能2005年第2期ENERGY CONSERVATION(總第271期)65th鍋爐改燒水煤漿燃料的改造設計朱霞,周錦峰(南通萬達鍋爐股份有限公司,江蘇南通226005)摘要:水煤漿是一種新型潔凈代油燃料,目前主要應用在鍋爐改逵中。本文介紹了65τ/h鍋爐改造的設計方案,具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞:水煤漿;鍋爐;優(yōu)化改逵中圖分類號:TQ534.4文獻標識碼:B文章編號:1004-7948(2005)02-0016-041引言改造后的鍋爐要求在燃燒水煤漿時鍋爐性能保水煤漿是70年代石油危機中發(fā)展起來的一種證如下:新型潔凈代油燃料。由于水煤漿可以和油一樣輸鍋爐出力65t/h送、儲存和燃燒,燃油鍋爐的改造可基本利用原有設主蒸汽壓力382MPa施,改造工作量少、灰渣處理簡單,因而具有投資少、主蒸汽溫度450℃改造周期短等優(yōu)點,是以煤代油的理想代用燃料。排煙溫度≤155℃浙江大學是我國最早研究水煤漿燃燒技術(shù)的單鍋爐熱效率:燃燒勝利水煤漿時,設計熱效率達位,也是國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,在我國水煤89%以上。漿燃料的工業(yè)化應用領(lǐng)域走在了前列。2003年8鍋爐改造設計的燃料特性如下:月本公司與浙江大學熱能工程研究所合作,對中國(1)設計水煤漿燃料(見表1)石化齊魯股份有限公司橡膠廠2臺65t/h中壓燃油表1勝利水煤漿分析資料鍋爐進行了改燃水煤漿燃料的改造設計,現(xiàn)已投入單位分析數(shù)據(jù)應用,各項技術(shù)參數(shù)能達到設計值。下面就改造設計作一些簡單的介紹?？諝飧稍锘諱2改造前情況及改造后性能參數(shù)分析干燥基灰分Ad中國石化齊魯股份有限公司橡膠廠(以下簡稱干燥無灰基揮發(fā)分Va橡膠廠")2臺65t/h中壓燃油鍋爐為無錫鍋爐廠產(chǎn)品,型號為F65/39-Y,室內(nèi)Ⅱ型布置。該鍋爐干燥基全硫分S40.58于1973年6月制造,原設計為燃煤粉,鍋爐到廠安固定碳FC裝時按燃油考慮,安裝后.一直燃用重油和渣油,于干燥無灰基碳含量C1976年12月投產(chǎn)。鍋爐爐膛為矩形截面,尺寸為干燥無灰基氫含量Ha5945mm×5345mm,燃燒裝置采用四角切圓方式切圓直徑為400mm,布置兩組8個油燃燒器。干燥無灰基氮含量Nd1.59原燃油鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)如下:干燥無灰基硫含量S鍋爐額定蒸發(fā)量65t/h干燥無灰基氧含量O48.67額定蒸汽壓力382MPa額定蒸汽溫度450℃收到基水分M排煙溫度140~160℃低位發(fā)熱量Qa18060鍋爐熱效率≥89%中國煤化工>1250給水溫度104℃CNMHG60~62冷風溫度30℃熱風溫度300~350℃密度g/cm2005年第2期能(總第271期ENERGY CONSERVATION其他特性:重量濃度66%-68%;粘度(p)1200(1)根據(jù)水煤漿燃燒器組及燃氣燃燒器的高度±200mPas;平均粒度40~50m;穩(wěn)定性(無硬沉和寬度,對原水冷壁開口作相應改變;淀)2-3月。(2)為了強化水煤漿著火,爐膛燃燒器區(qū)域布置(2)校核水煤漿燃料(見表2)18m2衛(wèi)燃帶,其中高度為860mm,厚度為50mm。表2八一水煤漿分析資料采用連片布置,材料為碳化硅,衛(wèi)燃帶布置見圖2;工業(yè)分析元素分析低位發(fā)熱量(3)在燃嬈器附近開設打焦孔,每組燃燒器開設名稱MxAHr Ox Nar/*] kg兩個打焦孔。根據(jù)橡膠廠提出的安裝位置要求開設水煤漿3.95.8536.338.3849.682.846.260.950.4318926吹灰孔。其他特性:重量濃度68%±2%;粘度μ<更換減溫器1200mPa·s;灰熔點DT=1340℃;平均粒度<45μm;穩(wěn)定性(無硬沉淀)3月。MA過熱器(3)橡膠廠送鍋爐尾氣年平均量2700t;最大瞬時量1.0/h;低位發(fā)熱設置防磨蓋板量Qnmx=14096kJ/Nm3。3燃料消耗量5345×5945鍋爐改造后水煤漿消耗量如表3所示。表3一臺65t/h鍋爐100%負荷時水煤漿消耗量設置防磨蓋板器,敷設衛(wèi)燃帶燃料備注/th斟s勝利水煤漿11.592000年運行8000h八一水煤漿10.926287200日運行24h4鍋爐本體改造方案本次改造的總體意圖就是在保證鍋爐安全可靠運行及鍋爐性能參數(shù)的情況下盡量減少投資費用。根據(jù)橡膠廠提供的有關(guān)技術(shù)資料和提出的技術(shù)要圖1鍋爐改造方案簡圖求,我們對65t/h鍋爐改燒水煤漿燃料進行了熱力計算。改造的2臺65t/h鍋爐雖然安裝后一直燃5345×5945A-A剖面圖油,但它的原始設計是燃煤粉的,所以這次改造的原始資料包括原煤粉鍋爐的技術(shù)資料和后燃油鍋爐的技術(shù)資料兩個方面。通過對原始資料的分析和計算確定了鍋爐本體的改造方案,見圖1。改造中鍋爐總體結(jié)構(gòu)基本不變。原設計煤粉爐注:燃燒器區(qū)域衛(wèi)燃中的運轉(zhuǎn)層標高為7000mm,鍋筒標高為20000mm,硅,厚度為50mm而在鍋爐房現(xiàn)場燃油鍋爐的運轉(zhuǎn)層標高為6000mm,鍋筒標高為19000mm。這次改造中保持圖2衛(wèi)燃帶布置簡圖轉(zhuǎn)層仍為6000mm,整個鍋筒部分(含內(nèi)件、吊裝42燃燒器等)均不變,鍋筒標高仍為19000mm;鍋爐的整體構(gòu)在原燃燒器位置安裝水煤漿燃燒器。設計燃燒架不變;爐膛部分除與燃燒器和吹灰器相關(guān)部分作器共修改外,其余不變;受熱面(過熱器、減溫器、省煤器、為上中國煤化工層,自上而下分別下一次風和下二空氣預熱器)等也作相應改動;鍋爐的尾部除塵增加次風。,圓直徑為4600mm了靜電除塵器。兩層一次風燃燒器中均布置水煤漿噴嘴,正常運行4.1爐膛改造方案時投用8個水煤漿噴嘴。一臺鍋爐布置4個燃氣燃能2005年第2期18一ENERGY CONSERVATION(總第271期)燒器,由橡膠廠提供,布置在上二次風燃燒器噴口購、安裝和調(diào)試。中。在4個下二次風燃燒器噴口里設置4個點火油由于水煤漿含有10%左右的灰分,同時與煤粉槍,點火油槍由橡膠廠提供,點火油采用輕柴油。水爐比較,煙氣流速有所提高。為了減少煙氣對受熱煤漿燃燒器組的噴口尺寸以及安裝位置見圖3和圖面的磨損,在省煤器入口的前兩排直管上和彎頭迎鍋爐啟動時,處于下二次風噴口的點火油槍首先投用;鍋爐運行到30%~50%負荷時,再逐個投入水煤漿燃燒器;待水煤漿能穩(wěn)定燃燒時,停用點火油槍。燃用水煤漿時,鍋爐最低負荷約為50%。4.3水煤漿噴嘴采用由浙江大學研制的撞擊式多級霧化型水煤漿噴嘴。水煤漿噴嘴的主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。當鍋爐改造完成進行調(diào)試時,調(diào)節(jié)霧化蒸汽流量約上一次日、7767為滿負荷下水煤漿流量的25%。當鍋爐正常運行時,即使鍋爐負荷以及水煤漿流量發(fā)生變化,但霧化蒸汽的流量不變,仍然保持為滿負荷下水煤漿流量的25中二次風口4.4受熱面改造方案根據(jù)熱力計算,65t/h鍋爐改燃水煤漿后,爐膛熱負荷有所增大,爐膛出口煙溫有所提高,要求的減溫器調(diào)溫能力加大,原使用的面式減溫器的調(diào)溫能力只有25℃,不能滿足鍋爐的性能要求。經(jīng)與用戶協(xié)商,采取更換面式減溫器,同時把低溫過熱器管系的縱向排數(shù)由原來的10排改為8排,減溫器最大調(diào)溫能力為50℃。減溫器集箱規(guī)格為426mm25mm,材質(zhì)為20G/GB5310,傳熱面采用中6mm3mm螺旋管。根據(jù)熱力計算,原鍋爐的省煤器受熱面保持不變,省煤器出口為非沸騰水。圖3燃燒器組噴口尺寸簡圖用戶根據(jù)鍋爐的使用情況,要求在改造中更換上級空預器和中級空預器(下級空氣預熱器在以前的大修中已更換過)。根據(jù)熱力計算,為了保證一定的熱風溫度和排煙溫度,保持空氣預熱器幾何尺寸不變,管子釆用40mm×1.5mm螺旋槽管改造后鍋爐的熱力計算匯總?cè)绫?。4.5熱風管道從上級空氣預熱器出口至水煤漿四角燃燒器的二次風管進口屬本次鍋爐本體的改造范圍。改造中充分利用了原有的熱風管道,只把原來進油燃燒器的分叉風管進行了更換。中國煤化工4.6吹灰和防磨CNMH根據(jù)用戶提供的吹灰器位置,負責在爐膛水冷壁區(qū)域預留吹灰孔。吹灰器系統(tǒng)由橡膠廠負責采圖↓燃燒器安裝位置簡圖2005年第2期能(總第271期)ENERGY CONSERVATION風面都設置防磨蓋板,其中上級省煤器防磨蓋板的為Q235-AF。在更換的上級空預器和中級空預器材質(zhì)為lCr20Ni14Ssi2,下級省煤器防磨蓋板的材質(zhì)煙氣入口處均安裝有防磨套管。表4水煤漿噴嘴的主要技術(shù)參數(shù)設計容量(每支)霧化汽耗率技術(shù)參數(shù)容量范圍/th1漿壓MPa霧化用蒸汽壓力/MPa霧化用蒸汽溫度/℃霧化細度粘度/mPas/kg汽kg漿水煤漿1.60.8-1.76≥1.1≥1.3≥300105<1200表5熱力計算匯總名稱及單位爐膛凝渣管高溫過熱器低溫過熱器上級省煤器上級空氣預熱器下級省煤器下級空氣預熱器入口煙氣溫度/℃1817.1998.1688,430.3279.3211.6出口煙氣溫度/℃1046.3998.1211.6148.7受熱面積/m2334.842.95274166.114501210.6吸熱量/ kJ. kg9386.4562.3033.11213.32812.31592.7693.3756.1煙速/ms112.99.6傳熱系數(shù)/w·(m2℃682.623.6工質(zhì)入口溫度/℃256.2256.2299.8144.2125,6116.230.0工質(zhì)出口溫度/℃256.2256.2328.1251,3324.6144.2125.6溫壓/t766.0459.2356.5121.8114.3介質(zhì)流速/ms2.719.68.35.84.7其他改造壓為3700Pa,基本滿足改造鍋爐的要求根據(jù)改造要求,對鍋爐的操作平臺扶梯和部分6煙氣露點管道等作相應改動。燃用勝利水煤漿時,考慮煙氣中水蒸氣、硫酸蒸5煙風阻力計算汽和飛灰的影響,計算得到煙氣露點為100℃左右。根據(jù)煙風阻力計算,鍋爐全燒水煤漿時鍋爐本鍋爐改造設計中取用的排煙溫度為15℃,一般不體空氣側(cè)阻力(不含燃燒器阻力)為1435Pa,鍋爐本考慮下級空氣預熱器的低溫腐蝕問題。體煙氣側(cè)阻力為1520Pa。燃燒器設計阻力為7結(jié)束語1500Pa,鍋爐尾部電除塵器的阻力為50Pa通過實際運行,改造后鍋爐的各項技術(shù)參數(shù)能考慮空氣溫度為20℃時,在滿負荷下燃用勝利達到設計值,而且投資少,改造周期短。值得引起注水煤漿所需的空氣量為75440m3/h(取a=12)。意的是鍋爐的吹灰系統(tǒng),應針對不同受熱面的不同考慮排煙溫度為150℃時,得到的煙氣量為特點建立合理的吹灰周期,同時也要加強重點部位的局部吹灰,以保證鍋爐安全可靠地運行155485m3/h(取a=1.4)。作者簡介:朱霞(1969-),女,1990年畢業(yè)于西安交通大學鍋爐原有的引風機型號為Y4-73-11No.20D,鍋爐專業(yè),雙學士,現(xiàn)從事鍋爐及壓力容器的設計開發(fā)風量為166000m3/h,風壓為2050Pa;原有的鼓風機工作。型號為G4-73-11No.16D,風量為9000m3/h,風(收稿日期:2004-12-07)中國煤化工CNMHG