65t/h锅炉改烧水煤浆燃料的改造设计

节能2005年第2期一16一ENERGY CONSERVATION(总第271期)65t/h锅炉改烧水煤浆燃料的改造设计朱霞,周锦峰(南通万达锅炉股份有限公司,江苏南通226005)摘要:水煤浆是一种新型洁净代油燃料,目前主要应用在锅炉改造中。本文介绍了65υ/h锅炉改造的设计方案,具有一定的参考价值。关键词:水煤浆;锅炉;优化改遺中图分类号:TQ534,4文献标识码:B文章编号:1004-7948(2005)02-0016-041引言改造后的锅炉要求在燃烧水煤浆时锅炉性能保水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种证如下:新型洁净代油燃料。由于水煤浆可以和油一样输锅炉出力65t/h送、储存和燃烧,燃油锅炉的改造可基本利用原有设主蒸汽压力382MPa施,改造工作量少、灰渣处理简单,因而具有投资少、主蒸汽温度450℃改造周期短等优点,是以煤代油的理想代用燃料。排烟温度≤155℃浙江大学是我国最早研究水煤浆燃烧技术的单锅炉热效率:燃烧胜利水煤浆时,设计热效率达位,也是国家水煤浆工程技术研究中心,在我国水煤89%以上。浆燃料的工业化应用领域走在了前列。2003年8锅炉改造设计的燃料特性如下月本公司与浙江大学热能工程研究所合作,对中国(1)设计水煤浆燃料(见表1)石化齐鲁股份有限公司橡胶厂2台65t/h中压燃油表1胜利水煤浆分析资料锅炉进行了改燃水煤浆燃料的改造设计,现已投入项单位应用,各项技术参数能达到设计值。下面就改造设分析数据计作一些简单的介绍。空气干燥基水分Ms2.212改造前情况及改造后性能参数分析干燥基灰分A中国石化齐鲁股份有限公司橡胶厂(以下简称干燥无灰基挥发分Vd橡胶厂”)2台65/h中压燃油锅炉为无锡锅炉厂产品,型号为F65/39-Y,室内Ⅱ型布置。该锅炉干燥基全硫分S4于1973年6月制造,原设计为燃煤粉,锅炉到厂安定碳FC装时按燃油考虑,安装后.一直燃用重油和渣油,于干燥无灰基碳含量C1976年12月投产。锅炉炉膛为矩形截面,尺寸为干燥无灰基氢含量H5945mm×5345mm,燃烧装置采用四角切圆方式切圆直径为顿00mm,布置两组8个油燃烧器。干燥无灰基氮含量Nd原燃油锅炉的主要技术参数如下:干燥无灰基硫含量Sd锅炉额定蒸发量65t/h干燥无灰基氧含量O4额定蒸汽压力382MPa额定蒸汽温度450℃收到基水分M排烟温度140~160℃低位发热量Q…m锅炉热效率≥89%灰熔点DT>1250给水温度104℃可磨性系数HGI冷风温度30℃热风温度300~350℃密度g/2005年第2期能(总第271期ENERGY CONSERVATION其他特性:重量浓度66%-68%;粘度(p)1200(1)根据水煤浆燃烧器组及燃气燃烧器的高度±200mPas;平均粒度40~50m;稳定性(无硬沉和宽度,对原水冷壁开口作相应改变;淀)2-3月(2)为了强化水煤浆着火,炉膛燃烧器区域布置(2)校核水煤浆燃料(见表2)18m2卫燃带,其中高度为860mm,厚度为50mm。表2八一水煤浆分析资料采用连片布置,材料为碳化硅,卫燃带布置见图2;工业分析低位发热量(3)在燃烧器附近开设打焦孔,每组燃烧器开设名称MAHr Ox Nar/k] kg两个打焦孔。根据橡胶厂提出的安装位置要求开设水煤浆33958536,338.3849.682.846.260.950.43吹灰孔。其他特性:重量浓度68%±2%;粘度μ<更换减温器1200mPa·s;灰熔点DT=1340℃;平均粒度<45ym;稳定性(无硬沉淀)3月。(3)橡胶厂送锅炉尾气年平均量2700t;最大瞬时量1.0t/h;低位发热设置防磨盖板量Qm,x=14096kJ/Nm33燃料消耗量5345×594锅炉改造后水煤浆消耗量如表3所示。表3一台65t/h锅炉100%负荷时水煤浆消耗量更换水煤浆燃烧设置防磨盖板量燃料胜利水煤浆11.5”c更换中级2000年运行8000h八一水煤浆10.987200日运行24h4锅炉本体改造方案本次改造的总体意图就是在保证锅炉安全可靠运行及锅炉性能参数的情况下尽量减少投资费用。根据橡胶厂提供的有关技术资料和提出的技术要图1锅炉改造方案简图求,我们对65t/h锅炉改烧水煤浆燃料进行了热力计算。改造的2台65t/h锅炉虽然安装后一直燃5345×5945A-A剖面图油,但它的原始设计是燃煤粉的,所以这次改造的原始资料包括原煤粉锅炉的技术资料和后燃油锅炉的技术资料两个方面。通过对原始资料的分析和计算,确定了锅炉本体的改造方案,见图1。改造中锅炉总体结构基本不变。原设计煤粉炉注:燃烧器区域卫燃带中的运转层标高为7000mm,锅筒标高为20000mm硅,厚度为50mm而在锅炉房现场燃油锅炉的运转层标高为6000mm,锅筒标高为19000mm。这次改造中保持图2卫燃带布置简图运转层仍为6000mm,整个锅筒部分(含内件、吊装42燃烧器等)均不变,锅筒标高仍为19000mm;锅炉的整体构在原燃烧器位置安装水煤浆燃烧器。设计燃烧架不变;炉膛部分除与燃烧器和吹灰器相关部分作器共5层,一次风2层,二次风3层,自上而下分别修改外,其余不变;受热面(过热器、减温器、省煤器、为上二次风、上一次风、中二次风、下一次风和下二空气预热器)等也作相应改动;锅炉的尾部除尘增加次风。燃烧器四角切圆布置,切圆直径为顿00mm了静电除尘器。两层一次风燃烧器中均布置水煤浆喷嘴,正常运行4.1炉膛改造方案时投用8个水煤浆喷嘴。一台锅炉布置4个燃气燃节能2005年第2期ENERGY CONSERVATION(总第271期)烧器,由橡胶厂提供,布置在上二次风燃烧器喷口购、安装和调试。中。在4个下二次风燃烧器喷口里设置4个点火油由于水煤浆含有10%左右的灰分,同时与煤粉枪,点火油枪由橡胶厂提供,点火油采用轻柴油。水炉比较,烟气流速有所提高。为了减少烟气对受热煤浆燃烧器组的喷口尺寸以及安装位置见图3和图面的磨损,在省煤器入口的前两排直管上和弯头迎锅炉启动时,处于下二次风喷口的点火油枪首先投用;锅炉运行到30%~50%负荷时,再逐个投入水煤浆燃烧器;待水煤浆能稳定燃烧时,停用点火上二次风口油枪。燃用水煤浆时,锅炉最低负荷约为50%。4.3水煤浆喷嘴采用由浙江大学研制的撞击式多级雾化型水煤浆喷嘴。水煤浆喷嘴的主要技术参数如表4所示。当锅炉改造完成进行调试时,调节雾化蒸汽流量约上一次风口为满负荷下水煤浆流量的25%。当锅炉正常运行时,即使锅炉负荷以及水煤浆流量发生变化,但雾化蒸汽的流量不变,仍然保持为满负荷下水煤浆流量的25%。4.4受热西改造方案根据热力计算,65t/h锅炉改燃水煤浆后,炉膛热负荷有所增大,炉膛出口烟温有所提高,要求的减温器调温能力加大,原使用的面式减温器的调温能力只有25℃,不能满足锅炉的性能要求。经与用户下一次风口协商,采取更换面式减温器,同时把低温过热器管系的纵向排数由原来的10排改为8排,减温器最大调温能力为50℃。减温器集箱规格为426mm25mm,材质为20G/GB5310,传热面采用6mm3mm螺旋管。根据热力计算,原锅炉的省煤器受热面保持不变,省煤器出口为非沸腾水。图3燃烧器组喷口尺寸简图用户根据锅炉的使用情况,要求在改造中更换上级空预器和中级空预器(下级空气预热器在以前的大修中已更换过)。根据热力计算,为了保证一定的热风温度和排烟温度,保持空气预热器几何尺寸不变,管子采用φ0mm×1.5mm螺旋槽管。改造后锅炉的热力计算汇总如表5。5热风管道从上级空气预热器出口至水煤浆四角燃烧器的二次风管进口属本次锅炉本体的改造范围。改造中充分利用了原有的热风管道,只把原来进油燃烧器的分叉风管进行了更换。4.6吹灰和防磨炉前根据用户提供的吹灰器位置,负责在炉膛水冷壁区域预留吹灰孔。吹灰器系统由橡胶厂负责采图↓燃烧器安装位置简图2005年第2期能(总第271期)ENERGY CONSERVATION风面都设置防磨盖板,其中上级省煤器防磨盖板的为Q235-AF。在更换的上级空预器和中级空预器材质为lCr20Ni14Si2,下级省煤器防磨盖板的材质烟气入口处均安装有防磨套管。表4水煤浆喷嗜的主要技术参数技术参数/rb1容量范围/th1浆压/MPa雾化用蒸汽压力/MP雾化用蒸汽温度/℃雾化细度粘度雾化汽耗率设计容量(每支/pm/mPas/kg汽kg浆水煤浆1.60.8-1.76≥1,1≥1.3≥300105<1200表5热力计算汇总名称及单位炉膛凝渣管高温过热器低温过热器上级省煤器上级空气预热器下级省煤器下级空气预热器入口烟气温度/℃1817,11046.398.1688.1430.3211.6出口烟气温度/℃1046.3998.1688.1430.3211,6148.7受热面积/m2334.842.95274166.13071210.6吸热量/kJkg-193864562.32033.11213.32812.31592.7693.3756.1烟速/ms-19.6传热系数/w·(m2t)-153.682,623.6173工质入口温度/℃256.2299.8256.2125,6工质出口温度/℃256.2450.0328.1251.3324.6144.2125.6温压/℃766,0525.3459.2356.5121.8114.3介质流速/ms119.68.35.84.7其他改造压为3700Pa,基本满足改造锅炉的要求。根据改造要求,对锅炉的操作平台、扶梯和部分6烟气露点管道等作相应改动。燃用胜利水煤浆时,考虑烟气中水蒸气、硫酸蒸5烟风阻力计算汽和飞灰的影响,计算得到烟气露点为100℃左右。根据烟风阻力计算,锅炉全烧水煤浆时锅炉本锅炉改造设计中取用的排烟温度为155℃,-般不体空气侧阻力(不含燃烧器阻力)为1435Pa,锅炉本考虑下级空气预热器的低温腐蚀问题。体烟气侧阻力为1520Pa。燃烧器设计阻力为7结束语1500Pa,锅炉尾部电除尘器的阻力为50Pa通过实际运行,改造后锅炉的各项技术参数能考虑空气温度为20℃时,在满负荷下燃用胜利达到设计值,而且投资少,改造周期短。值得引起注水煤浆所需的空气量为75440m3/h(取a=1.2)。意的是锅炉的吹灰系统,应针对不同受热面的不同考虑排烟温度为150℃时,得到的烟气量为特点建立合理的吹灰周期同时也要加强重点部位的局部吹灰,以保证锅炉安全可靠地运行。155485m3/h(取a=1.4)作者简介:朱霞(1969-),女,1990年毕业于西安交通大学锅炉原有的引风机型号为Y4-73-11No.20D锅炉专业,双学士,现从事锅炉及压力容器的设计开发风量为166000m3/h,风压为2050Pa;原有的鼓风机工作。型号为G4-73-11No.16D,风量为9000m3/h,风(收稿日期:2004-12-07)