孫瑞

摘要：目前部分舊鍋爐存在能源利用效率低，運(yùn)行安全性不足的問(wèn)題，急需對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造。應(yīng)用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)改造舊鍋爐，能夠充分實(shí)現(xiàn)提高供熱質(zhì)量和節(jié)能減排雙重目標(biāo)。本文結(jié)合某化工廠舊鍋爐改造實(shí)例，分析利用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)對(duì)舊鍋爐的改造技術(shù)要點(diǎn)，闡述了改造的具體方案及措施，具有一定借鑒價(jià)值與參考意義。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；燃燒技術(shù)；鍋爐改造

1 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)舊鍋爐改造概況

某化工廠有1臺(tái)SHL10-13A鏈條爐，投產(chǎn)運(yùn)行總時(shí)間超過(guò)10年，在當(dāng)前的生產(chǎn)條件下，該鍋爐運(yùn)行效率較低，始終處于低負(fù)荷狀態(tài)，能耗較高。同時(shí)，該鍋爐燃煤種類為省外煙煤，煤價(jià)成本較高，達(dá)到350元/t水平范圍，給企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了較高的成本壓力?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況，采用低倍率循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行鍋爐改造，將鍋爐既有的10t/h蒸汽量水平擴(kuò)容為15t/h，煤量消耗為210kg/t（汽）。

2 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)舊鍋爐改造技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 受熱面改造

在應(yīng)用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行鏈條爐改造的過(guò)程中，首先應(yīng)對(duì)既有的爐排、拱管、集箱等器件去除，保有鍋筒、對(duì)流管束和尾部受熱面。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)體系中增加流化床、旋風(fēng)分離器等設(shè)備。因鏈條爐的爐膛較低，不適用流化床鍋爐燃燒，在改造過(guò)程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，提升鍋爐整體高度，其余結(jié)構(gòu)設(shè)備可參照標(biāo)準(zhǔn)水管鍋爐設(shè)計(jì)，燃燒部分則參照循環(huán)流化床燃燒技術(shù)要求設(shè)置。在進(jìn)行鍋爐改造選型的過(guò)程中，應(yīng)盡量充分利用舊有鍋爐的結(jié)構(gòu)體系，使用原有受壓元件提供支撐。

2.2 爐型的選擇

在鍋爐技改過(guò)程中，爐型選擇應(yīng)考慮以下因素：

蒸發(fā)量大小對(duì)流化床鍋爐選型的影響：循環(huán)流化床燃燒鍋爐較高的飛灰率需要更高的氣流速度水平與爐膛高度水平，這將形成鍋爐既有體系改造上成本的全面提升，處于成本控制的考量，蒸發(fā)量35t/h水平以下的鍋爐不適宜高飛灰率技術(shù)改造，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求選擇低飛灰率技術(shù)改造。在鍋爐燃煤類型為部分低燃燒效率煤種（如煤矸石等發(fā)熱值≤12.6MJ/kg煤種）的情況下，應(yīng)選擇低飛灰率技術(shù)改造。而在鍋爐燃煤類型為≥20MJ/kg高燃燒值煤種的情況下，應(yīng)選擇高飛灰率改造技術(shù)。在燃煤類型處于上述兩種類型之間時(shí)，則可結(jié)合蒸發(fā)量水平進(jìn)行權(quán)衡選擇。

在確定該鏈條爐改造為低攜帶率循環(huán)流化床鍋爐后，可進(jìn)行鍋爐結(jié)構(gòu)選型確定，主要確定鍋爐汽包、水冷壁結(jié)構(gòu)等選擇，具體內(nèi)容如下：

根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可知，在鍋爐蒸汽壓力<2.5MPa的條件下，為了提升換熱過(guò)程的充分性，應(yīng)選擇由雙汽包形式；在鍋爐蒸汽壓力>3.82MPa且容量>35t/h的條件下，熱量傳遞迅速劇烈，應(yīng)選擇單汽包形式；而當(dāng)鍋爐蒸汽壓力水平為3.82MPa且容量為10～35t/h的條件下，鍋爐單、雙汽包形式均可選擇。

水冷壁結(jié)構(gòu)選擇，針對(duì)該鏈條爐改造后的燃煤類型（發(fā)熱值<12.6MJ/Kg煤種）以及小于35t/h的容量，應(yīng)選擇帶埋管、爐膛水冷壁結(jié)構(gòu)，從而提升鍋爐出口溫度，強(qiáng)化鍋爐技術(shù)改造后的產(chǎn)能效率水平。

2.3 分離器的選擇

現(xiàn)階段，循環(huán)流化床燃燒鍋爐使用的主要分離器類型包括旋風(fēng)分離器、槽型擋板分離器等。這些不同的分離器對(duì)于不同煤種燃燒特性有著差異性的適應(yīng)性。因此，在選擇分離器的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合煤種與氣體流通速度進(jìn)行合理的選擇，對(duì)飛灰率進(jìn)行控制，提升鍋爐整體熱效率，降低對(duì)于受熱面的摩擦損耗。

2.4 給煤破碎系統(tǒng)的選擇

給煤破碎系統(tǒng)是對(duì)燃煤進(jìn)行處理，使其粒徑符合燃燒過(guò)程的需求，維持燃燒過(guò)程均勻性的重要設(shè)備。實(shí)際選擇過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合鍋爐燃煤特征與燃料供給需求進(jìn)行確定。在進(jìn)行破煤系統(tǒng)選擇的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)煤粒比度進(jìn)行合理的控制，提升燃燒與傳熱效率，降低出現(xiàn)器件磨損或爐膛結(jié)焦等問(wèn)題的幾率。

2.5 爐墻砌筑方面

作為整體結(jié)構(gòu)承壓承重的關(guān)鍵部位，爐墻的整體質(zhì)量應(yīng)滿足循環(huán)流化床燃燒過(guò)程中的實(shí)際需求，應(yīng)對(duì)爐膛磚體、澆筑砌筑等關(guān)鍵質(zhì)量因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證改造后的爐膛效率。

3 改造的具體方案及措施

3.1 合理選擇布風(fēng)板及埋管受熱面

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)改造過(guò)程中對(duì)于整體效率的關(guān)鍵影響要素是布風(fēng)板、埋管受熱面的選擇與布置。本鍋爐改造后使用Ⅱ類無(wú)煙煤進(jìn)行燃燒，具有較高的燃燒值，針對(duì)這一煤種特征，該鍋爐使用“回”型布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，布風(fēng)板面積4.6m²，埋管面積15m²，采熱效率大大提升，在實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)出了理想的效率水平。

3.2 擴(kuò)大爐膛截面或高度，調(diào)整懸浮段的受熱面積

本鍋爐改造工程舊有鏈條爐有前拱結(jié)構(gòu)，改造過(guò)程中充分利用了這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在爐前位置設(shè)置爐膛，增大了懸浮室面積，以降低煙氣流速。而沸騰爐改造成循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，針對(duì)其爐膛截面相對(duì)較大的特點(diǎn)，僅在爐膛高度方面作了相應(yīng)的調(diào)整，這樣可延長(zhǎng)顆粒在爐內(nèi)的一次停留時(shí)間，達(dá)到5.5s以上，從而達(dá)到了提高燃燒效率的目的。所以該化工廠實(shí)施鍋爐改造時(shí)，選用了前者的改造方案，實(shí)踐證明，改造后取得了很好的效果。

此外，本鍋爐改造調(diào)整了懸浮室受熱面積，出口溫度處于850℃水平范圍內(nèi)，有效提升了爐膛內(nèi)溫度，Ⅱ類無(wú)煙煤燃燒效率更高，降低了燃煤損失，限制了尾部受熱面磨損情況。

3.3 調(diào)整對(duì)流管束區(qū)域內(nèi)的煙氣通道

為了有效改善改造后的氣體流通效果，該鍋爐應(yīng)用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行改造時(shí)，增大了上下汽包的高度間距，擴(kuò)大了煙氣通道面積，降低了氣流速度。在尾部受熱面加設(shè)了分離器，改善了流管束位置的飛灰濃度水平，降低了煙氣飛灰對(duì)于設(shè)備器件的磨損。

3.4 增設(shè)二級(jí)分離裝置及回送裝置

該鍋爐應(yīng)用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行增容改造的過(guò)程中，應(yīng)用二級(jí)分離體系。其中，第一級(jí)為“S”形平面流分離器，布置在爐膛出口；第二級(jí)為組合式多管旋風(fēng)分離器，布置在尾部受熱面上方，總分離效率可以達(dá)到95%以上。對(duì)應(yīng)分離器回送裝置采用了“L”閥、“十”字型閥，實(shí)踐證明，改造后取得了很好的效果。

3.5 受熱面的調(diào)整

循環(huán)流化床舊鍋爐改造有效實(shí)現(xiàn)了增容效果，這需要與之相匹配的受熱面積提升。改造過(guò)程中，不僅要盡量利用原有鍋爐的結(jié)構(gòu)部件，還要滿足用戶要求的鍋爐出力，所以在通過(guò)增大爐膛內(nèi)埋管受熱面及懸浮室輻射受熱面的情況下，還必須增加對(duì)流管束和尾部受熱面。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，改造后的循環(huán)流化床鍋爐在汽包間高度和尾部受熱面過(guò)熱器、省煤器、空預(yù)器的調(diào)整后，基本上能滿足鍋爐產(chǎn)能的需求。

3.6 鍋爐改造增容后的優(yōu)化措施

（1）鍋爐增容后，出力增加，燃燒需要的風(fēng)量也相應(yīng)增加；循環(huán)流化床鍋爐對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)壓頭要求也較高，所以鼓、引風(fēng)機(jī)的流量和壓力都必須重新計(jì)算，選用能匹配改造后鍋爐燃燒需要的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。

（2）鍋爐增容后，產(chǎn)能提升，排放量增大，煙氣量、煙塵濃度提升，對(duì)于排放水平的控制應(yīng)對(duì)除塵器進(jìn)行改造。

（3）在鍋爐產(chǎn)能與燃燒效率提升的情況下，循環(huán)流化床技術(shù)改造后的鍋爐用風(fēng)量提升，需要更為高效的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)控制技術(shù)，如變頻調(diào)速器等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將鏈條爐改造成為低倍率循環(huán)流化床鍋爐，有效提升了熱效率，實(shí)現(xiàn)了煤種的改變，應(yīng)用Ⅱ類無(wú)煙煤進(jìn)行燃燒，能夠有效降低煤價(jià)成本。同時(shí)，能夠全面控制污染排放，是一種理想的舊鍋爐改造技術(shù)。對(duì)于企業(yè)而言這種改造方式具有低成本、快投入的優(yōu)勢(shì)，改造技術(shù)適用條件更廣。