防爆門及火焰檢測孔等必要的門孔裝置。整個爐膛水冷壁的重量全部通過上集箱用吊桿懸吊于頂板梁上，后水冷壁則通過其引出管懸吊于頂板梁上。2.3過熱器過熱器為對流型，兩級布置，汽溫調節采用給水面式減溫裝置。蒸汽流程：飽和蒸汽自鍋筒頂部由10根1086管子引入第一級過熱器進口集箱子 頂棚管和第一級過熱器 面式減溫器 第二級過熱器 集汽集箱。頂棚管和第一級過熱器由383.5 20#鋼管制造，共61排，混流布置，第二級過熱器由423.5的12Cr1MnV鋼管制造，共62排，順流布置。2.4省煤器及空氣預熱器省煤器及空氣預熱器均為雙級布置，上下級省煤器均為一個組件，省煤器蛇形管用323的 20#鋼管制造，
7、共61排，錯列布置。在每組件上面和兩側靠護板處管子均裝有防磨蓋板，彎頭上裝有防磨罩，蛇形管用支架固定在空心梁上，空心梁支承在尾部豎井的前后側省煤器護板上。上級省煤器煙速2-8.6m/s，下級省煤器煙速2-7.2m/s。空氣預熱器為管式立式布置，上級為一個行程，下級為兩個行程，上級空氣預熱器管箱高度為3028mm，考慮到低溫引起的局部腐蝕，將最下面的一個行程設計成單獨的管箱，以便檢修更換。下級兩管箱高度分別為2478mm，2228mm，上下級均用401.5的管子。為了防止煙氣沖刷對管子的磨損，在每個管箱上部裝有200mm長的防磨短管，安裝時短管間澆灌耐火材料。上下級空氣預熱器及上下級省煤器均支承
8、在尾部鋼架上，各部分之間均留有足夠的檢修空間。2.5燃燒設備本鍋爐采用側式布置燃燒器，放置在兩側墻近角處，四角射流在室內形成一直徑為450mm的假想切圓，根據對燃燒成份及灰渣特性的分析，該設計采用一、二次風間隔布置，使看火后二次風能更快的混入，本鍋爐采用微負壓懸浮燃燒。燃燒器設計特性如下：風 率 %風 速 m/s占二次風的比例%一次風2527上二次風18.415020次上二次風15.584522中二次風15.584522下二次風21.245030煤粉粒度 H90=18%點火油槍，主要在鍋爐啟動時使用，應用它來點燃主燃器。此外，鍋爐低負荷時，也用它來穩燃或作為輔助燃燒設備。本鍋爐用點火油槍 煤粉
9、的點火方式。2.6鍋爐范圍內管道閥門及儀表鍋爐為單母管給水。給水經操縱臺有三套給水管，一路為PN10，DN150，一路為PN10，DN100，一路為PN10，DN20，在正常情況下使用DN150管路，如DN150調節閥出故障則改為DN100管路運行，生火啟動時用DN20管路。給水經操縱臺后，一部分作為減速水進入面式減溫器內，減溫水量由DN100調節閥，DN100電動調節閥及截止閥調節。然后返回給水混合集箱，與另一部分混合后一起進入省煤器入口集箱。再循環管是連接鍋筒與省煤器入口集箱的管路，作為生火時保護省煤器之用。在集汽集箱上裝有兩只PN10脈沖安全裝置。其中一只安全閥的沖量取自鍋筒，該安全閥作
10、為工作安全閥使用，另一只安全閥的沖量取自集箱本身，該安全閥作為備用安全閥使用，控制安全閥的開啟壓力低于工作安全閥的開啟壓力。生火排汽閥門采用兩只PN10，DN100的截止閥串聯，分別用電動和正齒輪傳動裝置操作。鍋爐生火時，正齒輪傳動的截止閥處于常開狀態。緊急放水閥PN10，DN50應放置在運轉層操作室附近，以便遇緊急事故時操作。3.試驗目的及項目3.1 試驗目的通過冷熱態調整試驗確定一次風，二次風，三次風的特性和鍋爐存在問題的原因，從而為鍋爐的改造提供必要的依據。3.2 試驗項目3.2.1一次風特性；3.2.2二次風特性； 3.2.3三次風特性；3.2.4排粉機風量特性；鍋爐的燃燒特性；空預器
11、特性。4 摸底試驗試驗結果如下：燃燒器設計特性如下：設計值風速 m/s試驗值三次風5018.731.2上二次風4529.742.9中二次風4525.630.5一次風2728.938.2一次風2728.938.2下二次風5030.538.5甲排風機風量3500024411乙排風機風量3500034073空預器漏風率14.61%試驗分析從風速特性看，一次風速度為28.938.2m/s,高于設計值27m/s;下二次風速度為30.538.5 m/s低于設計值50 m/s；中二次風速度三次風速度25.630.5 m/s低于45 m/s；上二次風速度29.742.9 m/s低于45 m/s；三次風速度18
12、.731.2 m/s低于50 m/s。從排粉機特性試驗看，甲排風機風量為24411 m/h低于設計值35000 m/h；乙排粉機風量為34073 m/h接近于設計值35000 m/h。空預器漏風率為14.61%遠遠高于設計值。5.調整試驗 根據摸底試驗的結果，進行了調整試驗，試驗結果如下：燃燒器設計特性如下：設計值風速 m/s調整試驗值試驗值三次風5018.731.2上二次風4533-4529.742.9中二次風4529-3425.630.5一次風27253528.938.2一次風2725-3528.938.2下二次風5034-4230.538.5甲排風機風量350002441124411乙排
13、風機風量350003407334073空預器漏風率14.6114.61%煤粉粒度 H90=18%調整試驗目的就是根據摸底試驗的結果，將一次風速度降低3m/s,二次風速度提高3m/s,調整后雖然飛灰和灰渣含碳量有所降低，由于給水溫度遠遠低于設計值，減溫水量明顯增加，氣溫難以控制。其次在相同負荷下給煤量明顯增加導致磨煤機出力增加，煤粉細度明顯增加，因此導致排風機磨損嚴重。同時導致三次風帶粉量增加（雖然三次風速度不高）磨損嚴重。鍋爐出口含氧量達到6%，滿足鍋爐風量要求，經過調整飛灰和灰渣含碳量有所降低，但是由于設備缺陷只能繼續局部調整。6試驗結果分析和改造方案建議6.1 鍋爐現存問題的原因分析該鍋爐
14、燃燒系統、制粉系統和熱力系統存在較嚴重的問題。燃燒系統存在的問題主要表現為：首先，鍋爐原設計為燃燒煙煤，雖然改燃混煤后對制粉系統進行了相應改造，但由于爐膛燃燒區截面熱負荷和爐膛高度設計較低，燃用揮發份較低的煤種后必然使爐膛溫度降低，燃煤不易燃盡，燃燒穩定性較差。其次，鍋爐燃燒器性能和風道配風設計不佳，不適應所燃煤種，燃燒器磨損和燒損嚴重，燃燒穩定性不好，致使燃燒調整缺乏必要的基礎，調整手段受到很多限制，比如表現為配風優化調整時，燃燒不穩、爐膛出口溫度異常升高。該鍋爐制粉系統存在的問題主要表現為：粗細粉分離器性能差。粗粉分離器性能差致使磨煤機制得的煤粉粒徑過粗，細粉分離器性能差致使三次風帶粉嚴重
15、。煤粉顆粒粗致使燃燒火焰中心推后，燃燒器因磨損嚴重性能變得更差，最終帶來燃燒不穩，煤粉不易燃盡、鍋爐出口煙溫偏高，過熱器易超溫等問題；三次風帶粉嚴重造成爐膛燃燒區熱負荷分配失衡，下部燃燒份額減少、上部三次風進風區燃燒份額增大，火焰中心上移，致使不僅燃燒穩定性變差，煤粉燃盡也更加困難；另外，三次風帶粉過多也致使排風機的磨損嚴重。熱力系統存在的主要問題是：給水溫度過低，低于設計值60-80，在同樣鍋爐出力下，致使燃煤量增加，爐膛蒸發吸熱量增加。燃煤量增加，致使磨煤機負擔加重，煤粉變得更粗更多，燃燒更差，排粉機和一次風道磨損更加加劇；入爐水溫度降低，加熱到飽和水的欠焓增大，致使爐膛蒸發吸熱量增加，燃
16、燒惡化致使爐膛出口溫度升高，減溫水量明顯增加，蒸汽溫度難以控制。空氣預熱器漏風嚴重也使得熱風和爐膛溫度降低，鍋爐效率下降，燃煤量增加，加劇產生前述的問題。6.2 建議的改造方案由于該鍋爐存在嚴重的系統性問題，不僅鍋爐本體和燃燒系統對新煤種的適應性不佳，制粉系統和熱力系統也存在嚴重的問題，另外對確定的新燃料貧煤的運行特性也需要逐步了解。因而為了較徹底地解決該鍋爐的復雜問題，需要循序漸進、先易后難實施治理。具體改造方案：1、將原有粗細粉分離器更換為性能更優的分離器。原粗細粉分離器性能較差，與原系統匹配性不佳，難以進行檢修處理，需要更換為新的性能有保障的分離器。該項工作可由我公司提供設計和技術指導，
17、由豐喜肥業自行完成施工。2、增設高壓加熱器，提高給水溫度。該項工作可由我公司提供設計和技術指導，由豐喜肥業自行完成施工。3、檢修空氣預熱器，必要時應該更換部分受熱面，以減小漏風量。該項工作可由豐喜肥業自行完成。4、一次風管道彎頭更換為防磨材料。該項工作可由豐喜肥業自行完成。5、燃燒器改造。根據確定的煤種設計出適合該煤種的燃燒器，從而保證鍋爐燃燒的安全經濟穩定運行,為鍋爐燃燒調整提供可靠的條件。6、完善燃燒調整的條件：更換二次風風門，將就地調節改造為控制室操作控制；增加一次風風粉混合物溫度監視，便于一次風調整。該項工作可由豐喜肥業自行完成。7、報價7.1燃燒器 合同總價 1550000 元含增值
18、稅和營業稅部分 其中： 價格備 注 設計費200000系統及設備制作設計 設備費930000燃燒器各噴口及相關煤粉濃縮器和風道 材料費180000包括保溫、制作部件、熱控系統材料費 拆除安裝費200000 含風道等附屬部件制作加工費及施工輔材 調試費0包括冷態和熱態調試 檢測費10000高合金材料檢測、焊接性能試驗 技術服務、培訓費30000負責進行調試到穩定燃燒，技術人員掌握備品配件、專用工具費免費提供專用工具設備到貨后的保管費廠內驗收后保管運雜費30000運雜費、保險費7.2分離器合同總價600000元含增值稅和營業稅部分 其中：設計費 150000元系統及設備制作設計 設備費 420000元 材料費 30000元。7.3加熱器合同總價300000元含增值稅和營業稅部分 其中：設計費50000元系統及設備制作設計 設備費 230000元 材料費 20000元。
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