節(jié)能2005年第2期一16一ENERGY CONSERVATION(總第271期)65t/h鍋爐改燒水煤漿燃料的改造設(shè)計(jì)朱霞,周錦峰(南通萬(wàn)達(dá)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(yīng)用在鍋爐改造中。本文介紹了65υ/h鍋爐改造的設(shè)計(jì)方案,具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:水煤漿;鍋爐;優(yōu)化改遺中圖分類號(hào):TQ534,4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004-7948(2005)02-0016-041引言改造后的鍋爐要求在燃燒水煤漿時(shí)鍋爐性能保水煤漿是70年代石油危機(jī)中發(fā)展起來(lái)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(chǔ)存和燃燒,燃油鍋爐的改造可基本利用原有設(shè)主蒸汽壓力382MPa施,改造工作量少、灰渣處理簡(jiǎn)單,因而具有投資少、主蒸汽溫度450℃改造周期短等優(yōu)點(diǎn),是以煤代油的理想代用燃料。排煙溫度≤155℃浙江大學(xué)是我國(guó)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(shí),設(shè)計(jì)熱效率達(dá)位,也是國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心,在我國(guó)水煤89%以上。漿燃料的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域走在了前列。2003年8鍋爐改造設(shè)計(jì)的燃料特性如下月本公司與浙江大學(xué)熱能工程研究所合作,對(duì)中國(guó)(1)設(shè)計(jì)水煤漿燃料(見(jiàn)表1)石化齊魯股份有限公司橡膠廠2臺(tái)65t/h中壓燃油表1勝利水煤漿分析資料鍋爐進(jìn)行了改燃水煤漿燃料的改造設(shè)計(jì),現(xiàn)已投入項(xiàng)單位應(yīng)用,各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)能達(dá)到設(shè)計(jì)值。下面就改造設(shè)分析數(shù)據(jù)計(jì)作一些簡(jiǎn)單的介紹?？諝飧稍锘諱s2.212改造前情況及改造后性能參數(shù)分析干燥基灰分A中國(guó)石化齊魯股份有限公司橡膠廠(以下簡(jiǎn)稱干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vd橡膠廠”)2臺(tái)65/h中壓燃油鍋爐為無(wú)錫鍋爐廠產(chǎn)品,型號(hào)為F65/39-Y,室內(nèi)Ⅱ型布置。該鍋爐干燥基全硫分S4于1973年6月制造,原設(shè)計(jì)為燃煤粉,鍋爐到廠安定碳FC裝時(shí)按燃油考慮,安裝后.一直燃用重油和渣油,于干燥無(wú)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(wú)灰基氫含量H5945mm×5345mm,燃燒裝置采用四角切圓方式切圓直徑為頓00mm,布置兩組8個(gè)油燃燒器。干燥無(wú)灰基氮含量Nd原燃油鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)如下:干燥無(wú)灰基硫含量Sd鍋爐額定蒸發(fā)量65t/h干燥無(wú)灰基氧含量O4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Q…m鍋爐熱效率≥89%灰熔點(diǎn)DT>1250給水溫度104℃可磨性系數(shù)HGI冷風(fēng)溫度30℃熱風(fēng)溫度300~350℃密度g/2005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?xì)馊紵鞯母叨取?00mPas;平均粒度40~50m;穩(wěn)定性(無(wú)硬沉和寬度,對(duì)原水冷壁開口作相應(yīng)改變;淀)2-3月(2)為了強(qiáng)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(jiàn)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(jiàn)圖2;工業(yè)分析低位發(fā)熱量(3)在燃燒器附近開設(shè)打焦孔,每組燃燒器開設(shè)名稱MAHr Ox Nar/k] kg兩個(gè)打焦孔。根據(jù)橡膠廠提出的安裝位置要求開設(shè)水煤漿33958536,338.3849.682.846.260.950.43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(diǎn)DT=1340℃;平均粒度<45ym;穩(wěn)定性(無(wú)硬沉淀)3月。(3)橡膠廠送鍋爐尾氣年平均量2700t;最大瞬時(shí)量1.0t/h;低位發(fā)熱設(shè)置防磨蓋板量Qm,x=14096kJ/Nm33燃料消耗量5345×594鍋爐改造后水煤漿消耗量如表3所示。表3一臺(tái)65t/h鍋爐100%負(fù)荷時(shí)水煤漿消耗量更換水煤漿燃燒設(shè)置防磨蓋板量燃料勝利水煤漿11.5”c更換中級(jí)2000年運(yùn)行8000h八一水煤漿10.987200日運(yùn)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(yùn)行及鍋爐性能參數(shù)的情況下盡量減少投資費(fèi)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(jiǎn)圖求,我們對(duì)65t/h鍋爐改燒水煤漿燃料進(jìn)行了熱力計(jì)算。改造的2臺(tái)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(shè)計(jì)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(gè)方面。通過(guò)對(duì)原始資料的分析和計(jì)算,確定了鍋爐本體的改造方案,見(jiàn)圖1。改造中鍋爐總體結(jié)構(gòu)基本不變。原設(shè)計(jì)煤粉爐注:燃燒器區(qū)域衛(wèi)燃帶中的運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為7000mm,鍋筒標(biāo)高為20000mm硅,厚度為50mm而在鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)燃油鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為6000mm,鍋筒標(biāo)高為19000mm。這次改造中保持圖2衛(wèi)燃帶布置簡(jiǎn)圖運(yùn)轉(zhuǎn)層仍為6000mm,整個(gè)鍋筒部分(含內(nèi)件、吊裝42燃燒器等)均不變,鍋筒標(biāo)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(shè)計(jì)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5層,一次風(fēng)2層,二次風(fēng)3層,自上而下分別修改外,其余不變;受熱面(過(guò)熱器、減溫器、省煤器、為上二次風(fēng)、上一次風(fēng)、中二次風(fēng)、下一次風(fēng)和下二空氣預(yù)熱器)等也作相應(yīng)改動(dòng);鍋爐的尾部除塵增加次風(fēng)。燃燒器四角切圓布置,切圓直徑為頓00mm了靜電除塵器。兩層一次風(fēng)燃燒器中均布置水煤漿噴嘴,正常運(yùn)行4.1爐膛改造方案時(shí)投用8個(gè)水煤漿噴嘴。一臺(tái)鍋爐布置4個(gè)燃?xì)馊脊?jié)能2005年第2期ENERGY CONSERVATION(總第271期)燒器,由橡膠廠提供,布置在上二次風(fēng)燃燒器噴口購(gòu)、安裝和調(diào)試。中。在4個(gè)下二次風(fēng)燃燒器噴口里設(shè)置4個(gè)點(diǎn)火油由于水煤漿含有10%左右的灰分,同時(shí)與煤粉槍,點(diǎn)火油槍由橡膠廠提供,點(diǎn)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(duì)受熱煤漿燃燒器組的噴口尺寸以及安裝位置見(jiàn)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(dòng)時(shí),處于下二次風(fēng)噴口的點(diǎn)火油槍首先投用;鍋爐運(yùn)行到30%~50%負(fù)荷時(shí),再逐個(gè)投入水煤漿燃燒器;待水煤漿能穩(wěn)定燃燒時(shí),停用點(diǎn)火上二次風(fēng)口油槍。燃用水煤漿時(shí),鍋爐最低負(fù)荷約為50%。4.3水煤漿噴嘴采用由浙江大學(xué)研制的撞擊式多級(jí)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(dāng)鍋爐改造完成進(jìn)行調(diào)試時(shí),調(diào)節(jié)霧化蒸汽流量約上一次風(fēng)口為滿負(fù)荷下水煤漿流量的25%。當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí),即使鍋爐負(fù)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(fù)荷下水煤漿流量的25%。4.4受熱西改造方案根據(jù)熱力計(jì)算,65t/h鍋爐改燃水煤漿后,爐膛熱負(fù)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)與用戶下一次風(fēng)口協(xié)商,采取更換面式減溫器,同時(shí)把低溫過(guò)熱器管系的縱向排數(shù)由原來(lái)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6mm3mm螺旋管。根據(jù)熱力計(jì)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(jiǎn)圖用戶根據(jù)鍋爐的使用情況,要求在改造中更換上級(jí)空預(yù)器和中級(jí)空預(yù)器(下級(jí)空氣預(yù)熱器在以前的大修中已更換過(guò))。根據(jù)熱力計(jì)算,為了保證一定的熱風(fēng)溫度和排煙溫度,保持空氣預(yù)熱器幾何尺寸不變,管子采用φ0mm×1.5mm螺旋槽管。改造后鍋爐的熱力計(jì)算匯總?cè)绫?。5熱風(fēng)管道從上級(jí)空氣預(yù)熱器出口至水煤漿四角燃燒器的二次風(fēng)管進(jìn)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(fēng)管道,只把原來(lái)進(jìn)油燃燒器的分叉風(fēng)管進(jìn)行了更換。4.6吹灰和防磨爐前根據(jù)用戶提供的吹灰器位置,負(fù)責(zé)在爐膛水冷壁區(qū)域預(yù)留吹灰孔。吹灰器系統(tǒng)由橡膠廠負(fù)責(zé)采圖↓燃燒器安裝位置簡(jiǎn)圖2005年第2期能(總第271期)ENERGY CONSERVATION風(fēng)面都設(shè)置防磨蓋板,其中上級(jí)省煤器防磨蓋板的為Q235-AF。在更換的上級(jí)空預(yù)器和中級(jí)空預(yù)器材質(zhì)為lCr20Ni14Si2,下級(jí)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水煤漿噴嗜的主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)/rb1容量范圍/th1漿壓/MPa霧化用蒸汽壓力/MP霧化用蒸汽溫度/℃霧化細(xì)度粘度霧化汽耗率設(shè)計(jì)容量(每支/pm/mPas/kg汽kg漿水煤漿1.60.8-1.76≥1,1≥1.3≥300105<1200表5熱力計(jì)算匯總名稱及單位爐膛凝渣管高溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器上級(jí)省煤器上級(jí)空氣預(yù)熱器下級(jí)省煤器下級(jí)空氣預(yù)熱器入口煙氣溫度/℃1817,11046.398.1688.1430.3211.6出口煙氣溫度/℃1046.3998.1688.1430.3211,6148.7受熱面積/m2334.842.95274166.13071210.6吸熱量/kJkg-193864562.32033.11213.32812.31592.7693.3756.1煙速/ms-19.6傳熱系數(shù)/w·(m2t)-153.682,623.6173工質(zhì)入口溫度/℃256.2299.8256.2125,6工質(zhì)出口溫度/℃256.2450.0328.1251.3324.6144.2125.6溫壓/℃766,0525.3459.2356.5121.8114.3介質(zhì)流速/ms119.68.35.84.7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(duì)鍋爐的操作平臺(tái)、扶梯和部分6煙氣露點(diǎn)管道等作相應(yīng)改動(dòng)。燃用勝利水煤漿時(shí),考慮煙氣中水蒸氣、硫酸蒸5煙風(fēng)阻力計(jì)算汽和飛灰的影響,計(jì)算得到煙氣露點(diǎn)為100℃左右。根據(jù)煙風(fēng)阻力計(jì)算,鍋爐全燒水煤漿時(shí)鍋爐本鍋爐改造設(shè)計(jì)中取用的排煙溫度為155℃,-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(jí)空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕問(wèn)題。體煙氣側(cè)阻力為1520Pa。燃燒器設(shè)計(jì)阻力為7結(jié)束語(yǔ)1500Pa,鍋爐尾部電除塵器的阻力為50Pa通過(guò)實(shí)際運(yùn)行,改造后鍋爐的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)能考慮空氣溫度為20℃時(shí),在滿負(fù)荷下燃用勝利達(dá)到設(shè)計(jì)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=1.2)。意的是鍋爐的吹灰系統(tǒng),應(yīng)針對(duì)不同受熱面的不同考慮排煙溫度為150℃時(shí),得到的煙氣量為特點(diǎn)建立合理的吹灰周期同時(shí)也要加強(qiáng)重點(diǎn)部位的局部吹灰,以保證鍋爐安全可靠地運(yùn)行。155485m3/h(取a=1.4)作者簡(jiǎn)介:朱霞(1969-),女,1990年畢業(yè)于西安交通大學(xué)鍋爐原有的引風(fēng)機(jī)型號(hào)為Y4-73-11No.20D鍋爐專業(yè),雙學(xué)士,現(xiàn)從事鍋爐及壓力容器的設(shè)計(jì)開發(fā)風(fēng)量為166000m3/h,風(fēng)壓為2050Pa;原有的鼓風(fēng)機(jī)工作。型號(hào)為G4-73-11No.16D,風(fēng)量為9000m3/h,風(fēng)(收稿日期:2004-12-07)