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480t/h锅炉存在的问题及技术改造
发布时间：2013-10-21 09:42 来源：未知
1、前言
马钢热电总厂有一台DGJ/480/13.7-Ⅱl型锅炉。该锅炉为一次中间再热Ⅱ型布置、为超高压、自然循环、单汽包炉、采用管式空预器，露天布置。承担着马钢新区的发电任务，可全部燃烧煤也可以掺烧高炉煤气，于2007年4月份投产。
1.1锅炉主要参数如下
额定蒸发量：480 t/h
再热蒸汽流量：393t/h
汽包额定工作压力：15.2MPa
过热器出口蒸汽压力：13,7 MPa
过热器出口蒸汽温度：540℃
锅炉排烟温度：141℃(全烧煤)
185℃(掺烧30%高炉煤气)
锅炉效率：91.5%（全烧煤）
89%(掺烧30%高炉煤气)
1.2锅炉整体布置
锅炉为全钢结构、双排柱布置，光管加焊扁钢组成膜式水冷壁。炉膛断面为10400mmx10400mm，前后墙水冷壁下部形成倾斜角为550的冷灰斗，冷灰斗下部布置水浸式刮板捞渣机，后墙水冷壁上部向炉内突出2500mm形成折焰角。炉膛顶部、尾部竖井包墙及水平烟道包墙均为膜式壁包墙过热器。炉膛上部前面布置有全大屏过热器，为全辐射过热器，炉膛上部中间布置有后屏过热器，为半辐射过热器。在折焰角上方布置高温过热器，为对流过热器。炉膛与尾部竖井烟道间有3700mm长的水平烟道，在水平烟道内布置高温再热器。尾部竖井由中隔墙过热器分为旁路烟道和主烟道。在旁路烟道内布置旁路省煤器，在主烟道内布置低温再热器。下级省煤器布置在尾部竖井烟道下部烟道内，设置两段受热面及分烟道，两段分烟道各自设置烟气调节挡板�？掌と绕鞑捎梅址绻苁娇赵て鳎畏缭谇把痰�，一次风在后烟道，后烟道设置烟气调节挡板。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、存在问题
(1)旁路省煤器泄漏，2009年开始，多次发生旁路省煤器泄漏引发的停炉�；�。
(2)再热蒸汽温度超温，高炉煤气掺烧量大时再热器有超温情况发生，导致再热器事故喷水和微调喷水长期大量投入。
(3)二次风空气预热器阻力过大，差压达4.5kPa，远大于2.5 kPa的设计值，二次热风总量略显不足，夏季高负荷时的氧量只有2%左右，不能满足燃烧需要。
上述问题已经影响了机组的长周期稳定、安全运行，为解决上述问题，我们组织进行了技术攻关。
3、改造思路
3.1旁路省煤器泄漏问题分析
旁路省煤器结构是螺旋鳍片管∮38x4，材质为20 g，错列布置在尾部烟道的上部。自2009年以来多次泄漏点都在上面第一、二排管子上，经过我们对管道泄漏的情况仔细观察和省电科院提供的试验数据分析判断，排除了管子材料、制造质量等方面的问题，确定了主要原因是飞灰磨损。
影响飞灰磨损的主要因素是烟气流速的大小，其次是烟气中的飞灰浓度。为此，我们认真地研究了该锅炉的计算说明书，发现这台锅炉在全烧煤时，旁路省煤器处的烟气流速为7.9m/s，而在掺烧30%的高炉煤气时，旁路省煤器处的烟气流速为17.3m/s。省煤器中的烟气流速超过9m/s就将对省煤器磨损产生不利的影响，尾部烟道管材的飞灰磨损与流速的三次方成正比，显然掺烧高炉煤气时旁路省煤器处的烟气流速远远大于允许的烟气流速，这是造成旁路省煤器管磨损泄漏的主要原因，所以必须要降低烟气流速。根据马钢公司的煤气平衡，这台锅炉承担着消化富裕高炉煤气的功能，几乎都是在掺烧大量高炉煤气的工况下运行。随着掺烧高炉煤气量的变化，旁路省煤器处的流速也相应地发生变化。在这个问题上，制造厂家在设计时也做了考虑，在旁路省煤器烟气出口安装了烟气挡板门，用来调节烟气流量，进而控制烟气流速，但是从这几年的实际运行效果来看，旁路省煤器的烟气阻力较大、流通面积偏小，同时由于再热器蒸汽温度超温，运行中实际用该烟气挡板调节的幅度很小，无法满足降低旁路省煤器处烟气流速的需要，需要对旁路省煤器重新设计。
按照国家有关规定，省煤器管壁磨损速度应该小于0.2 mm/年，旁路省煤器∮38x4的管子按常规烟气流速9 mm/s计算，磨损寿命约20年，实际烟气流速超过常规烟气流速的一倍左右，管壁的磨损量同烟气流速的三次方成正比，烟气流速是常规烟气流速两倍，磨损量就是原来的八倍，故实际磨损寿命约为20/8=2.5年。该锅炉正式运行时间至开始爆管正好是两年多时间，与上面的计算大致吻合。
这台锅炉的设计煤种应用基的低位热值是22.14 MJ/kg，灰分是22.15%，而实际使用的煤种由于市场原因满足不了要求，来煤的灰分经常达到40%以上，大大增加了飞灰浓度，加大了对省煤器的磨损。另外旁路省煤器是鳍片管，在锅炉全烧煤低负荷运行工况下，还容易造成旁路省煤器的积灰，不适应挥发份较大的煤种，采用光管省煤器更为合适。
3.2再热蒸汽温度超温问题分析
针对再热器蒸汽超温的情况，经过对再热器整体热力计算的复核，发现主要的原因在于再热器的吸热面积过大．在煤、气混烧的情况下，烟气量增大，矛盾更为突出，造成减温水长期大量的投入。从高温再热器和低温再热器在锅炉内部的实际布置情况和热力计算分析，我们认为减少低温再热器的吸热面积是解决问题的关键，低温再热器和旁路省煤器在锅炉尾部烟道几乎处于同一高度，中间有中隔墙分开，减少低温再热器的管束，必然对尾部烟气的流动分布产生影响，需要与旁路省煤器的改造结合起来综合考虑。
3.3二次风压差大问题分析
针对二次风空气预热器空气侧阻力大于设计值很多的情况，我们和厂家对整个热力风烟系统进行了重新核算，重新计算的结果与实际运行的空气阻力相近，造成二次风阻力大的原因是二次风采用了四流程布置，为了减小二次风的阻力，我们认为应该将二次风的流程减少。
3.4总体考虑
这台锅炉是非标锅炉，是目前国内首次在480t/h超高压燃煤锅炉上大量掺烧高炉煤气，掺烧比例达30%(按热值)，目的是尽可能地利用钢铁生产中富裕的高炉煤气来发电。燃煤锅炉掺烧高炉煤气量越大，设计的难度就越大，主要原因是煤和煤气混烧锅炉在燃烧和换热两方面面临由于燃料特性差异而导致的。高炉煤气具有着火容易、燃尽度高、火焰不稳定、燃烧时间短、燃烧后烟气量大、辐射换热能力弱、对流换热占主导的特点，而动力煤则具有热值高、火焰刚度强、燃烧时间长、燃尽度低、燃烧后烟气量少、辐射换热能力强的特点。在纯烧煤和掺烧高炉煤气情况下，烟气量，烟气成分，燃烧温度等变化跨度很大，在纯烧煤和掺烧不同比例高炉煤气工况下要兼顾各受热面，所以这次改造要在总体上充分地考虑到以上特点，尽可能地满足各种运行工况。
4、改造方案
根据上述的技改思路，我们开始制定具体的改造方案，整台锅炉为一个整体，每个地方的改动都会对其他地方产生影响。满足不同的运行方式，降低旁路省煤器磨损和改善再热系统超温两者兼顾是改造的重点，从最优化旁路省煤器的烟速和再热系统的减温水量的角度出发考虑。实际过程中对每个具体的改造细节不断推敲并不断滚动进行整个锅炉相关的热力计算，确定最佳参数。
4.1 省煤器改造方案
4.1.1旁路省煤器改造方案
原旁路省煤器纵向有1 14排鳍片管，为Ø38*4(20 g)，错列逆流布置，管排横向节距120mm，双管圈绕制。现具体改造如下：旁路省煤器改为采用∮38*4.5的光管(20g)，横向节距拉大为270mm，采用四管圈绕制，纵向排数为32排，顺列布置，上面两层光管均增加防磨瓦。分为上、下两组，为便于检修，两组之间在侧包墙上设置一个人孔门。
改造后的旁路省煤器的烟气流速在全烧煤时是
7.2 m/s，掺烧300/0高炉煤气时是9.8 m/s，比原来的流速设计有了明显的改善。同时旁路省煤器的烟气阻力在掺烧高炉煤气时降低到49.6 Pa，远低于改造前的117 Pa，为旁路省煤器器下方的烟气挡板能够充分发挥调节作用提供了基础。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡瘛�
4.1.2下级省煤器改造方案
考虑到为了降低旁路省煤器烟气阻力，其面积减少了很多，将会导致排烟温度升高，需要适当增加下级省煤器上组的面积，降低排烟温度，提高锅炉效率，具体改造如下：下级省煤器上组仍采用∮38*4的螺旋鳍片管形式，横向节距设计为120mm，保留原来的8排下级省煤器上组的鳍片管，上面新增4排鳍片受热面，纵向节距设计改为90mm，仍采用双管圈形式，并在上面两排和两侧各两排加装防磨瓦。
4.2低温再热器改造方案
低温再热器顺列逆流布置在尾部烟道中，纵向有101排管子，横向节距100mm，由∮42x3.5的管子6根绕制组成。结合旁路省煤器的改造，通过对纯烧煤工况和掺烧高炉煤气工况的热力验算，决定减少低温再热器的吸热面积，具体改造如下：低温再热器横向割掉12排，这样，低温再热器改造后，烟气流速变化不大，既满足了减少低温再热器吸热面积的目的，又对低温再热器的飞灰磨损和积灰几乎没有影响。
4.3二次空预器的改造
二次风空预器阻力大，主要是每级的空气流通截面过小，综合考虑该空预器结构强度和满足工况要求的前提下，决定将二次风空预器空气侧由四流程改为三流程。如图1。
对结构更改后二次风空预器阻力进行了核算，由4.5 kPa降至2.6 kPa
5、改造效果
2010年4月我们利用该锅炉大修机会进行了上述改造，通过实际运行证明改造是有效的。
旁路省煤器的烟气流速得到了很好的控制，磨损和积灰情况大为改观，达到了设计的目的。再热器汽温超温现象也解决的比较好，原来在掺烧高炉煤气时需要投入大量的事故喷水和微量调整喷水仍难以控制再热汽温，现在再热器事故减温水已可不投用，微量减温水量由原来每个8 t/h减至4t/h左右即可控制好再热汽温。
二次风的阻力损失也减少到了2.6 kPa左右，锅炉燃烧情况明显好转，同时也降低了送风机的压头，降低了风机单耗。
6、结束语
综上所述，本次改造解决了长期困扰我们的运行难题，设备运行环境得到了很大的改善，为以后的锅炉长期稳定运行打下了良好的基础。
