220t/h循环流化床锅炉达标提效改造实践

静jing

220t/h循环流化床锅炉达标提效改造实践

与常规燃烧方式相比，循环流化床（CFB）锅炉具有很多优点。特别是CFB锅炉技术在商业化运行过程表现出的环保优势使得其发展速度较快。早期CFB锅炉多采用引进技术制造生产，由于国内外煤种差异，CFB锅炉在快速发展过程暴露出的问题未及时改进，使得实际运行的CFB锅炉普遍存在效率低、可靠性低和安全性等问题。

本文针对某台220t/h  CFB锅炉在运行过程暴露出的出力不足、运行床温高、漏风大、屏式过热器爆管，锅炉效率低等问题进行了达标提效改造。

1        锅炉及其辅助系统简介
1.1        锅炉状况
河南晋煤天庆煤化工有限责任公司热电配套的4台CFB锅炉（型号为YG-220/9.8-M6型）。锅炉为单汽包、自然循环，整体为π型布置，采用膜式水冷壁炉膛，绝热旋风分离器，水冷回料腿、U型返料器。尾部烟道内布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器。炉膛下部为布风装置， 布风装置布置有耐热钟罩式风帽。
6片屏式过热器布置在炉膛内作为二级过热器，每片屏式过热器内的受热面分为2组、采用串联布置，即蒸汽流动方向同时有向上和向下2种方向。
省煤器为支撑结构，每组省煤器宽度包括两根通风支撑梁。空气预热器采用管式、立式结构且2级布置。上级空气预热器为二次风空气预热器，下级空气预热器为一级空气预热器。
锅炉技术参数见表1，锅炉设计煤种为晋城无燃煤见表2，锅炉总图见图1。

表1  锅炉技术参数

表2  锅炉设计煤种

1.2锅炉辅机
1.2.1引风机
每台锅炉设置2台引风机，其技术参数见表3。

表3  引风机技术参数

1.2.2一次风机
每台锅炉设置一台一次风机，其技术参数见表4。

表4  一次风机规范

1.2.3  二次风机
每台锅炉设置一台二次风机，其技术参数见表5。

表5  二次风机规范

1.2.4 其 他
锅炉烟气净化系统包括SNCR脱硝系统、电袋除尘器和氨法脱硫系统。
为了提高锅炉运行周期，已经对炉膛水冷壁管进行喷涂。

2 存在的问题及分析
2.1锅炉床温高，出力不足
以1号炉为例，锅炉运行的最高负荷为约200t/ h，对应锅炉运行床温1010℃。初步分析认为，由于锅炉使用无烟煤，为了提高燃烧效率布置受热面偏少，分离器效率低，使得锅炉床温较高。
2.2尾部烟道及除尘器漏风较大，引风机出力相对不足
由于锅炉床温较高，使得炉内运行氧量偏高；同时由于锅炉空气预热器漏风及尾部烟道结构不合理，造成尾部烟道漏风较大，使得引风机相对不足。改造前委托专业机构进行了专项测试，试验结果表明高温过热器和低温过热器漏风率18%，省煤器漏风率4.6%，空气预热器漏风率13.5%，除尘器漏风率0.3%。
2.3风室漏渣，风帽结构不合理
锅炉运行过程经常发生风室漏渣，风帽脱落和风帽磨损现象，这些问题增加了停炉后的维护工作量。
2.4屏式过热器受热面变形和过热爆管频繁
原锅炉屏式过热器结构设计不合理，同一片过热屏中存在2种不同蒸汽流向，蒸汽上行和下行的受热面温度不同，使得屏式过热器变形较为严重。
另外，锅炉在运行过程因化工系统负荷变化和辅机故障等原因，存在蒸汽流量大幅度波动的情况，这使得过热器壁温变化较大。理论分析计算表明过热器蒸汽流量变化在极端工况下流量偏差达到7%，使得壁温较高，经常出现爆管。委托专业机构进行屏式过热器爆口材质分析，分析结果表明氧化皮厚度达到0.4mm，过热器管材存在过热。
2.5分离器及回料器结构不合理
锅炉运行数据表明，炉膛稀相区压差较低约200Pa，说明炉膛内循环灰量较小；根据锅炉分离器结构尺寸，计算发现分离器入口烟气流速偏低；较低的流速虽然有利于降低阻力，但是会增加床温， 降低锅炉带负荷能力。
回料器风室在运行过程中也出现漏渣；通过对同类型锅炉回料器的风帽结构进行分析，发现风帽开孔率较高；结构不合理。
2.6受热面磨损较为严重
由于锅炉年运行小时数7000h以上，加上负荷率高于80%以上，无烟煤硬度相对较大，炉膛内水冷壁和耐火材料界限上的受热面较为严重。通常锅炉连续运行时间3个月左右。

3 改造方案
由于化工系统产能增长对蒸汽产量的需求有所增加，有必要对锅炉进行达标提效改造。在对锅炉专项试验的基础，根据多方讨论确定了锅炉达标提效改造技术方案。
3.1锅炉出力改造
3.1.1水冷屏改造
拆除原有3组新水冷屏。在原有水冷屏位置上布置3片受热面较大的水冷屏。考虑水冷屏管内的水循环安全性，进行了水动力计算。同时，延长炉外水冷屏对应的下降管，形成完整的水循环回路。
3.1.2  屏式过热器改造
由于增加了蒸发受热面，为了保证主蒸汽温度，去除原炉内已经变形和氧化的过热屏，新增加6片过热屏。同时为了适应化工系统的工况变化情况，改造中增加了过热屏的面积，将原有过热器材质改造为T91。
3.2主循环回路关键部件改造
3.2.1炉膛布风装置改造
对布置在布风装置上1266个风帽进行改造，新型风帽结构设计独特，能够有效防止漏渣，阻力均有，便于检修。
3.2.2回料器布风装置改造
更换回料器的布风装置，提高流化和返料质量，减少风室漏渣。
3.2.3分离器入口烟道及中心筒改造
为了提高锅炉旋风分离器效率，降低锅炉床温，增加主循环回路的循环灰量，改造中提高了分离器入口烟道烟气流速。同时对中心筒进行改造， 采用偏心布置。
3.3尾部烟道漏风改造
根据漏风试验测量结果，对高温过热器膨胀节进行治理，改造原有膨胀节结构，采用小管道膨胀结构代替大膨胀结构。对原有省煤器支撑梁与护板之间由于膨胀量不一致导致的烟道开裂，本次改造增设了采用膨胀节来提高密封性能。
3.4受热面防磨改造
防磨装置改造中在水冷壁上增加了水平布置的防磨挡板以及垂直布置的防磨侧板。对炉膛上部水冷屏以及耐火材料交界处受热面进行了喷涂处理。

4 改造效果
改造后锅炉主要性能指标大幅度改善，具有超负荷能力。改造后的试验结果表明，锅炉最高负荷能够达到245t/h以上；锅炉主要参数达到设计值。改造后SNCR脱硝系统的氨水耗量下降50%；空气预热器出口氧量由9.8%降低5.5%；引风机电耗也有大幅度下降。
通过近1年观察，受热面年磨损速率小于0.1mm。锅炉连续运行天数240天以上；风室无漏渣，布风均匀，流化良好。改造前后锅炉主要运行参数对比见表6。

表6 改造前后主要运行参数对比

内容来源：循环流化床发电