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1、基本情況及存在的問題
    公司四臺(tái)35 t/h低溫低壓工業(yè)煤粉鍋爐是由上海鍋爐廠1958年生產(chǎn)的鏈條爐，上世紀(jì)70年代由原動(dòng)力廠改為35 t/h煤粉鍋爐。出力低、能耗高，其主要承壓部件如汽包、泥包腐蝕、金屬熱疲勞、金屬石墨化及脹口苛性脆化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，并且存在著重大的安全隱患。另外鍋爐仍然采用原20 t/h鍋爐的鋼架，爐膛容積及鍋爐尾部流通截面積小、鍋爐負(fù)荷較低，運(yùn)行工況較差，尾部受熱面磨損、堵灰嚴(yán)重，運(yùn)行周期短，無法保證連續(xù)、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行。為了從根本上解決問題，2008年初經(jīng)申請(qǐng)集團(tuán)公司同意在原址上對(duì)問題尤為突出的3#、4#兩臺(tái)35t/h煤粉鍋爐拆除進(jìn)行技術(shù)改造，收到了較好的效果，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2、原因分析及對(duì)策
2.1  鍋爐本體
  35t/h鍋爐本體是在原20 t/h鏈條爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，鍋爐燃燒室橫斷截面積小，輻射、對(duì)流受熱面布置的少，導(dǎo)致煙氣在爐膛及對(duì)流區(qū)域煙氣流通截面積小，煙氣流速過高。造成鍋爐燃燒不完全，排煙溫度高達(dá)260℃以上；對(duì)流受熱面迎風(fēng)面磨損嚴(yán)重，對(duì)流管區(qū)域堵灰等現(xiàn)象。利用原來鍋爐在廠房內(nèi)的空間位置，經(jīng)過熱力計(jì)算，重新布置鍋爐的受熱面。放大鍋爐燃燒室的截面積及對(duì)流區(qū)域的煙氣流通截面積，增加鍋爐輻射區(qū)及對(duì)流區(qū)域的受熱面�？諝忸A(yù)熱器布置兩級(jí)，以提高鍋爐的給風(fēng)溫度，改善爐膛的燃燒工況。省煤器、空氣預(yù)熱器受熱面積增大，以降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐的排煙熱損失。
2.2  爐墻
    原爐墻為重型爐墻，爐頂、隔煙墻為板式耐火磚敷設(shè)，容易破碎裂縫，鍋爐漏風(fēng)、漏煙、串煙現(xiàn)象嚴(yán)重。本次改造采用模式水冷壁輕型爐墻，其密封性能好，可以減輕基礎(chǔ)的負(fù)載、減少投資。
2.3  鍋爐輔機(jī)
    磨煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)出力小，不能滿足鍋爐的要求，重新選型。制粉系統(tǒng)煤粉的干燥、攜帶劑由原來的煙氣改為用熱風(fēng)干燥、送粉。
3、鍋爐改造方案實(shí)施
    我公司于2008年6～l2月份對(duì)2臺(tái)35 t/h鍋爐進(jìn)行了改造，2009年3月份鍋爐調(diào)試完畢，投入運(yùn)行。改造后的鍋爐為SHS．1.25．AⅡ型，系雙鍋筒自然循環(huán)，燃用煤粉的低壓蒸汽鍋爐。前部布置由模式水冷壁組成的爐膛、燃燒設(shè)備，中部為鍋筒及對(duì)流管束，尾部垂直煙道布置省煤器及空氣預(yù)熱器，本鍋爐二層室內(nèi)布置設(shè)計(jì)，地震烈度為8級(jí)。與原鍋爐的結(jié)構(gòu)形式基本相同。
3.1  鍋筒及其內(nèi)部裝置
    上鍋筒由原來的∮1300 x16 L=5 600 mm，改造后為∮1400×20 L =5960 mm，鍋筒內(nèi)部裝有給水分配管、表面排污管和磷酸鹽加藥管。正常水位在鍋筒中心線以下50 mm，最高、最低安全水位為正常水位的±75 mm，鍋筒的有效空間為5m3，蒸汽空間容積負(fù)荷約為1094m3／m3h。鍋筒兩端均為活動(dòng)支座，支座在剛架上，以雙向膨脹器來監(jiān)督鍋爐運(yùn)行時(shí)的熱膨脹情況。并且上鍋筒內(nèi)部增設(shè)有二級(jí)分離裝置，一次分離采用水下?lián)醢澹�二�?jí)分離采用不銹鋼絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。提高了鍋內(nèi)汽水分離效果，提高了蒸汽的品質(zhì)。
3.2  水冷系統(tǒng)
    爐膛內(nèi)壁布置的水冷壁由原來的∮76 x3.5的光管，改為∮60×3.5的模式水冷壁，節(jié)距為105，水冷壁組成四個(gè)循環(huán)回路。整個(gè)水冷壁采用懸吊結(jié)構(gòu)，為了防止?fàn)t膛內(nèi)外壓差造成水冷壁劇烈震動(dòng)和變形，再沿爐膛高度每隔一定的距離布置剛性梁，加強(qiáng)并保護(hù)水冷壁和爐墻。整個(gè)水冷壁向下膨脹，膨脹量約為50 mm。為了利用原來的廠房和基礎(chǔ)，在運(yùn)轉(zhuǎn)層以下將兩側(cè)水冷壁間距由4 350 mm縮為3 550 mm，后水冷壁在爐膛出口煙窗處，拉稀成三排凝渣管，橫向節(jié)距為Sl=315 mm，縱向節(jié)距為S2= 260 mm。下降管及汽水引出管均為中89×4mm。對(duì)流管由原來的∮76×3.5改為∮51×3.5mm。水冷系統(tǒng)的連接方式均采用管接頭焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)流管束與上下鍋筒采用內(nèi)部焊接形式。
    對(duì)流管管徑變小，使該區(qū)域煙氣的流通更加順暢，并在對(duì)流管迎風(fēng)面加裝防磨管瓦，可有效的保護(hù)對(duì)流管束，防止煙氣對(duì)對(duì)流管束的磨損。
3.3  爐膛及燃燒設(shè)備
    改造前后爐膛截面均呈正方形，改造前截面積為3 550 x3 550 mm。爐膛容積為123.4 m3，容積熱負(fù)荷為125×l03 kcL／m3·h，在標(biāo)高為1500處前墻布置2臺(tái)、兩側(cè)墻各布置有一臺(tái)三通道旋流噴燃器，其中內(nèi)、中2個(gè)通道為一次風(fēng)，外側(cè)通道為二次風(fēng)。改造后爐膛截面積為4 350 x4 350mm，爐膛容積為191.2m3，容積熱負(fù)荷為117×103 kcl/m3．h。爐膛容積由原來的123.4 m3增加為19l,2m3，增加54.9%，容積熱負(fù)荷為原來的93.6%。在爐膛的前后兩面標(biāo)高分別為2900 mm和2300 mm處各裝有4只旋流噴燃器，左右間距為1575 mm，前后對(duì)沖噴燃，在高度方向每一對(duì)噴燃器上下各布一風(fēng)口，上二次風(fēng)噴口向下傾斜80，以便壓住火焰不使火焰很快上翹，下二次風(fēng)噴口向上傾斜100，以便托住火焰，使二次風(fēng)有利于同已著火的煤粉氣流充分混合，充分燃燒。為了提高著火和燃燒的穩(wěn)定性，在噴燃器附近的水冷壁上敷設(shè)了2m高的耐火材料一衛(wèi)燃帶，以提高爐膛的溫度，改善爐膛的燃燒工況。
3.4省煤器
    省煤器由原來的鑄鐵鰭片式省煤器改為∮32×3 mm蛇形管式省煤器。鋼管省煤器單極布置，安裝在一級(jí)與二級(jí)空氣預(yù)熱器之間。省煤器蛇形管用通風(fēng)梁架在鋼架梁上，在省煤器蛇形管1—4排上裝有防磨蓋板，管系的彎頭部位裝有防磨罩�？梢杂行У姆乐故∶浩饕啄�損部位的磨損。
3.5 空氣預(yù)熱器
    空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)形式改造前后均為管箱式，管束由原來的∮48×2mm焊管改為∮40×2mm焊管，由原來的一級(jí)增加為二級(jí)。并且增加了受熱面積，有效的提高了鍋爐給風(fēng)的溫度，空氣預(yù)熱器工質(zhì)出口的溫度由原來的135℃提高到263℃，改善了爐內(nèi)的燃燒工況；另外還增大了煙氣的流通截面積，降低了煙氣的流速，減輕了煙氣對(duì)空氣預(yù)熱器的磨損和沖刷。為了防止空氣預(yù)熱器的磨損，在空氣預(yù)熱器入口管端裝有防磨套管。
3.6鍋爐的受熱面積
    鍋爐的受熱面積，輻射區(qū)由原來的111m2增加為175 m2，增加57.6%。對(duì)流區(qū)域凝渣管部分由原來的20.5m2減少為15.5 m2，為原來受熱面積的75.6%，減少了24.4%。對(duì)流區(qū)域?qū)α鞴芗碛稍瓉淼?88 m2，改造至359m2，減少了7.5%。對(duì)流區(qū)域空氣預(yù)熱器分上下兩級(jí)布置，受熱面積由原來的277.2 m2增加至兩級(jí)共960m2，增加了3.46倍，對(duì)流區(qū)域省煤器受熱面積由原來的156.9m2，增加至180.5m2，增加了15%。鍋爐受熱面積的布置更加趨于合理。鍋爐受熱面積增加可有效的降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率。但同時(shí)也會(huì)帶來一些副作用，如輻射區(qū)域受熱面積增加過多，會(huì)降低鍋爐出口煙氣的溫度，爐膛溫度過低，特別是在鍋爐低負(fù)荷或煤質(zhì)變化較大時(shí)，爐內(nèi)的燃燒工況差，容易滅火。另外排煙溫度過低，會(huì)造成鍋爐尾部受熱面酸腐蝕。
3.7  爐墻
    原鍋爐爐墻全部采用重型爐墻，厚度為630mm，爐頂及煙室隔墻采用耐火板磚結(jié)構(gòu)。改造后鍋爐爐膛水冷壁部分采用輕型爐墻，以硅酸鋁纖維氈填充厚度為200 mm，外表用厚度為0.4 mm的彩鋼包裝。對(duì)流管束及尾部爐墻采用重型爐墻。下部爐墻直接支撐在基礎(chǔ)上，而上都有一部分爐墻通過鋼架的梁來支撐，爐頂部分則為耐火混凝土懸吊結(jié)構(gòu)。在爐墻的適當(dāng)位置上裝有安全門、檢查孔、打焦門、吹灰孔以及測量煙氣溫度或負(fù)壓的測驗(yàn)套管。采用模式水冷壁、輕型爐墻結(jié)構(gòu)，減輕了爐墻的重量400多噸，有效的降低了鍋爐基礎(chǔ)及爐墻的工程造價(jià)，并且減少了鍋爐的漏風(fēng)漏灰，提高了鍋爐的熱效率。
3.8  制粉系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)
    磨煤機(jī)由原來的FM5. 5-1430，出口風(fēng)壓為2 050—2 200 Pa，風(fēng)量為23 300 m3/h，改為FM6.5·1500．出口風(fēng)壓為2 250 ~2 450 Pa，風(fēng)量為25 600m3/h。煤粉管線由原來的DN150改為DN200；煤粉干燥、輸送劑由原來的煙氣改為熱風(fēng)；煤粉分離器仍采用原來的結(jié)構(gòu)形式。另外對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)也進(jìn)行了相應(yīng)的更換，改造后的鍋爐輔機(jī)及制粉系統(tǒng)能力增加，煤粉管道的阻力損失減少，較好的滿足鍋爐出力。
4、鍋爐改造后的效果
    通過上述全面改造，經(jīng)過1年的運(yùn)行實(shí)踐表明，達(dá)到了以下技術(shù)指標(biāo)。
    (1)鍋爐額定負(fù)荷下安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行，能達(dá)到設(shè)計(jì)出力。經(jīng)超負(fù)荷試驗(yàn)，鍋爐最大出力可達(dá)38 ~40 t/h，經(jīng)過低負(fù)荷試驗(yàn)，不投油穩(wěn)負(fù)荷為23t/h以上。
    (2)鍋爐在一定范圍內(nèi)變工況運(yùn)行，調(diào)節(jié)方便、燃燒工況良好，無滅火及冒黑煙的現(xiàn)象。
    (3)鍋爐熱效率有較大的提高。通過增加受熱面，提高鍋爐給風(fēng)、給粉的溫度等措施，有效的改善了鍋爐的燃燒工況，減少了鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失、化學(xué)不完全熱損失及排煙熱損失，降低了鍋爐的排煙溫度及灰渣含碳量，使鍋爐的有效熱用率有較大的提高。鍋爐的排煙溫度由原來的260一300℃，降低為110一120℃，大灰斗灰渣含碳量由原來的23%~30%，下降為3%—8%。煤耗由原來的160kg/h．蒸汽以上，降為135kg/h．蒸汽。鍋爐的熱效率由原來的75%以下，提高到85%以上。
    (4)鍋爐改造后的經(jīng)濟(jì)效益有明顯的體現(xiàn)。改造后鍋爐運(yùn)行中的機(jī)械、化學(xué)不完全燃燒熱損失及排煙熱損失的減少，使鍋爐熱效率提高。蒸汽的煤單耗下降20 kg/h．蒸汽以上。按每臺(tái)鍋爐年運(yùn)行135 d、現(xiàn)煤價(jià)350元／噸計(jì)算，2臺(tái)鍋爐年節(jié)約原煤4 536 t，年節(jié)約燃煤費(fèi)用158.76萬元。