趙 雷，杜 霞

(河南龍宇煤化工有限公司 河南永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司500 kt/a甲醇裝置配套有3臺(tái)130 t/h循環(huán)流化床鍋爐，其型號(hào)為CG-130/9.81-MX9。該鍋爐自投運(yùn)以來，出現(xiàn)的主要問題有：①高溫密相區(qū)上部水冷壁管多次發(fā)生爆管，每次爆管后的檢修時(shí)間在7 d以上；②返料器經(jīng)常發(fā)生堵塞和結(jié)焦；③鍋爐風(fēng)壓波動(dòng)幅度大(10～17 kPa)，最高達(dá)20 kPa，造成鍋爐本體晃動(dòng)，存在非常大的安全隱患，因此造成2次滅火停爐事故。改造前，循環(huán)流化床鍋爐最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間僅為125 d，最高運(yùn)行負(fù)荷只有120 t/h。

為實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐的長周期運(yùn)行,開展了技術(shù)改造和運(yùn)行工況優(yōu)化(主要對(duì)1#鍋爐進(jìn)行改造):①采用防磨噴涂和導(dǎo)流板等改造措施，有效減輕物料對(duì)水冷壁的磨損，解決循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中水冷壁受熱面磨損的問題；②用布風(fēng)板代替原來的管式配風(fēng)形式，解決返料器結(jié)焦和堵塞問題，提高返料器運(yùn)行的穩(wěn)定性；③優(yōu)化配煤比，在降低燃料成本的同時(shí)，提高入爐煤指標(biāo)，延長循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期。

1 優(yōu)化改造內(nèi)容及效果

1.1 鍋爐水冷壁防磨改造

鍋爐水冷壁因長期處于硫化腐蝕、高溫氧化和粒子沖刷的環(huán)境中，工作環(huán)境十分惡劣。為解決磨損腐蝕失效問題，采用超音速電弧噴涂技術(shù)在1#鍋爐的水冷壁表面噴涂合金材料。

水冷壁磨損嚴(yán)重的另一個(gè)區(qū)域在爐膛下部耐火材料與水冷壁交界處以及衛(wèi)燃帶與水冷壁交界處。經(jīng)查閱相關(guān)資料可知，交界區(qū)域沿壁面向下流動(dòng)的固體物料與爐內(nèi)向上流動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，局部容易產(chǎn)生渦流，沿壁面向下流動(dòng)的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，從而對(duì)水冷壁管產(chǎn)生沖刷。為此，盡量減小耐火材料擱臺(tái)的尺寸，并在磨損區(qū)受熱面管壁上增加表面堆焊層；同時(shí)為了減少流體轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的局部渦流對(duì)水冷壁的摩擦，在水冷壁上設(shè)置了導(dǎo)流板。

上述改造實(shí)施后,1#鍋爐連續(xù)運(yùn)行212 d停爐檢查,防磨噴涂層無明顯脫落，水冷壁未見磨損；連續(xù)運(yùn)行238 d后再次檢查，防磨噴涂層依然完好，水冷壁管未見磨損，證明防磨噴涂和設(shè)置導(dǎo)流板對(duì)減輕水冷壁磨損、延長鍋爐水冷壁使用壽命有很大作用。

1.2 返料器結(jié)構(gòu)改造

1.2.1 改造前存在的問題

1#鍋爐返料松動(dòng)風(fēng)采用配風(fēng)管結(jié)構(gòu)形式，13～20 kPa的一次冷風(fēng)自配風(fēng)管小風(fēng)口送出，呈W形反吹出形成返料風(fēng)，將循環(huán)物料流化后送入爐膛。由于返料溫度為(900±40) ℃，該結(jié)構(gòu)形式的返料風(fēng)管在運(yùn)行中長期處于高溫環(huán)境下，配風(fēng)管母管端固定在澆注料內(nèi)，盲板端并無任何固定措施，配風(fēng)管容易出現(xiàn)彎曲變形，使循環(huán)物料出現(xiàn)返料不均、流量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，最終造成返料堵塞、大量返料進(jìn)入爐膛風(fēng)機(jī)引發(fā)喘振等停爐事故。每次停爐后進(jìn)入返料器內(nèi)檢查，均發(fā)現(xiàn)返料放灰中結(jié)塊較大，風(fēng)管高溫蠕變現(xiàn)象比較明顯，局部甚至出現(xiàn)開焊和斷裂脫落現(xiàn)象。

改造前，1#鍋爐負(fù)荷達(dá)到115 t/h時(shí)，鍋爐風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)范圍6～7 kPa(圖1)，返料溫度波動(dòng)范圍50～70 ℃，返料風(fēng)壓波動(dòng)范圍2～5 kPa，蒸發(fā)量波動(dòng)幅度最大可達(dá)10 t/h。由于返料量不穩(wěn)定導(dǎo)致鍋爐本體晃動(dòng)幅度較大，爐頂止晃裝置多次變形。

圖1 改造前風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)曲線

1.2.2 改造措施

將配風(fēng)管式布風(fēng)裝置改為風(fēng)室布風(fēng)裝置，主要措施是在返料裝置的底部增設(shè)布風(fēng)風(fēng)室，返料箱采用U形自鎖結(jié)構(gòu)，并在返料區(qū)布置大孔風(fēng)帽、松動(dòng)區(qū)布置小孔風(fēng)帽，確保無流化死區(qū)，以解決布風(fēng)管因長時(shí)間高溫狀態(tài)下沖刷磨損而導(dǎo)致的各種故障。

改造后，1#鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，鍋爐蒸發(fā)量達(dá)到130 t/h時(shí)，鍋爐風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)量<1 kPa(圖2)，返料溫度和返料風(fēng)壓基本穩(wěn)定，鍋爐本體無明顯晃動(dòng)感。連續(xù)運(yùn)行238 d停爐檢查，返料放灰無結(jié)塊，說明物料在返料器中流動(dòng)性良好。

圖2 改造后風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)曲線

2 鍋爐燃煤摻配比的優(yōu)化

在保證鍋爐運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，降低燃煤消耗是降低生產(chǎn)成本的有效措施之一。由于鍋爐對(duì)燃料具有較好的適應(yīng)性，為此開展了摻燒劣質(zhì)煤和煤矸石的研究，并取得了一定的效果。

2.1 控制入爐煤熱值

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)燃燒熱值23 022 kJ/kg(5 500 kcal/kg)的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，為了避免加入大量的煤矸石而使鍋爐的各項(xiàng)參數(shù)不易控制和爐內(nèi)部件磨損加劇，煤矸石摻入量以每5 d入爐煤熱值降低約837 kJ/kg(200 kcal/kg)逐步調(diào)整。經(jīng)近1個(gè)月的調(diào)整，煤矸石摻配質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)20%，將入爐煤熱值控制在18 836～20 092 kJ/kg(4 500～4 800 kcal/kg)，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定。

2.2 控制入爐燃煤粒度

入爐煤粒度大，對(duì)鍋爐的影響體現(xiàn)在：鍋爐床溫升高，提升負(fù)荷困難；風(fēng)量大，鍋爐磨損嚴(yán)重；電耗增加；鍋爐溫度分布不均勻，熱效率低；排渣困難。而入爐煤粒度太小，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的影響也比較大。考慮到摻燒煤矸石很難出現(xiàn)大量的超細(xì)顆粒，主要控制入爐煤的粒度不超過設(shè)計(jì)入爐燃料的粒度。為此，增設(shè)了1臺(tái)顎式破碎機(jī)用于煤矸石的初步破碎，同時(shí)通過調(diào)整雙輥破碎機(jī)的齒板間隙，最終控制入爐煤的粒度滿足設(shè)計(jì)需求。

2.3 控制水分含量

由于循環(huán)流化床鍋爐用煤主要為水洗末原煤，來煤中水分含量較高，不利于鍋爐燃燒。為此，充分利用干煤棚內(nèi)的2個(gè)抓斗進(jìn)行配煤，配煤比例精確、摻配均勻，有效控制入爐煤含外水質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于8%，保證上煤順暢、不堵煤。

3 效益分析

通過對(duì)1#鍋爐的改造，鍋爐的穩(wěn)定性及運(yùn)行效率得到大幅提升。

(1)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷由120 t/h提高至130 t/h，產(chǎn)汽量提高10 t/h，可多發(fā)電3 000 kW。按發(fā)電利潤0.02元/(kW·h)、年運(yùn)行6 000 h計(jì)，單臺(tái)鍋爐每年可增加利潤近36萬元。

(2)循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值由11.9%降至7.8%，按1臺(tái)鍋爐產(chǎn)灰量9 t/h、標(biāo)煤價(jià)格600元/t計(jì)，年可節(jié)約標(biāo)煤約2 214 t，節(jié)省費(fèi)用近133萬元。

(3)改造后，每年可減少返料風(fēng)管的更換近6次，節(jié)省費(fèi)用約7萬元。

4 結(jié)語

采用防磨噴涂技術(shù)和設(shè)置導(dǎo)流板后，有效緩解了水冷壁的磨損問題；采用風(fēng)帽式布風(fēng)裝置有效克服了狼牙棒式布風(fēng)裝置的缺點(diǎn)，保障返料器運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷；鍋爐實(shí)現(xiàn)配煤方式運(yùn)行，可有效降低燃料成本。上述改造措施的實(shí)施，有效延長了循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期。