用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)改造35th燃油鍋爐

用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)改造35t/h燃油鍋爐張世紅王賢華1，汪小青2徐旺喜2（1.華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室武漢430074 2.江漢油田管理局武漢430000功經(jīng)驗，并對用CFBC技術(shù)改造鍋爐時應(yīng)遵循的原則進(jìn)行了討論。

　　關(guān)鍵固燃油鍋爐改造；流化床燃燒技術(shù)1前言循環(huán)流化床燃燒CFBC肢術(shù)有兩個突出的優(yōu)點：其一，能利用劣質(zhì)燃料，并能適應(yīng)燃煤揮發(fā)分和熱值較寬范圍的變化其二能在燃燒過程中實現(xiàn)S2的經(jīng)濟控制。隨著我國環(huán)境法規(guī)的嚴(yán)格實施和電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整通過引進(jìn)、消化、吸收，電力工業(yè)中循環(huán)流化床鍋爐的大型化已有長足的進(jìn)步。但在其他工業(yè)領(lǐng)域，為適應(yīng)煤種多變和降低污染物排放的需要，將中小型鍋爐改為CFBC方式，仍然是一個緊迫的任務(wù)。

　　將其他燃燒形式的鍋爐改為CFBC形式，要針對鍋爐結(jié)構(gòu)和燃煤的特點，設(shè)計怡當(dāng)?shù)募夹g(shù)路線和分離器的形式1.華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室已將電力、化肥、化工等行業(yè)的數(shù)十臺煤粉爐、鏈條爐、！參加此改造項目的人員還有華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室的林志杰、伍蔚恒、黃琳；江漢油田管理局的陳交順、雷進(jìn)杰、于慶友、肖佳彬、張翔。

　　旋風(fēng)爐、油爐改造為燃煤流化床鍋爐。2000年秋，我們?yōu)榻瓭h油田某廠設(shè)計的由燃油鍋爐改造而成35t/hCFBC鍋爐投運經(jīng)過一年的運行考驗，改造已芫全達(dá)到改造目標(biāo)。這是我國第一臺由燃油鍋爐改造成功的2江漢油田某廠燃油鍋爐的特點及改造要求江漢油田某廠燃油鍋爐于1993年投運燃用油田自產(chǎn)的重油。該爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的煤粉鍋爐改型中壓燃油鍋爐，自然循環(huán)型布置，重型爐墻，爐膛結(jié)構(gòu)和尺寸與同容量煤粉鍋爐基本一致。由于燃油價格的上漲<油田管理局決定將其改為燃煤流化床鍋爐。

　　鑒于油田所處的流沙層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，用戶提出改造后鍋爐現(xiàn)有基礎(chǔ)冰泥柱、梁）不得改變，而且不得添加新的基礎(chǔ)構(gòu)件；燃用平頂山煙煤為33.5%，"Dw為20934kJ/kg；采用環(huán)錘式破碎機，入爐煤粒徑保證小于13mm，小于1mm顆粒份額不小于302；改造后循環(huán)流化床鍋爐在額定溫度和壓力下，要保證出力達(dá)3主要改造措施由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不能變動，升高汽包受到鍋爐房限制，而且還會大幅度增加改造投資媒燃燒國家重點實驗室經(jīng)過與用戶協(xié)商和反復(fù)的方案論證，設(shè)計了床下熱風(fēng)點火、大小粒子疊加循環(huán)、中溫旋風(fēng)分離器上排氣）與流化密封送灰器組成飛灰循環(huán)系統(tǒng)的改造方案。

　　改造后鍋爐仍將保持單鍋筒、自然循環(huán)、鍋爐典型！型布置、鋼架結(jié)構(gòu)、重型爐墻的基本面貌，鍋爐基礎(chǔ)、橫、縱向立柱、鍋筒及內(nèi)部裝置和外圍構(gòu)件、鍋筒開孔位置及數(shù)量、減溫器、各處爐墻結(jié)構(gòu)等都沒有改變。變動的部分主要有：①拆除了原一次風(fēng)系統(tǒng)和重油燃燒系統(tǒng)增加了床下熱風(fēng)點火系統(tǒng)添加了由布風(fēng)板、等壓風(fēng)室和風(fēng)道等組成的布風(fēng)系統(tǒng)；③對原爐冷渣斗部分進(jìn)行改造，使?fàn)t膛形成新的倒錐型結(jié)構(gòu)％添加埋管受熱面，與調(diào)整后的前墻水冷管形成一個水循環(huán)回路；⑤對兩側(cè)墻及后墻的水冷受熱面和下降管進(jìn)行了調(diào)整'減少高、低過熱器受熱面（拆除已經(jīng)損壞的省煤器和空預(yù)器添置新的省煤器和空預(yù)器）在一級省煤器后；將煙氣引出添加由旋風(fēng)分離器、立管、流化密封送灰器等組成的飛灰分離和回送系統(tǒng)。

　　主要改造措施如下：a）采用大小粒子疊加循環(huán)燃燒技術(shù)為適應(yīng)寬篩分煤粒的燃燒需要，將爐膛上部稀相區(qū)的橫斷面設(shè)計與燃油爐一樣。這樣由高速氣流攜帶從濃相區(qū)進(jìn)入稀相區(qū)的粒子，由于煙氣速度大為降低而使較大尺寸顆粒分離出來，并沿爐膛四壁附近向下流動從而形成大粒子的循環(huán)燃燒而從爐膛逃逸的細(xì)粒子在后部被高效分離器分離回收，并經(jīng)送灰器進(jìn)入爐膛再燃形成小粒子的循環(huán)燃燒。

　　a）在濃相區(qū)布置怡當(dāng)?shù)穆窆苁軣崦嬗捎阱仩t基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不能改變爐膛升高存在困難，若將改造后的鍋爐設(shè)計成快速床的模式是不經(jīng)濟的。

　　如果不布置埋管受熱面，就要求在尾部煙道布置較多的省煤器受熱面，但是本燃油鍋爐的尾部煙道截面比燃煤鍋爐小近三分之一，在尾部煙道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，要比一般同容量的循環(huán)流化床鍋爐布置更多的省煤器受熱面是十分困難的。而且鍋爐燃煤熱值較高的粒子占的份額大，客觀上也需要在爐膛下部怡當(dāng)布置埋管受熱面，實踐也證明，我國設(shè)計、投運的35t/h循環(huán)流化床鍋爐帶埋管的負(fù)荷特性明顯好于無埋管的。

　　a）采用怡當(dāng)?shù)臓t膛結(jié)構(gòu)并調(diào)整受熱面與之匹配為了改善沿爐膛高度粒子濃度的分配，將較多的粒子帶入稀相區(qū)燃燒，在爐膛下部采用“V”型結(jié)構(gòu)，爐膛前后墻在lm高直段的基礎(chǔ)上以與水平方向成70*的夾角向外伸展，以保證在較高范圍內(nèi)，煙氣能保持較高的速度。

　　a）采用中溫上排氣旋風(fēng)分離器由于爐膛基礎(chǔ)不能變動，在爐膛外加臥式旋風(fēng)分離器、在爐膛與尾部煙道之間加常規(guī)高溫旋風(fēng)分離器的改造方案都無法實現(xiàn)。我們的專利產(chǎn)品下排氣中溫旋風(fēng)分離器用于改造“n”型布置的鍋爐十分方便，但燃油鍋爐尾部豎井深度不能滿足布置下排氣旋風(fēng)分離器的需要。經(jīng)過計算在一級省煤器將煙氣溫度降到5000后，采用中溫旋風(fēng)分離器的方案是可行的。分離器布置在爐膛后墻與尾部煙道前墻之間的空間中。a）采用流化密封送灰器與“L”閥等送灰器相比，流化密封送灰器運行穩(wěn)定，能夠自動適應(yīng)符合變化的需要。a）采用螺紋管省煤器為了在尾部煙道較小的空間內(nèi)布置足夠的省煤器采用三級螺紋管省煤器替換現(xiàn)有的光管省煤器。a）適當(dāng)調(diào)整過熱器受熱面由于循環(huán)流化床飛灰濃度大于燃油鍋爐，傳熱系數(shù)高，因而需將現(xiàn)有過熱器受熱面適當(dāng)減少。a）采用熱風(fēng)床下點火這種點火方式成功率高大大降低勞動強度節(jié)省點火成本而且可以部分利用燃油管路系統(tǒng)和儲、控設(shè)備。

　　改造后鍋爐于2000年9月一次點火投運成功，鍋爐運行穩(wěn)定，飛灰循環(huán)正常。在面式減溫器開度40%~70%，蒸汽溫度能穩(wěn)定在450（，濃相區(qū)溫度約950（，爐膛出口溫度約800（，鍋爐負(fù)荷可在33t/h~38t/h范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，鍋爐熱效率達(dá)到80%.證明對燃用較高揮發(fā)分的煤用中溫分離器是成功的。但是，匕較其他新設(shè)計的CFBC鍋爐，燃用較好煙煤的改造CF-BC鍋爐煤耗仍然偏高。經(jīng)過分析和運行經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)主要是由以下兩方面原因造成的：間高度有限，上排氣旋風(fēng)分離器錐體段和筒體段高度與分離器直徑的比未達(dá)到最佳，使分離器的分離效率有所下降；（）運行平臺處平行于前后墻的水泥橫梁高1000mm，“V”型爐膛下部前墻厚度1820mm，這都給給煤裝置的布置帶來困難。為保證給煤的穩(wěn)定性和便于檢修實際給煤口距離布風(fēng)板約3000mm，致使煤粒中細(xì)小顆粒不能落入濃相區(qū)料層，降低了煤粒在爐膛中的停留時間和燃盡程度。若降低給煤口高度主要需解決運行障礙如堵塞時的檢修問題。

　　5用CFBC技術(shù)改造中、小容量鍋爐時應(yīng)遵循的幾點原則爐時，應(yīng)考慮在濃相區(qū)布置埋管受熱面。

　　若不布置埋管受熱面，需大幅度減小鍋爐橫截面積，改變爐膛的支撐結(jié)構(gòu)，同時還需適當(dāng)提高爐膛高度，顯然這樣會較多地增加改造投資。我國目前中小容量流化床鍋爐的煤破碎系統(tǒng)一般均采用環(huán)錘破碎，一級或兩級篩分，很難使入爐煤粒徑達(dá)到快速床的給配要求，特別是25mm顆粒占的份額較大，采用埋管系統(tǒng)，利于保持鍋爐的燃燒穩(wěn)定性和良好的負(fù)荷特性。

　　布置埋管后用戶擔(dān)心的是埋管磨損問題。實際上只要布置埋管距布風(fēng)板高度適當(dāng)，設(shè)計怡當(dāng)?shù)牟僮鳉馍辖拥?2頁兩側(cè)水冷壁部分的下降、上升截面比為75%，對流管束間布置有10根的33x4管子與后部五排對流管束管一起作為下降管，因此對流管束部分的下降截面積足以得到保證。

　　經(jīng)過自然循環(huán)部分的水動力計算得知，受熱最弱的管子內(nèi)水速為0.32m/s.資料中介紹熱水鍋爐采用自然循環(huán)時，管子內(nèi)水速應(yīng)為0.15~0.3m/s.可見水冷壁與對流管束部分的自然循環(huán)回路是安全可靠的。

　　3結(jié)論由于采用了自然循環(huán)與強制循環(huán)組合的循環(huán)方式，利用導(dǎo)水裝置，使得下降管能起到使水下降的作速同時選擇厚壁管材郵0x8或0x10），并在迎風(fēng)面設(shè)置防磨鰭片埋管能經(jīng)受至少10000h的考驗。

　　江漢油田的這臺CFBC鍋爐目前已運行超過了8000h并沒有發(fā)現(xiàn)埋管有明顯的磨損。

　　首先要考慮采用高溫分離器，因為它能部分起到燃燼室的作用。在布置方便和燃用較高揮發(fā)分的煤時，中溫分離器也是一種較佳的選擇，正像江漢油田這臺CFBC鍋爐這樣，中溫分離器也能較好地滿足要求。與高溫分離器相比，中溫分離器體積較小，對隔熱、保溫材料要求低，布置更加炅活。

　　20t/h以下容量的鍋爐一般都有上、下雙汽包和對流受熱面，高度較低，布置高效旋風(fēng)分離器存在困難。慣性分離器體積小，在改造設(shè)計時可以在爐膛出口調(diào)整布置空間。

　　對6t/h以下容量的鍋爐采用鼓泡床加沉降灰回燃的方式是一種經(jīng)濟的改造方案。因為該方案改動量小投資省工期短。采用其他形式的分離器不僅布置困難經(jīng)濟上也得不償失。