某化工厂一期为50万t/a甲醇、20万t/a二甲醚;二期为40万t/a醋酸及20万t/a乙二醇项目;三期为利用二期富裕合成气新建的20万t/a乙二醇项目。园区内蒸汽系统为一期3×130t/h(9.8MPa,540℃),二期3×220t/h(9.8MPa,540℃)高温高压循环流化床锅炉,其中,1#、2#、3#、5#、6#锅炉采用单锅筒横置式自然循环、“水冷旋风分离器”、膜式壁炉膛前吊后支、全钢架结构、高温分离、高倍率循环流化床锅炉技术的高温高压循环流化床燃煤锅炉。
4#锅炉采用中温分离、低倍率循环流化床锅炉技术的高温、高压循环流化床燃煤锅炉。其中,炉内自下而上依次为一次风室、浓相床、悬浮段、一级蒸发管、三级过热器、二级过热器、一级过热器、二级蒸发管及高温省煤器。
1锅炉存在的问题
(1)经过历次停炉检修检查、测厚发现,水冷壁过渡区域、人孔门四周、吊屏穿墙区域、炉膛角部、炉膛出口周围等磨损严重。(2)排渣管与床面连接板焊口经常开焊、排渣口变形。(3)锅炉频繁出现断煤、堵煤问题,严重影响着锅炉的稳定运行。(4)4#炉负荷自实施低氮燃烧改造后,锅炉负荷较低,无法保持高负荷运行。(5)5#、6#锅炉省煤器管道频繁出现泄漏,严重影响锅炉长周期运行。(6)入炉煤煤质颗粒度不均匀,给锅炉稳定运行带来一定影响。
2采取的改造措施
2.1床温调控
床温是锅炉控制的主要参数之一。本文介绍的锅炉额定负荷设计床温为873℃，最佳温度控制在850～900℃之间。最高温度不超过950℃，最低温度不低于800℃。床温过高易引起锅炉结焦，床温过低易引起锅炉灭火。因此，在锅炉运行过程中必须严格控制床温。将床温控制在最佳范围内也有利于炉内脱硫和SNCR脱硝。循环流化床锅炉脱硫反应的最佳温度范围为850～900℃。同时，这个温度范围可以减少氮氧化物的形成，对降低烟气排放指标和辅助材料消耗起到至关重要的作用。影响床温的主要因素是给煤量、一次风量、返料量、煤质和煤粒径。给煤量和一次风量可调。如果床温过高，可以通过减少给煤量或适当增加一次风量来控制。但回料量不可控（自平衡密封回料），正常运行时不需要控制。但是，如果返料波动，没有返料或返料少，床温会异常升高。此时，必须用高压空气扰动或接通压缩空气搅动回料阀进料床的压力，迫使其松动和流态化，以建立新的回料平衡（一般在锅炉启动初期或灰分较低时，循环灰分较少，且反馈波动容易发生）。入炉煤质可按不同煤种科学配比，力求接近锅炉设计用煤要求。我们的经验是，根据发热量、挥发分、灰分、硫等主要指标，合理匹配不同厂家的煤种，然后在运行中进行微调，保证锅炉稳定燃烧。通过定期检查精煤破碎机的煤粒径状况，及时调整精煤破碎机的锤击间隙和定期对煤粒径进行分析，保证了煤粒径分布的要求。
2.2床压调控
床压也是锅炉控制的主要参数之一，床压的高低直接反映了排出层的厚度。床压的调整主要依据一次风量与布风机阻力的关系曲线、流化风量与床料阻力的关系曲线，并结合锅炉的实际运行状态。一般情况下，如果煤粒径过大，可适当增加料层厚度和一次风量。增加料层厚度主要考虑增加料层的蓄热量，增加一次风量主要考虑使大颗粒流化燃烧更充分。事情有两面性。增加一次风量会增加电耗，也会增加炉内受热面的磨损。因此，有必要从源头上控制煤的粒度，保证锅炉的安全经济运行。本文介绍的炉型设计床压为8～13kpa，但由于炉内煤粒径不符合设计要求，床压一般控制在15kpa左右。通过查阅大量技术资料，从理论上认为锅炉水冷壁的磨损量与烟气流速的三次方成正比，实践也证明烟气流速和煤粒径是影响锅炉水冷壁磨损的主要因素。2019年11月底，由于煤中含有大量的煤矸石，细煤破碎机对煤矸石的破碎效果不理想，进入炉膛的大颗粒煤过多，炉膛内循环沉积导致下渣不良，炉膛流态化恶化，床温波动。为了维持锅炉的正常运行，强制增加一次风量，增加料层厚度，使床压达到19kpa，持续一周左右，证明烟气流速是造成锅炉磨损的主要因素。近年来，某电厂不断探索和优化锅炉运行方式，采用“低一次风量、低风速、低床压”的运行方式，简称“三低”运行方式，在减少受热面磨损和锅炉长期运行方面取得了良好的效果“三低”运行方式符合当前循环流化床锅炉的主流设计理念。大型循环流化床锅炉的设计床压一般在5kpa左右，有的甚至更低，对延长循环流化床锅炉的运行周期起着关键作用。
2.3排渣管改造
经过仔细分析，发现渣管的膨胀使床面产生向上的应力。通过研究，决定采取两种措施：一是在接头处采用耐热铸钢短管，上部加厚，相当于做一个加强圈；二是在床面下方安装支撑板，消除应力。
2.42#锅炉给煤系统改造
针对各台锅炉频繁出现的断煤、堵煤问题,龙某化工厂以2#锅炉做试验,在2019年大修期间,优先进行2#炉无堵塞给煤系统改造,其他锅炉根据2#炉改造效果再行确定。具体改造措施如下:更换锅炉煤仓下部部分衬板,在锅炉煤仓出煤口和原皮带给煤机之间增加一套无堵塞给煤机,将原落煤管更换为无堵塞播煤器。以上改造投入运行后,效果较好,在煤质较差的情况下,相对1#、3#炉能够保证2#炉的给煤稳定。
2.54#炉提负荷改造及防磨
(1)负荷提升改造。某化工厂4#锅炉为220t/h(9.8MPa)中温分离、低倍率循环流化床锅炉,自2018年实施锅炉超低排放及低氮燃烧改造后,负荷最多提升至170t/h,无法达到设计负荷,针对4#锅炉存在的床温高、负荷低、布风差、返料少等问题,对其进行局部改造:一是将炉内布风板所有风帽由蘑菇形改为钟罩式,以改变原有的布风状况;二是在旋风分离器出口增加烟气挡板,在中心筒底部割除400mm,扩大返料器风帽孔径,以增加返料灰量。经改造后,4#炉床温基本控制在900℃左右,锅炉负荷能够达到200t/h,较本次改造前提升效果明显。(2)防磨处理。对4#炉所有受热面防磨瓦进行大面积更换,减少受热面的磨损。
结论
锅炉优化调整是一个复杂的过程，调整任何一项主要参数，其它参数都要相应变化，需要综合评价判定；而循环流化床锅炉的特性又比较突出，即使是同一型号锅炉也存在一些差别，这就需要运行人员熟练掌握锅炉设计、构造、特性，以专业知识为基础，以操作规程为指南，不断总结运行控制经验，养成良好的职业素养，才能更好的驾驭所控制的锅炉。上述几项参数是锅炉安全、稳定、高效运行的重要参数，也是运行过程控制的关键点，在运行中要加强监控，使其达到最佳运行状态，最大限度发挥循环流化床锅炉的高效节能优势。
参考文献
[1]朴光俊，刘兵.热电厂锅炉装置操作规程：Q/JRY.109.302.02—2019[S].吉林：吉林燃料乙醇公司，2019.
[2]郭宗涛.150MW循环流化床锅炉脱硫脱硝技术改造及燃烧优化[J].工业锅炉，2019(03):40-43.
