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循环流化床锅炉节能增效改造小结

[日期:2016-11-01] 来源:《氮肥信息》2016年第10期  作者: [字体: ]


山东阳煤恒通热电厂现有2台高温高压、自然循环流化床锅炉,额定蒸发量240 t/h,额定蒸汽压力9.8 MPa,额定蒸汽温度540 ℃,设计给水温度215 ℃,排烟温度140 ℃,热效率86%90.5%。锅炉炉膛为膜式水冷壁结构,截面尺寸5280 mm×10240 mm,膜式壁、高温旋风分离器、返料器、流化床组成循环燃烧系统。过热器分三级布置,分别是低温过热器、屏式过热器、高温过热器,中间设两级喷水减温器。尾部烟道设三级省煤器和一二次风预热器。锅炉露天布置,运转层标高8 m,锅筒中心标高39.9 m

1.锅炉运行状况及存在的问题

锅炉在运行中主要存在以下问题:①在设计给水温度下,锅炉排烟温度高,全年平均排烟温度在150 ℃左右,夏季高温季节甚至超过160 ℃,排烟热损失大,降低了锅炉热效率;②锅炉出力不足,当负荷提高到220 t/h时,床温超过1050 ℃,接近灰变形温度,容易引起床层结焦,使锅炉不能达到额定负荷;③主汽温度偏低,低于设计温度10 ℃左右;④飞灰可燃物含量高,达到15%;⑤炉膛灰浓度低,炉膛差压只能达到500 Pa,循环灰量少。

2.原因分析

经过对煤质和运行工况的分析,认为锅炉存在上述问题主要有以下几方面的原因。

1)实际使用煤种与设计煤种存在差异。实际用煤与设计用煤的煤质数据如下(“/”前为设计值,“/”后为实际值,所有数值均为收到基):碳31.1%/59.89%,氢2.81%/2.66%,氧6.60%/2.83%,氮0.81%/0.92%,硫3.07%/1.44%,水分7.81%/5.81%,灰分47.80%/26.45%,挥发分31.70%/8.74%,低位发热量12.669 MJ/kg /22.58 MJ/kg 。由煤质分析可以看出,设计煤种属劣质烟煤,灰分、挥发分高,发热量低;而实际用煤属贫煤,灰分、挥发分低,发热量高,难燃烬。因此,在锅炉设计时,诸如传热系数、容积热负荷、物料循环倍率、受热面布置等与实际用煤并不匹配,导致各项运行数据偏离设计值。

2)炉膛容积决定了燃料在炉膛内的吸热量和停留时间,直接影响炉内温度水平。锅炉炉膛容积偏小,布置受热面相对较少,是床温偏高的主要原因。

3)省煤器传热面积偏小,是排烟温度偏高的主要原因。

4)过热器传热面积偏小,是主汽温度不能达标的主要原因。

5)旋风分离器的分离效率偏低,循环倍率低于设计值,循环物料量少,导致飞灰可燃物含量高;同时炉膛灰浓度低,降低炉内受热面传热系数,限制了锅炉带负荷的能力。

3.改造方案

1)省煤器改造。原省煤器分3段,每段256根换热管,总传热面积3228 m2,省煤器管采用光管,管子规格φ28 mm×4 mm。为降低排烟温度,在保持锅炉钢结构支撑系统和汽水连接管道不变动的情况下,将原省煤器光管管系更换为螺旋翅片管系,使省煤器换热面积增加约20%

2)高温过热器改造。高温过热器布置于尾部对流烟道,属对流式过热器,原共294根换热管,总传热面积983 m2,管子规格φ38 mm×5 mm。为提高主汽温度,在高温过热器蛇形管上部增加1个管圈,使换热面积增加120 m2,同时将出口集箱整体上移800 mm

3)屏式过热器改造。屏式过热器悬挂于炉膛上方,属半辐射式过热器,原屏式过热器共6片,每片26根换热管,总传热面积166 m2,管子规格φ42 mm×6 mm。为提高主汽温度,将每片屏式过热器换热管由26根增加到30根,使换热面积增加26 m2

4)水冷系统改造。增加水冷系统传热面积是降低炉膛温度的有效手段。原水冷系统除炉膛四周水冷壁、风室水冷壁外,在炉膛上方还布置了3片悬吊的翼型水冷壁,每片水冷壁管20根,管子规格φ60 mm×5 mm。为降低炉膛温度,避免高负荷时床层结焦,将翼型水冷壁下部向下加长2.9 m,并将管子增加到24根,增加传热面积62 m2

5)中心筒改造。锅炉物料分离系统采用高温旋风分离器,影响分离效率的因素很多,除旋风筒结构、粉尘粒径与浓度、分离器运行参数外,中心筒结构尺寸对分离器的影响也很大,直径越小,分离效率越高,但压力损失相应也增大。为提高分离效率,将原中心筒直径适当缩小,由2100 mm缩小为1900 mm,以提高循环倍率和炉膛差压。

4.改造效果

改造后,对2台锅炉进行72 h性能测试,以验证改造效果,具体情况如下:①在额定给水温度、不同负荷下,排烟温度在130140 ℃,与改造前相比排烟温度明显下降,下降幅度20 ℃左右;②炉膛差压明显提高,由改造前的400500 Pa提高到1030 Pa;③锅炉出力可以达到额定负荷,床温980 ℃,比改造前降低70 ℃;④飞灰可燃物含量10%12%,比改造前降低3%5%;⑤在额定给水温度和额定负荷下,主汽温度能够达到额定值。

通过一系列的技术改造,锅炉排烟温度高、出力不足、主汽温度偏低、飞灰可燃物含量高等问题得到了解决,锅炉各项运行数据达到设计值,热效率提高1.2%,全年节约煤炭折合标煤4500 t,达到了预期的改造目的。

                                       (山东阳煤恒通  徐勤辉)

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