由华中理工大学煤燃烧国家重点实验室提供改造方案设计,广西节能研究设计院提供施工设计,经广西第一工程安装公司现场施工安装,将广西河池化工股份有限公司的一台35 t/h煤粉锅炉(如图1所示)改造成为40 t/h循环流化床锅炉(如图2所示),现己通过验收,投入正常运行。
改造后的锅炉具有如下特点:a.与35 t/h煤粉锅炉一样,呈典型的Ⅱ型布置形式.b.燃烧室由一个下部大粒子床和上部小粒子床组成.c.为简化结构、降低造价,保证蒸发量,采用有埋管受热面的循环床.d.为减少占地面积,采用下排气旋风分离器,布置在水平烟道和尾部烟道相连接的转向室.e.采用流化密封送灰器,具有自调节功能,负荷变化,也不需调节送灰风量,富通新能源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木屑生物质颗粒燃料。
1、改造设计方案
本项目是在尽量利用原有设备的情况下,结合大修计划进行的。
1.1改造后的锅炉参数
额定蒸发量40 t/h;过热蒸汽参数450℃,3.82 MPa;给水温度105℃;锅炉排污率3%;冷空气温度20℃。
1.2改造后锅炉所使用的煤种
造气炉渣、贵州无烟煤屑和本地劣质煤以30:40:30的质量比组成的混煤.其工业分析结果为:水分4.36%;挥发分8.23%;灰分28,98%;含碳量58.03%;低位发热量22 562kj/kg.煤的堆积密度1. 41 g/cm3,入炉煤的粒径分布如表1。
1.3锅炉改造前后受热面的调整
保证改造后锅炉能达到所要求的参数,经热力计算,锅炉各部分的受热面要作适当的调整,改造前后各部分受热面S1和S2如表2所示。
1.4改造技术要点
根据煤种资料以及热力计算结果,拟采用以下改造措施:
a.燃烧室下部的冷灰斗拆除,增加布风装置.
b.增加床下油预燃室,以便油点火启动.
c.维持原煤粉炉上部截面不变,用以降低悬浮段烟速,使煤粒在炉内有足够的停留时间和维持较高的温度,确保良好的燃烧效果。
d.在水平烟道与尾部烟道的连接处,采用华中理工大学煤燃烧国家重点实验室开发设计的中温下排气旋风分离器收集飞灰,并通过流化密封送灰器送入床内循环燃烧,以提高燃烧效率。
e.为了能布置足够的省煤器受热面和降低烟速以减少对受热面的磨损,将K4柱向后移500mm;其余支撑钢架不变.汽包标高不变。
f.受热面的防磨措施:增加埋管的厚度,采用+60×10的锅炉钢管,并在其长度方向迎风面的一定角度内焊上防磨肋片;过热器迎风面和弯头部分加装防磨套管;在省煤器进口处加装防磨栅格网、并将其弯头部分埋入炉墙中等措施来减少锅炉运行过程中受热面的磨损。
2、锅炉的启动运行
2.1 点火前的冷态实验
锅炉改造完毕后,经正常的烘、煮炉后,就可进行玲态试验,以确定布风板的阻力和料层压降,其结果如图3和图4所示从图中看出:运行时每100 mm料层压降为1.02kPa,从而为锅炉点火启动后的正常操作提供依据。
2.2点火启动与床料的温升
因改造后的锅炉布风床面较大(维持原煤粉锅炉底部不变),故布风床由两个分床(点火床和非点火床)组成,采用单床点火启动,有利于节省点火用油量和减少点火启动时间,在点火过程中,必须待点火床运行正常后,方可进行非点火床的并床,且井床时,预燃室油枪不退出,以防点火床所产生的热量不足以使非点火床正常温升时补充能量.其点火床温升靠曲线如图5所示,由图可见:点火温升正常,煤的着火温度为536℃,在536℃以前料层温升靠油燃烧产生的热量来加热料层,在536℃以后主要由煤燃烧产生的热量加热料层,因而温升速率快,出现了图中的拐点。
2.3锅妒的正常运行由于准备充分,锅炉点火做到了一次成功,待返料系统投入运行后,锅炉随即转入正常运行.经河池地区锅检所热工测试表明:额定负荷测试结果为40.5t/h,过热蒸汽压力平均为3.54 MPa,过热蒸汽温度平均为437℃,锅炉热效率达84.8%,超额定负荷能力为20%.最大瞬时蒸发量可达49.5t/h.尾部烟气分析结果为:O2 8.6%, CO2 10.9%,00114×10-6, N0 285×10 6,粉尘排放达标.经连续运行30 d后检查,锅炉磨损部位无明显的磨损情况,防磨措施是十分有效的.因此锅炉改造是很成功的。
3、改造后的经济效益和环保效益
改造后的锅炉与原锅炉相比,热效率可提高5%~10%:由于燃用造气炉渣(热值平均为2333.7K/K),仅此一项每年可节省标煤4 896 t(按年运行7 200 h计);可消耗本厂造气筛分下来的无烟煤屑;年节电量2.88×106 kWh,年节省运行费用可达420万元;此外,煤粉炉改为循环流化床锅炉后煤燃烧后所排放的污染物减少,所带来的环保效率也是较好的。