神东集中供热工程煤粉锅炉技术改造研究_郭猛猛.pdf

神东集中供热工程煤粉锅炉技术改造研究 郭猛猛，张 静，（北京天地融创科技股份有限公司，北京；煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京；国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京）摘 要：本文介绍了神东矿区集中供热工程某 煤粉热水锅炉建成投用后运行情况，针对锅炉系统中锅炉负荷低、脱硝入口温度高、排烟问题高、省煤器和空预器积灰严重、煤粉燃尽率差等问题，提出技术改造的必要性，并对锅炉各系统或设备实施针对性技术改造研究，在确保供热系统安全可靠前提下，采用经济合理的新工艺、新产品、新材料和新设备，为后续同类型改造项目提供可靠依据。关键词：煤粉锅炉技术改造；供料系统；燃烧系统中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：郭猛猛（），男，工程师，主要从事煤炭高效洁净燃烧工作。引言 煤粉热水锅炉于 年 月建成投产使用，共运行 个采暖季，锅炉型号为 ，运行过程中陆续出现各种问题，锅炉实际运行负荷在 左右。技术改造的必要性目前锅炉已无法正常运行，对锅炉系统进行改造后，可实现锅炉较高负荷运行，提升锅炉运行稳定性，减少炉膛负压波动，减少锅炉受热面积灰，降低因低负荷运行导致的其他设备故障率，提高整个锅炉系统生命运行周期。锅炉 原始排放在 以上，锅炉燃烧系统改造后可使初始排放值有效降低，从而降低催化剂使用量及提高脱硝系统使用寿命，经济性大幅提高。原烟尘设计排放浓度不大于 ，但实际使用过程中因除尘器箱体腐蚀及漏风严重，烟尘排放已无法保证在设计值。除尘器解决系统漏风及更换腐蚀箱体，可有效解决除尘器本体问题及其对锅炉系统运行产生的波动或负压问题。技术改造综述 煤粉储供系统 系统现状该锅炉采用单塔配单台燃烧器的工艺配置，罗茨风机输送煤粉进入到燃烧器，设置有中间粉仓，单台燃烧器由两套供料器供粉后汇合进入一次风供粉管。问题及原因）煤粉供料精度差，稳定性差，造成炉膛负压波动大，运行时锅炉氧含量波动大，点火和停炉阶段存在爆燃现象。）供料器性能较差，密封不严，关停供料器，在文丘里负压抽吸状态作用下，供料器停止后有煤粉经供料器缝隙进入炉膛内，炉内依然存在持续的明火。）供料系统复杂，一次风和供料器分为两路，但无风量调节分配装置，两侧供料气固比不同，容易造成波动。）煤粉储仓至中间缓冲仓的卸料阀卸料能力不足，无法满足负荷提升需求。第 期锅 炉 制 造 年 月 改造说明）换供料系统。拆除原供料器及文丘里段。单台燃烧器对应一套供料系统，更换为新型双锁气阀供料器及文丘里。）更换中间仓卸料阀。更换煤粉储仓至中间缓冲仓，同时处理密封。）煤粉仓及中间仓流化调整。优化中间仓流化布置，调整布置位置及接口。）更换一次风机。更换为 罗次风机，厂区噪音降低，降低用电成本。）一次风管道改造。更换燃烧器后，需对一次风管进行加高和调整，保证一次风管连接顺畅，煤粉供料均匀。燃烧系统 系统现状锅炉炉膛采用燃烧器炉顶布置。两台燃烧器共用一台鼓风机，通过阀门调节燃烧器内外二次风配风比例；锅炉设置有循环烟气，循环烟气一路进入炉膛中部距离炉顶 米的位置，作为分级风，一路进入鼓风风道，调节鼓风氧含量。问题及原因）炉膛顶部结焦问题严重，燃烧器燃烧组织不合理，风粉配合不佳，配风的旋流方式不合理，造成燃烧工况不稳定，且火焰在炉顶存在飞边现象，高温煤粉颗粒冲刷炉顶。）分级配风方式设置不合理，循环烟气配入内二次风后容易降低燃烧稳定性，导致燃烧不稳定；循环烟气配入炉膛中部，无法起到降低锅炉排放的作用。）点火方式不合理，采用燃气点火方式，点火器故障率较高，经常采用人工点火方式。改造说明）燃烧器更换。拆除旧燃烧器，更换为风冷燃烧器，通过调节燃烧器出口火焰形状，保证炉内火焰充满度，同时不发生飞边现象。）烟风管道调整。为了有效解决锅炉燃烧系统问题，新系统调整为内二次风为空气、外二次风为空气与循环烟气的混合物，与燃烧器的内、外二次风进口相连，增设软连接；炉膛中部分级风改为由鼓风提供。）增设点火油站。原系统采用液化气无法实现自动点火；新燃烧系统采用燃油雾化喷嘴点火。鼓风风箱循环风风箱燃烧器A燃烧器B锅炉鼓风机循环风机内二外风内二外风外二外风外二外风三外风三外风图 改造后的燃烧系统管道流程 烟风系统 锅炉现状沿着烟气流动方向锅炉受热面依次为二回程旗式受热面、脱硝设备箱体、省煤器及空预器。问题及原因）锅炉负荷低，运行负荷在 左右，脱硝反应器进口温度在 ，排烟温度达到 ，超过脱硝催化剂有效工作温度上限，接近除尘器工作温度上限，锅炉负荷无法进一步提高。）脱硝前炉膛出口温度高，旗式受热面换热能力不足。）二回程旗式受热面损坏，尤其是侧管壁有磨损及泄漏现象，同时可见管道无防腐措施。）省煤器和空预器积灰严重，堵塞情况严重，换热能力不足，且飞灰含碳量较高。）锅炉密封情况较差，系统漏风严重；炉膛、二回程及低温换热面漏风情况严重，锅炉运行时锅炉出口氧含量，烟囱处氧含量为左右。）脱硝系统只采用 脱硝，为满足排放达标要求，喷氨量过量，锅炉受热面沾污严重，影响受热面换热效率。改造说明）更换锅炉二回程旗式受热面。二回程旗式受热面全部拆除、更换。旗式受热面及水冷壁调整后可保证换热效果，降低二回程出口烟温，有效解决 超温问题，确保 安全稳定运行。）低温受热面调整。由于锅炉排烟温度偏高，增加一级省煤器，以进一步降低锅炉排烟温度，满足锅炉高负荷运行要求。）锅炉系统漏风处理。拆除锅炉相应密封处及罩壳处的保温，对锅炉进行试漏检查，漏风处重新处理、补焊，然后重新进行保温。第 期 郭猛猛，等：神东集中供热工程煤粉锅炉技术改造研究 脱硝系统 系统现状系统脱硝装置配置有 和 联合脱硝装置，脱硝剂采用的是尿素溶液；在目前的运行状态中，锅炉出口烟气初设排放 浓度约，排放限值为，燃烧器只使用内外二次风，锅炉氮氧化物排放较高，烟气脱硝系统尿素用量较大。问题及原因）脱硝无尿素热解装置，无喷氨格栅，尿素直接喷入烟道，反应效率较低，目前运行均未开启 喷枪。）仅依靠 喷入过量尿素溶液实现系统达标。）脱硝催化剂已使用 年，且运行过程中经常出现超过催化剂使用温度极限（）的情况，目前大部分催化剂均已失活。）煤粉燃尽率较差，飞灰烧失量在 左右，造成燃料浪费，同时未燃尽煤粉颗粒堆积在烟道及受热面处，容易发生二次着火，烧坏设备。）催化剂箱体变形严重，刚性梁变形。改造说明）增加尿素热解单元。采用尿素热解工艺，在原有稀释风系统前增加尿素热解模块，利用高温烟气加热，保证尿素充分的热解成氨气。）更换喷氨格栅。因改为尿素热解后，增加一台稀释风机，原有喷氨格栅管道及附件更换。）催化剂更换。对原有催化剂活性进行性能检测，对失活或活性较低的催化剂进行更换。）喷枪更换。锅炉及燃烧系统改造后，需在炉膛燃烧温度区间调整喷氨位置，更换一层喷枪。）催化剂箱体修复。催化剂、省煤器箱体变形严重需修复，刚支撑结构变形需更换。除尘器整改 系统现状锅炉除尘器腐蚀严重；箱体顶盖板及花板严重腐蚀，除尘器内袋笼腐蚀，布袋板结积灰严重。改造说明除尘器箱体顶盖板切除，更换新盖板。除尘器箱体内花板需全部更换。除尘器内袋笼全部更换。结论经上述技术改造后，锅炉出力不低于，锅炉运行稳定，锅炉受热面积灰少。改造后的锅炉系统最终排放指标：烟尘排放，排放。参考文献 王乃继，尚庆雨，张鑫 德国煤粉工业锅炉实践及我国研发、推广的现状与发展 工业锅炉，岑可法，姚强，骆仲泱 高等燃烧学 杭州：浙江大学出版社，徐旭常，吕俊复，张海 燃烧理论与燃烧设备北京：科学出版社，孙公钢，池作和 新型钝体稳燃器空气动力场的数值模拟研究 电站系统工程，（）刘勇 中心给粉旋流燃烧器热态试验台试验研究 哈尔滨：哈尔滨工业大学，上接第 页图 低温省煤器吊挂结构在充分利用锅炉原有设备的情况下，完成了低温省煤器进出口管道与原给水管道及上级省煤器连接管的设计连接工作，使低温省煤器的改造工作顺利进行。由于对原管路进行了优化布置，在低温省煤器入口管路和低温省煤器出口管路的最低点设置了疏水点，同时在低温省煤器出口管路的最高点设置了放气点，保障低温省煤器的安全运行。结束语近年来，随着环境保护和排放标准的越来越严，锅炉低温省煤器改造的工程越来越多，低温省煤器改造有利于降低烟气温度，增加锅炉的利用效率。本改造工程在资料缺失的情况下，在规定的工期内完成低温省煤器的改造任务，为以后相同情况下的低温省煤器改造工程提供了经验和借鉴。锅 炉 制 造 总第 期