1、XX丰喜（肥业）XX分公司130t/h锅炉改造的可行性研究1 前言XX丰喜（肥业）XX分公司130t/h锅炉运行至今，锅炉负荷最高只能达到110吨，平时也就维持在90-100吨之间，。排粉风机风叶、风壳磨损严重，一次粉管磨损导致补焊频繁，经常是两三天就会漏粉，整台锅炉煤耗电耗都很高。为了寻找这些问题的原因，进行了现场设备考察、冷态通风试验和热态调试试验，通过试验确定了问题的原因。为此提出下一步的工作方向，从而彻底解决锅炉存在的问题。2 设备简介丰喜肥业130t/h煤粉锅炉由四川锅炉厂生产，设计适用为烟煤。丰喜肥业2006年在外省收购该旧锅炉，并在厂区重建，重建主要重新配置了制粉系统，由直吹式乏2、气送粉系统改为钢球磨中储式热风送粉系统，燃用煤种改为混煤，大约75%的当地无烟煤和25%的烟煤。计划以后使用的煤种确定为贫煤，热值在53005400kcal/kg，干燥无灰基挥发份含量为15%左右。锅炉重建后的资料大多不详，现有资料仅供参考。锅炉的原设计资料如下：130t/h锅炉为自然循环锅炉，采用型布置，单锅筒，全悬吊固态排渣，制粉系统为直吹式乏气送粉系统，本锅炉采用两侧墙布置的直流燃烧器，炉膛水冷壁采用膜式壁，省煤器和空气预热器均为两级，支承在尾部钢架上。空气预热器为管式立式布置，钢架采用全钢结构，按7级地震，露天布置设计。炉墙采用敷管炉墙和轻型炉墙结构。锅筒内的汽水分离采用旋风分离和钢丝3、网分离器，集中下降管。两级过热器之间采用面式减温器，由于电厂所处位置海拨高度达2420mm，如果尾部对流受热面烟速按常规选取，则可能造成此段受热面的严重磨损。因此，在设计中适当增大受热面的烟气流通面积，以降低烟速，减轻磨损。同时，相应增加传热面积，这样既保证锅炉长期稳定运行，又能让排烟温度满足要求，达到锅炉预定热效率。锅炉设计煤种特性如下：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灰份变形温度T1=1250 t2=1321 t31397蒸汽品质、给水品质应符合4、水电部修订的GB12145-89（火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准）2.1锅炉规范额定蒸发量：130t/h； 锅筒工作压力：4.2MPa过热蒸汽压力：3.82 MPa； 过热蒸汽温度：450 给水温度160； 热风温度：350；排烟温度：141.7； 锅炉效率：90.79%燃煤消耗量；19980kg/h； 2.2炉膛及水冷壁炉膛横截面积为63006300的正方形，炉膛高度为15.576m，炉膛中心容积为626.17m3,直流燃烧器布置在炉膛的两侧墙上 ，炉膛四周布满605节距为80mm的光管与安装焊成的膜式水冷壁，形成一个完全封闭的炉膛竖井。为改善炉内烟气的流通和对流面的磨损，后水冷壁上5、部设计成折焰角，折焰角伸入炉膛176mm，与炉膛角度28。界区集箱内与直管连接处装有节流阀，以使变管与直管达到合理的流量分配，后水冷壁上部之间的管子在炉膛出口处拉稀形成凝渣管 ，前后水冷壁在炉膛下部向内弯曲形成冷灰斗。前后和两侧水冷壁有三个独立的循环回路。四根32514的集中下降管，下墙均接有32525的集箱，每只集箱引出六根1338的顶部连接管将汽水混全物引入锅筒。整个水冷壁用钢性梁连接成钢性吊持式结构，整个水冷系统向下自由膨胀。燃烧器外壳与水冷壁向下膨胀，燃烧器中心向下膨胀量约为44mm。设计院在设计风粉管道时应考虑向下膨胀时影响。根据运行和检修的需要，在水冷壁上装设有看火孔，打焦孔、测试6、孔、防爆门及火焰检测孔等必要的门孔装置。整个炉膛水冷壁的重量全部通过上集箱用吊杆悬吊于顶板梁上，后水冷壁则通过其引出管悬吊于顶板梁上。2.3过热器过热器为对流型，两级布置，汽温调节采用给水面式减温装置。蒸汽流程：饱和蒸汽自锅筒顶部由10根1086管子引入第一级过热器进口集箱子 顶棚管和第一级过热器 面式减温器 第二级过热器 集汽集箱。顶棚管和第一级过热器由383.5 20#钢管制造，共61排，混流布置，第二级过热器由423.5的12Cr1MnV钢管制造，共62排，顺流布置。2.4省煤器及空气预热器省煤器及空气预热器均为双级布置，上下级省煤器均为一个组件，省煤器蛇形管用323的 20#钢管制造，7、共61排，错列布置。在每组件上面和两侧靠护板处管子均装有防磨盖板，弯头上装有防磨罩，蛇形管用支架固定在空心梁上，空心梁支承在尾部竖井的前后侧省煤器护板上。上级省煤器烟速2-8.6m/s，下级省煤器烟速2-7.2m/s。空气预热器为管式立式布置，上级为一个行程，下级为两个行程，上级空气预热器管箱高度为3028mm，考虑到低温引起的局部腐蚀，将最下面的一个行程设计成单独的管箱，以便检修更换。下级两管箱高度分别为2478mm，2228mm，上下级均用401.5的管子。为了防止烟气冲刷对管子的磨损，在每个管箱上部装有200mm长的防磨短管，安装时短管间浇灌耐火材料。上下级空气预热器及上下级省煤器均支承8、在尾部钢架上，各部分之间均留有足够的检修空间。2.5燃烧设备本锅炉采用侧式布置燃烧器，放置在两侧墙近角处，四角射流在室内形成一直径为450mm的假想切圆，根据对燃烧成份及灰渣特性的分析，该设计采用一、二次风间隔布置，使看火后二次风能更快的混入，本锅炉采用微负压悬浮燃烧。燃烧器设计特性如下：风 率 %风 速 m/s占二次风的比例%一次风2527上二次风18.415020次上二次风15.584522中二次风15.584522下二次风21.245030煤粉粒度 H90=18%点火油枪，主要在锅炉启动时使用，应用它来点燃主燃器。此外，锅炉低负荷时，也用它来稳燃或作为辅助燃烧设备。本锅炉用点火油枪 煤粉9、的点火方式。2.6锅炉范围内管道阀门及仪表锅炉为单母管给水。给水经操纵台有三套给水管，一路为PN10，DN150，一路为PN10，DN100，一路为PN10，DN20，在正常情况下使用DN150管路，如DN150调节阀出故障则改为DN100管路运行，生火启动时用DN20管路。给水经操纵台后，一部分作为减速水进入面式减温器内，减温水量由DN100调节阀，DN100电动调节阀及截止阀调节。然后返回给水混合集箱，与另一部分混合后一起进入省煤器入口集箱。再循环管是连接锅筒与省煤器入口集箱的管路，作为生火时保护省煤器之用。在集汽集箱上装有两只PN10脉冲安全装置。其中一只安全阀的冲量取自锅筒，该安全阀作10、为工作安全阀使用，另一只安全阀的冲量取自集箱本身，该安全阀作为备用安全阀使用，控制安全阀的开启压力低于工作安全阀的开启压力。生火排汽阀门采用两只PN10，DN100的截止阀串联，分别用电动和正齿轮传动装置操作。锅炉生火时，正齿轮传动的截止阀处于常开状态。紧急放水阀PN10，DN50应放置在运转层操作室附近，以便遇紧急事故时操作。3.试验目的及项目3.1 试验目的通过冷热态调整试验确定一次风，二次风，三次风的特性和锅炉存在问题的原因，从而为锅炉的改造提供必要的依据。3.2 试验项目3.2.1一次风特性；3.2.2二次风特性； 3.2.3三次风特性；3.2.4排粉机风量特性；锅炉的燃烧特性；空预器11、特性。4 摸底试验试验结果如下：燃烧器设计特性如下：设计值风速 m/s试验值三次风5018.731.2上二次风4529.742.9中二次风4525.630.5一次风2728.938.2一次风2728.938.2下二次风5030.538.5甲排风机风量3500024411乙排风机风量3500034073空预器漏风率14.61%试验分析从风速特性看，一次风速度为28.938.2m/s,高于设计值27m/s;下二次风速度为30.538.5 m/s低于设计值50 m/s；中二次风速度三次风速度25.630.5 m/s低于45 m/s；上二次风速度29.742.9 m/s低于45 m/s；三次风速度1812、.731.2 m/s低于50 m/s。从排粉机特性试验看，甲排风机风量为24411 m/h低于设计值35000 m/h；乙排粉机风量为34073 m/h接近于设计值35000 m/h。空预器漏风率为14.61%远远高于设计值。5.调整试验 根据摸底试验的结果，进行了调整试验，试验结果如下：燃烧器设计特性如下：设计值风速 m/s调整试验值试验值三次风5018.731.2上二次风4533-4529.742.9中二次风4529-3425.630.5一次风27253528.938.2一次风2725-3528.938.2下二次风5034-4230.538.5甲排风机风量350002441124411乙排13、风机风量350003407334073空预器漏风率14.6114.61%煤粉粒度 H90=18%调整试验目的就是根据摸底试验的结果，将一次风速度降低3m/s,二次风速度提高3m/s,调整后虽然飞灰和灰渣含碳量有所降低，由于给水温度远远低于设计值，减温水量明显增加，气温难以控制。其次在相同负荷下给煤量明显增加导致磨煤机出力增加，煤粉细度明显增加，因此导致排风机磨损严重。同时导致三次风带粉量增加（虽然三次风速度不高）磨损严重。锅炉出口含氧量达到6%，满足锅炉风量要求，经过调整飞灰和灰渣含碳量有所降低，但是由于设备缺陷只能继续局部调整。6试验结果分析和改造方案建议6.1 锅炉现存问题的原因分析该锅炉14、燃烧系统、制粉系统和热力系统存在较严重的问题。燃烧系统存在的问题主要表现为：首先，锅炉原设计为燃烧烟煤，虽然改燃混煤后对制粉系统进行了相应改造，但由于炉膛燃烧区截面热负荷和炉膛高度设计较低，燃用挥发份较低的煤种后必然使炉膛温度降低，燃煤不易燃尽，燃烧稳定性较差。其次，锅炉燃烧器性能和风道配风设计不佳，不适应所燃煤种，燃烧器磨损和烧损严重，燃烧稳定性不好，致使燃烧调整缺乏必要的基础，调整手段受到很多限制，比如表现为配风优化调整时，燃烧不稳、炉膛出口温度异常升高。该锅炉制粉系统存在的问题主要表现为：粗细粉分离器性能差。粗粉分离器性能差致使磨煤机制得的煤粉粒径过粗，细粉分离器性能差致使三次风带粉严重15、。煤粉颗粒粗致使燃烧火焰中心推后，燃烧器因磨损严重性能变得更差，最终带来燃烧不稳，煤粉不易燃尽、锅炉出口烟温偏高，过热器易超温等问题；三次风带粉严重造成炉膛燃烧区热负荷分配失衡，下部燃烧份额减少、上部三次风进风区燃烧份额增大，火焰中心上移，致使不仅燃烧稳定性变差，煤粉燃尽也更加困难；另外，三次风带粉过多也致使排风机的磨损严重。热力系统存在的主要问题是：给水温度过低，低于设计值60-80，在同样锅炉出力下，致使燃煤量增加，炉膛蒸发吸热量增加。燃煤量增加，致使磨煤机负担加重，煤粉变得更粗更多，燃烧更差，排粉机和一次风道磨损更加加剧；入炉水温度降低，加热到饱和水的欠焓增大，致使炉膛蒸发吸热量增加，燃16、烧恶化致使炉膛出口温度升高，减温水量明显增加，蒸汽温度难以控制。空气预热器漏风严重也使得热风和炉膛温度降低，锅炉效率下降，燃煤量增加，加剧产生前述的问题。6.2 建议的改造方案由于该锅炉存在严重的系统性问题，不仅锅炉本体和燃烧系统对新煤种的适应性不佳，制粉系统和热力系统也存在严重的问题，另外对确定的新燃料贫煤的运行特性也需要逐步了解。因而为了较彻底地解决该锅炉的复杂问题，需要循序渐进、先易后难实施治理。具体改造方案：1、将原有粗细粉分离器更换为性能更优的分离器。原粗细粉分离器性能较差，与原系统匹配性不佳，难以进行检修处理，需要更换为新的性能有保障的分离器。该项工作可由我公司提供设计和技术指导，17、由丰喜肥业自行完成施工。2、增设高压加热器，提高给水温度。该项工作可由我公司提供设计和技术指导，由丰喜肥业自行完成施工。3、检修空气预热器，必要时应该更换部分受热面，以减小漏风量。该项工作可由丰喜肥业自行完成。4、一次风管道弯头更换为防磨材料。该项工作可由丰喜肥业自行完成。5、燃烧器改造。根据确定的煤种设计出适合该煤种的燃烧器，从而保证锅炉燃烧的安全经济稳定运行,为锅炉燃烧调整提供可靠的条件。6、完善燃烧调整的条件：更换二次风风门，将就地调节改造为控制室操作控制；增加一次风风粉混合物温度监视，便于一次风调整。该项工作可由丰喜肥业自行完成。7、报价7.1燃烧器 合同总价 1550000 元含增值18、税和营业税部分 其中： 价格备 注 设计费200000系统及设备制作设计 设备费930000燃烧器各喷口及相关煤粉浓缩器和风道 材料费180000包括保温、制作部件、热控系统材料费 拆除安装费200000 含风道等附属部件制作加工费及施工辅材 调试费0包括冷态和热态调试 检测费10000高合金材料检测、焊接性能试验 技术服务、培训费30000负责进行调试到稳定燃烧，技术人员掌握备品配件、专用工具费免费提供专用工具设备到货后的保管费厂内验收后保管运杂费30000运杂费、保险费7.2分离器合同总价600000元含增值税和营业税部分 其中：设计费 150000元系统及设备制作设计 设备费 420000元 材料费 30000元。7.3加热器合同总价300000元含增值税和营业税部分 其中：设计费50000元系统及设备制作设计 设备费 230000元 材料费 20000元。