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65t/h锅炉改烧水煤浆燃料的改造设计
发布时间：2013-06-06 07:44 来源：未知
1、引言
水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种新型洁净代油燃料。由于水煤浆可以和油一样输送、储存和燃烧，燃油锅炉的改造可基本利用原有设施，改造工作量少、灰渣处理简单，因而具有投资少、改造周期短等优点，是以煤代油的理想代用燃料。
浙江大学是我国最早研究水煤浆燃烧技术的单位，也是国家水煤浆工程技术研究中心，在我国水煤浆燃料的工业化应用领域走在了前列。2003年8月本公司与浙江大学热能工程研究所合作，对中国石化齐鲁股份有限公司橡胶厂2台65t/h中压燃油锅炉进行了改燃水煤浆燃料的改造设计，现已投入应用，各项技术参数能达到设计值。下面就改造设计作一些简单的介绍。
2、改造前情况及改造后性能参数分析
中国石化齐鲁股份有限公司橡胶厂(以下简称“橡胶厂”)2台65 t/h中压燃油锅炉为无锡锅炉厂产品，型号为F65/39 -Y，室内Ⅱ型布置。该锅炉于1973年6月制造，原设计为燃煤粉，锅炉到厂安装时按燃油考虑，安装后．一直燃用重油和渣油，于1976年12月投产。锅炉炉膛为矩形截面，尺寸为5945mm×5345mm，燃烧装置采用四角切圆方式，切圆直径为+600mm，布置两组8个油燃烧器。
原燃油锅炉的主要技术参数如下：
锅炉额定蒸发量65 t/h
额定蒸汽压力3.82MPa
额定蒸汽温度450℃
排烟温度140—160℃
锅炉热效率≥89%
给水温度104℃
冷风温度30℃
热风温度300—350℃
改造后的锅炉要求在燃烧水煤浆时锅炉性能保证如下：
锅炉出力65 t/h
主蒸汽压力3.82MPa
主蒸汽温度450℃
排烟温度≤155℃
锅炉热效率：燃烧胜利水煤浆时，设计热效率达89%以上。
锅炉改造设计的燃料特性如下：
(1)设计水煤浆燃料（见表1）
其他特性：重量浓度66%—68%；粘度(u)1200±200mPa．s；平均粒度40～50um;稳定性(无硬沉淀)2—3月。
(2)校核水煤浆燃料（见表2）
其他特性：重量浓度68%±2%;粘度u<1200mPa．s；灰熔点DT=1340℃；平均粒度<45um；稳定性（无硬沉淀）3月。
(3)橡胶厂送锅炉尾气
年平均量2700t；最大瞬时量l.Ot/h；低位发热量Q=14096kJ／Nm3。
3、燃料消耗量
锅炉改造后水煤浆消耗量如表3所示。
4、锅炉本体改造方案
本次改造的总体意图就是在保证锅炉安全可靠运行及锅炉性能参数的情况下尽量减少投资费用。根据橡胶厂提供的有关技术资料和提出的技术要求，我们对65 t/h锅炉改烧水煤浆燃料进行了热力计算。改造的2台65t/h锅炉虽然安装后一直燃油，但它的原始设计是燃煤粉的，所以这次改造的原始资料包括原煤粉锅炉的技术资料和后燃油锅炉的技术资料两个方面。通过对原始资料的分析和计算，确定了锅炉本体的改造方案，富通新能源主要生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
改造中锅炉总体结构基本不变。原设计煤粉炉中的运转层标高为7000mm，锅筒标高为20000mm，而在锅炉房现场燃油锅炉的运转层标高为6000mm．锅筒标高为19000mm。这次改造中保持运转层仍为6000mm，整个锅筒部分（含内件、吊装等）均不变，锅筒标高仍为19000mm；锅炉的整体构架不变；炉膛部分除与燃烧器和吹灰器相关部分作修改外，其余不变；受热面（过热器、减温器、省煤器、空气预热器）等也作相应改动；锅炉的尾部除尘增加了静电除尘器。
4.1炉膛改造方案
(1)根据水煤浆燃烧器组及燃气燃烧器的高度和宽度，对原水冷壁开口作相应改变；
(2)为了强化水煤浆着火，炉膛燃烧器区域布置18m2卫燃带，其中高度为860mm，厚度为50mm。采用连片布置，材料为碳化硅，卫燃带布置见图2；
(3)在燃烧器附近开设打焦孔，每组燃烧器开设两个打焦孔。根据橡胶厂提出的安装位置要求开设吹灰孔。
4.2燃烧器
在原燃烧器位置安装水煤浆燃烧器。设计燃烧器共5层，一次风2层，二次风3层，自上而下分别为上二次风、上一次风、中二次风、下一次风和下二次风。燃烧器四角切圆布置，切圆直径为∮600mm。两层一次风燃烧器中均布置水煤浆喷嘴，正常运行时投用8个水煤浆喷嘴。一台锅炉布置4个燃气燃烧器，由橡胶厂提供，布置在上二次风燃烧器喷口中。在4个下二次风燃烧器喷口里设置4个点火油枪，点火油枪由橡胶厂提供，点火油采用轻柴油。
锅炉启动时，处于下二次风喷口的点火油枪首先投用；锅炉运行到30%～50%负荷时，再逐个投入水煤浆燃烧器；待水煤浆能稳定燃烧时，停用点火油枪。燃用水煤浆时，锅炉最低负荷约为50%。
4.3水煤浆喷嘴
采用由浙江大学研制的撞击式多级雾化型水煤浆喷嘴。水煤浆喷嘴的主要技术参数如表4所示。当锅炉改造完成进行调试时，调节雾化蒸汽流量约为满负荷下水煤浆流量的25%。当锅炉正常运行时，即使锅炉负荷以及水煤浆流量发生变化，但雾化蒸汽的流量不变，仍然保持为满负荷下水煤浆流量的25%。
4.4受热面改造方案
根据热力计算，65t/h锅炉改燃水煤浆后，炉膛热负荷有所增大，炉膛出口烟温有所提高，要求的减温器调温能力加大，原使用的面式减温器的调温能力只有25℃，不能满足锅炉的性能要求。经与用户协商，采取更换面式减温器，同时把低温过热器管系的纵向排数由原来的10排改为8排，减温器最大调温能力为50℃。减温器集箱规格为+426mm×25mm，材质为20G/GB5310，传热面采用+16mm×3mm螺旋管。
根据热力计算，原锅炉的省煤器受热面保持不变，省煤器出口为非沸腾水。
用户根据锅炉的使用情况，要求在改造中更换上级空预器和中级空预器（下级空气预热器在以前的大修中已更换过）。根据热力计算，为了保证一定的热风温度和排烟温度，保持空气预热器几何尺寸不变，管子采用+40mm×1.5mm螺旋槽管。
改造后锅炉的热力计算汇总如表5。
4.5热风管道
从上级空气预热器出口至水煤浆四角燃烧器的一、二次风管进口属本次锅炉本体的改造范围。改造中充分利用了原有的热风管道，只把原来进油燃烧器的分叉风管进行了更换。
4.6吹灰和防磨
根据用户提供的吹灰器位置，负责在炉膛水冷壁区域预留吹灰孔。吹灰器系统由橡胶厂负责采购、安装和调试。
由于水煤浆含有10%左右的灰分，同时与煤粉炉比较，烟气流速有所提高。为了减少烟气对受热面的磨损，在省煤器入口的前两排直管上和弯头迎风面都设置防磨盖板，其中上级省煤器防磨盖板的材质为lCr20N114Si2，下级省煤器防磨盖板的材质为Q235 - AF。在更换的上级空预器和中级空预器烟气入口处均安装有防磨套管。
4.7其他改造
根据改造要求，对锅炉的操作平台、扶梯和部分管道等作相应改动。
5、烟风阻力计算
根据烟风阻力计算，锅炉全烧水煤浆时锅炉本体空气侧阻力（不含燃烧器阻力）为1435Pa，锅炉本体烟气侧阻力为1520Pa。燃烧器设计阻力为1500Pa，锅炉尾部电除尘器的阻力为50Pa。
考虑空气温度为20℃时，在满负荷下燃用胜利水煤浆所需的空气量为75440m3／h（取旺=1.2）。考虑排烟温度为150℃时，得到的烟气量为155485m3/h(取a=1.4)。
锅炉原有的引风机型号为Y4 - 73 - 11No.20D，风量为1660001T13／l1，风压为2050Pa;原有的鼓风机型号为G4 - 73 - 11No.16D，风量为90000m3/h，风压为3700Pa，基本满足改造锅炉的要求。
6、烟气露点
燃用胜利水煤浆时，考虑烟气中水蒸气、硫酸蒸汽和飞灰的影响，计算得到烟气露点为100℃左右。~锅炉改造设计中取用的排烟温度为155℃，一般不考虑下级空气预热器的低温腐蚀问题。
7、结束语
通过实际运行，改造后锅炉的各项技术参数能达到设计值，而且投资少，改造周期短。值得引起注意的是锅炉的吹灰系统，应针对不同受热面的不同特点，建立合理的吹灰周期，同时也要加强重点部位的局部吹灰，以保证锅炉安全可靠地运行。
