提高12t/h燃用非设计煤种的锅炉出力和热效率的改

发布时间：2022-10-05 10:09 热度：

提高12t/h燃用非设计煤种的锅炉出力和热效率的改造技术

陈烨强

摘要： 本文结合某企业12t/h燃煤链条锅炉针对燃用非设计煤种出力不足，通过锅炉的技术改造达到提高锅炉出力和运行热效率的成功经验。介绍探讨提高该锅炉出力和热效率的具体改造措施，所取的改造设计和运行经验为其它类似目的改造提供一些参考。

关键词： 设计煤种 改造 出力 热效率

1. 前言

当前，能源危机已经成为世界关注的焦点，世界经济的快速发展，可利用的自然能源慢慢耗竭，不断减少，而人类的社会生产活动、工业生产却迅猛的发展。对自然能源的需求却越来越大。鉴于能源的不可再生性，最大限度提高能源的利用率，节约有限的能源和减轻日益增加环境污染的压力具有重要的意义。

对我国来说，能源短缺显得尤为严重，特别过去粗放型的经济增长方式，使得我国能源浪费严重，单位产品能耗大，能源生产技术落后和利用率低。特别在经济企业大量应用的主要耗能设备能源利用率低。燃煤工业锅炉是主要耗能设备的典型。根据相关数据，我国燃煤工业锅炉运行热效率比较国际先进水平低15至20个百分点。通过改造提高锅炉的出力（蒸发量）。提高锅炉的热效率，降低单位产品能耗和降低锅炉污染物排放，降低企业的生产成本，提高企业竞争力。

2. 概况

2．1 改造前锅炉的实际运行情况

本文论述的项目内容涉及到的锅炉为某企业12t/h蒸汽链条炉排锅炉。该企业有SZL10-1.25-WII、SZL12-1.25-WⅡ2的锅炉各一台，该企业的目前的生产线产能需要约10-12t/h蒸汽量。本来按照锅炉的额定出力锅炉，该企业只需要开其中一台锅炉就能够达到每天生产所需的蒸汽量245吨，蒸汽压力为1.0MPa。但由于SZL12-1.25-WⅡ2锅炉出力不足约6t/h，无法满足生产负荷需要，必须把另外一台10t/h锅炉启动运行才能保证蒸汽压力。该锅炉需经常保持热备用状态，造成锅炉经常启停，锅炉效率极低，总体能耗较大。

2．2 型号为SZL12-1.25-WⅡ2锅炉相关设计的技术参数简要如下：

 

2．3 改造前对锅炉运行热效率测试的结果

企业委托某锅炉性能测试机构对该SZL12-1.25-WⅡ2锅炉进行性能试验。从测试结果看该锅炉在正常运行情况下的最大出力（蒸发量）在6t/h左右，实际出力远小于设计锅炉额定出力12t/h.本文所指的正常运行情况下指的是锅炉在相对比较经济运行条件下，具体指锅炉排烟温度、炉排转速、煤层厚度、鼓风电流、引风电流、炉膛温度等正常，锅炉水处理系统（含预处理、软化、除氧、锅内加药、结垢及腐蚀状况、排污状况、日常汽水品质分析、日常化验检测分析）正常。测试过程煤质状况稳定；保温状况良好；炉内无严重结焦状况等综上述的一切指标正常的情况下。

从测试结果看，灰渣含碳量（7.5%）及飞灰含碳量（15.6%）均较低，锅炉热效率为69.3%，锅炉排烟温度为170℃，排烟处含氧量检测为10.3%，过量空气系数[2]为1.96，偏大。说明锅炉是处于相对经济运行工况。锅炉出力达不到设计出力直接原因是锅炉实际运行燃用的煤种不是锅炉的设计煤种。

影响该锅炉出力的主要原因

造成本锅炉蒸发量仅为额定蒸发量的50%左右，达不到设计要求的主要原因是无烟煤改烧烟煤后，炉膛内燃烧强度过大，即单位炉膛截面热负荷和容积热负荷高，水冷度太小（即炉膛内受热面布置不足，卫燃带面积过大），吸热不足，造成炉膛内燃烧温度过高，如果按额定负荷蒸发量所需的燃煤量进煤，势必造成炉膛内燃烧温度过高，炉墙表面温度过高，炉膛壁面会严重结（挂）焦，不但堵塞烟气通道，反而影响燃烧；另外由于烟煤的熔点低，链条炉排较快大量的燃料煤处于熔融块，造成相当大部分的煤熔化无法与从炉排下来的入炉风充分接触燃烧。加上锅炉高负荷时加快链条炉排和煤层厚度，直接影响炉渣可燃物含量。需要经常停炉清焦。

其次因为该锅炉尾部有一套脱硫系统，系统阻力增大，在目前6t/h负荷运行时，锅炉引风机电机频率已达45.9（锅炉鼓、引风机均进行了变频改造），基本已经到了上限，而锅炉鼓风机电机频率也已接近上限，说明目前锅炉的鼓、引风机的能力也不足以支持锅炉在额定负荷（12t/h），鼓引风机压头不足，风量不够也影响锅炉燃烧完全。所以锅炉辅机不匹配也是造成锅炉出力不足的原因之一。

鉴于该企业已签订长期烟煤的供应合同。该锅炉实际燃用烟煤特性与锅炉设计煤种特性差异大。委托第三方对该烟煤的煤质分析结果如下：

Car=54.41% Har=3.28% Oar=8.50% Nar=0.79% Sar=0.41% Aar=17.00%

Mar=18.62% Vdaf=23.87% Qnet.ar=18951KJ/Kg

4. 锅炉改造的主要内容和目的

炉膛前墙、两侧墙均布置辐射受热面，由前集箱引出13根φ51×3上升管组成前墙水冷壁，节距为175mm。由两侧集箱各引出102根φ51×3上升管组成侧墙水冷壁，节距53mm。在上、下锅筒间布置有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对流管束，管子规格φ51×3，材料为20号锅炉用无缝钢管，管束为顺列布置，横向节距S1=120mm，纵向节距S2=85mm，横向分别为19、18、14排，纵向各18排。

改造前锅炉本体简图：

 

4.1 炉膛改造

锅炉总高度提高2米，即锅炉上下汽包及炉膛整体提高2米。提高炉体，以增大炉膛的容积[1]。拆除锅炉左、右、前侧上半部炉墙，割断左、右侧水冷壁前44排及前水冷壁、前水冷壁下降管、侧水冷壁下降管等，按侧集箱图纸将侧集箱分为两段，并按要求进行加工。将上、下汽包、对流管束、侧水冷壁后半部分、下降管、侧集箱（后）及其钢结构辅件等同时提高2米，即上锅筒标高由4.92米提高至6.92米，而前集箱及侧集箱（前）水冷壁部分标高不变。锅炉炉膛提高了2米。缓和了由于提高锅炉出力带来的炉膛截面热负荷和容积热负荷过高的负面影响。诸如结焦、炉膛壁面温度高、严重结（挂）焦和热负荷过高及水循环恶化带来的水冷壁爆管等。（见锅炉修理改造简图）

因为烟煤着火温度低，把原来的燃无烟煤的低长的绝热性炉拱（该炉拱使炙热的高温烟气对新入炉的无烟煤进行预热，使其快速达到着火燃烧所需要的温度）改造为燃用烟煤的较短的水冷壁型炉后拱，提高后拱高度及增加炉膛的水冷度，去掉炉膛内部分卫燃带，使锅炉炉膛体积加大，烟气流速降低，同时大大地降低喉口温度，防止炉膛温度过高导致的结焦。

拆除原锅炉后拱及原炉膛出口后侧燃尽室，在原后拱后部距离炉排面595mm高度安装1个φ159×6后水冷壁集箱，集箱与锅炉下锅筒之间布置有4根φ108×4的下降管，集箱与上锅筒之间布置有18根φ51×3的后水冷壁组成炉膛后拱，后拱倾斜角为10℃，后拱长约4.5米，后拱延伸至对流管前部则前后错开为两列，大大提高炉膛的水冷度及增加受热面，且可以进一步降低炉膛出口温度。（见锅炉修理改造简图）原锅炉辐射受热面积由28.37m2提高至54.5m2。

在下汽包下侧增加2米高钢结构件，支持上下汽包等重量，只要采用16#槽钢。同时加长落灰器长度。恢复炉墙，按规范标准要求砌筑。

锅炉改造后锅炉本体简图：

 

4.2 锅炉尾部受热面改造及改造后参数

拆除原锅炉尾部配的空气预热器，在原空气预热器位置安装铸铁省煤器，每根铸铁省煤器管长度为2米，共布置72根铸铁省煤器管，给水为双进双出布置，省煤器出口接有至除氧水箱的旁路，以在锅炉启停炉时保护省煤器的安全。增加了省煤器受热面积70.8m2。

4.3 锅炉通风系统改造

根据前后拱的变化，重新合理分配锅炉炉排下一次风。且鼓风机、引风机进行扩容改造。消除锅炉各个部位的漏风现象。

结论

本项目在用户和安装公司的共同努力，完成该锅炉的改造工作。通过监管部门的验收。并委托进行改造后的锅炉性能试验，试验结果锅炉燃用上述烟煤实际出力由原来5.94t/h提高至锅炉负荷11.79t/h，锅炉效率由原来的69.3%提高至82.8%。符GB/T17954-2007《工业锅炉经济运行》的三级运行的要求。用户原来需要开2台锅炉才能满足用汽要求，现在只需要开12t/h锅炉即可满足要求。且经过2年的运行考核，锅炉锅炉运行工况（排烟温度、炉排转速、煤层厚度、鼓风电流、引风电流、炉膛温度等）稳定；锅炉机组状况（压力、蒸发量、热效率、能耗、电耗、排放、事故及故障等）良好；改造后委托第三方对锅炉燃用烟煤进行运行工况的热效率测试结果表明锅炉的热效率大幅度提高。大大降低单位产品的能耗。实际运行效果说明本次的锅炉技术改造是合理、成熟可靠的。

参考文献：

1 张永照、陈听宽、黄祥新编。工业锅炉（第2版）。机械工业出版社

2 金定安、曹子栋、俞建洪编。工业锅炉原理。西安交通大学出版社 1986年