锅炉改造方案

肥矿集团公司国家庄煤矿：袁锡友 石业鹏

国家庄煤矿矸石热电厂是集团公司的第一座热电厂，属于热电联产工程，所发电量除供国庄矿矿井用电外，多余全部上网。在保证供电的同时，热电厂还满足现有的热负荷，包括井筒保暖、主副井绞车房、井棚、粉煤灰砖厂、轻体板门厂等工业热负荷和居民楼采暖热负荷。但由于在筹建时，集团公司的生产经营形式严峻，煤炭市场不景气，资金短缺，选用了价格低且可以以煤抵款的江西锅炉厂生产的JG----35/3.82---M型循环流化床锅炉。江西锅炉厂是国有大型企业，以前主要生产沸腾炉，现改生产循环流化床锅炉，由于技术上的不完善，锅炉在设计上存在问题。国庄矿电厂自二00一年九月投运以来，多次发生停炉、设备无法保证正常运行的事故，并且出现了锅炉耗煤量大、环境污染严重、运行参数难控制等一系列问题，严重影响电厂运行和经济效益。

一、35t/h循环流化床锅炉存在问题

1、耗煤大、效率低。该锅炉虽称循环流化床锅炉，但设计循环倍率只有5倍，且返料不能完全投入，完全投入后，床温下降严重，无法维持运行，致使炉灰燃烧不充分，灰的含碳量较高，热效率太低，发电厂成本过高。按煤的发热量3500-3800大卡计算，每度电约需煤1200克。

2、布风装置不合理，点火困难，锅炉结焦严重。该锅炉炉床面积大约12m，布风装置的风帽为全部定向风帽（约900个），经调试和试运行发现布风不均，风帽设计不合理。在物料流化时，在炉床四周及中间炉床有死区，造成物料不流化呈田字格状，而且风室的风向呈涡流状，造成了点火、

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运行困难。每次点火时，需往炉床加入350-400mm厚的物料、木炭1.5-2吨。如点火顺利，从点火到锅炉并炉需3-4小时，如在点火时因流化不均造成结焦，则需重新筛料、填料，最快也需2天。而且运行3-5天后便出现部分小块结焦现象，最多运行周期不超过15天，锅炉便因结焦被迫停炉。而且，电厂为防止结焦，每月大约需购买除渣剂约1万元左右，一年约9万多元。

3、经济效益低。由于我厂是自备电厂，泰安电业局限制发电量。而江西锅炉厂生产的循环流化床锅炉无法保证低负荷运行，经多次调试后发现，该炉床面积大，续热能力强，一旦减煤减风，料层变薄，锅炉床温下降很快，容易造成停炉。

4、运行参数难以控制。该锅炉自投入运行后，其主要运行指标主蒸汽压力、主蒸汽温度远远超过规程要求，虽经江西锅炉厂处理，仍不能完全控制。只有通过对空排汽和紧急放水来调节，造成化学水、煤炭流失严重，使运行成本增高。

5、设计不合理，变更大，难维修。在锅炉安装期间，因图纸设计不合理需变更的地方多达70多处，而且锅炉减温器与锅炉大梁相顶，至今无法抽芯检修。同时在材料选型上也极不合理，炉膛埋管运行3个月已出现破裂，旋风分离器选用钢板太薄，运行后因受热变形造成整体下陷，使保温层断裂，出现漏灰现象，污染环境。

二、改造方案 1、理论依据

本课题依据81年版《锅炉设备空气动力计算》（标准方法）第三版，73年版《锅炉热力计算方法》，《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，辽宁科学

技术出版社出版的《锅炉计算手册》，国家关于锅炉的相关制造标准以及江西锅炉厂《烟风阻力汇总表》《热力计算汇总表》《安装使用说明书》等技术文件。

2、由于锅炉基本炉型已定，受条件限制，本次技术完善方案对原锅炉不能有大的改动，主要针对出现严重问题的几个方面进行完善：

①旋风分离器部分：所存在的问题主要由于膨胀所致，原分离器主体为钢性筒体结构，内衬80mm厚耐火砖，外砌200mm厚保温层，由于耐火砖隔热效果差，而分离器处烟气温度600℃左右，加上外部保温后，分离器钢性筒体的膨胀量比较大，与内衬耐火砖的膨胀差很大，而内衬耐火砖是靠筒体固定，这样极易造成耐火砖破损脱落。分离器的进口与出口处均为钢性连接，设计中膨胀结构不甚合理，运行中易损坏造成漏点，影响运行。本次改造方案中去掉钢性筒体，整个分离器采用砖砌结构，最里一层为异型耐火砖，第二层为保温层，最外一层为密封护板，沿高度方向，用托砖架分成三段，每段之间留有膨胀缝，耐火砖用拉钩固定在外层护板上。此结构通过计算可保证炉墙表面温度不大于50℃，由于是砖砌结构，整个分离器的膨胀量减少，在烟气出口处仍采用原设计，在灰的出口处，为解决膨胀问题，采用两种措施：一是更换膨胀节，采用济南锅炉厂旋风分离器在用的成熟结构；二是改变出口方向，变斜向落灰管为垂直方向，解决膨胀方向问题。

②流化床与风室部分：造成锅炉点火困难、流化不均以及磨损严重的原因，主要为：一是风室结构不是等压风室不甚合理，对流化床锅炉来说，为了保证整个床面的布风均匀，床下风室的结构应近似为等压风室结构，风帽风俗与阻力值应在一合理范围内；二是床体结构不合理，对于大床面

的流化床锅炉来说，设计一定高度的沸腾段是十分必要的，以保证底料在一定高度内充分流化，本炉型结构沸腾区不明显，为渐扩型床体，这样势必造成床体最底部已流化，而沸腾层上部由于炉膛截面积加大风力减弱，出现流化不均现象，如果要整个沸腾层充分流化，必须加大一次风量，必然会造成床温及负荷控制困难，风帽及埋管磨损加剧；三是定向风帽结构与布置方式不合理，嘴吹背式布置，风力集中，加剧风帽的磨损，并且在床体四周出现风力死区，造成流化不良，易局部结焦。针对以上分析，我们采取以下解决措施：一是风帽的结构与布置方式，变定向风帽为小孔柱状风帽，减轻风帽的磨损，开孔率由2.3%变为2.9%；二是设立床体的沸腾段，高度大约1000mm，用高强度浇注料砌筑而成；三是在现有条件下尽可能的将风室接近于等压风室，改变风室的进风方向与风室结构，由风室两侧进风改变为风室前部进风，风室进风风速小于10m/s，风室进口直段长1500mm，风室底部用浇注料浇成10度倾角，以尽量解决布风均匀问题；四是为了解决大床面造成的排渣问题，将床底面分成4个排渣区，以4根排渣管为中心，每一个排渣区用浇注料作成5度斜面的凹形，以便于排渣。另外，对埋管的穿墙处需重新密封，埋管上涂2mm沥青，以解决埋管与墙体之间的膨胀，密封盒要满焊，密封盒内置重质浇注料。

③炉膛出口与旋风分离器的进口部分，造成这个部位漏风现象的主要原因还是膨胀，由于水冷壁与分离器的膨胀量和膨胀方向不同，这个部位的膨胀是多方向膨胀。原锅炉膨胀节与密封结构不能很好的解决这个问题，所以在实际运行中，这个部位多处拉裂，造成漏风现象十分严重，影响整个锅炉的经济运行，对这个部位采取以下措施：一是炉膛出口与分离器进口之间全部采取砖砌结构，减少膨胀量；二是在烟道上采取耐高温非金属

膨胀节，以吸收多方向膨胀量。

④由于流化床改造后发生了变化，给煤口需相应调整。原播煤风风向直吹埋管易造成给煤口处埋管磨损。因此，将给煤口该为特种耐热铸钢，以抗磨损，播煤风风向调整为沿埋管斜度方向，以减轻埋管的磨损。

⑤除以上措施外，改造安装时需重点解决其他问题，如：门孔、过热器穿墙套管等易漏风处的密封问题。另外，汽水管道上的漏水漏汽现象也需重点解决，以提高锅炉运行的经济性。

三、实施过程

1、调查分析：江西锅炉厂生产的JG----35/3.82---M型循环流化床锅炉，由于技术上的不完善，设计上存在问题，自二00一年九月投运以来，多次发生停炉、设备无法保证正常运行的事故，并且出现了锅炉耗煤量大、环境污染严重、运行参数难控制等一系列问题，严重影响电厂运行和经济效益。为此，国庄电厂于2002年6月—8月在济南锅炉厂、各兄弟电厂进行了调查分析，认为只有对锅炉进行技术改造，才能解决锅炉由于设计不完善而造成的一系列问题。

2、设计：国庄电厂于2002年9月份邀请济南盛荣有限责任公司，依据81年版《锅炉设备空气动力计算》（标准方法）第三版，73年版《锅炉热力计算方法》，《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，辽宁科学技术出版社出版的《锅炉计算手册》，国家关于锅炉的相关制造标准以及江西锅炉厂《烟风阻力汇总表》《热力计算汇总表》《安装使用说明书》等技术文件，对锅炉进行了技术完善的设计。

3、实施改造：2002年10月—2003年4月，依据济南盛荣有限责任公司提供的锅炉改造方案，电厂与兖矿集团新陆公司、济南煤炭设计院监理

处对三台循环流化床锅炉进行了技术改造施工，其中3#锅炉于2002年12月改造完毕，并投入运行；2#锅炉于2003年元月份开始进行改造，于2003年2月底改造完毕，并投入运行；1#锅炉于2003年3月份开始改造，于2003年4月底改造完毕，并投入运行。

4、调试运行：改造后的三台循环流化床锅炉经过运行调试，达到了技术改造后的设计要求，解决了原设计上的不足，提高了锅炉出力，延长了锅炉运行周期。

四、效果评价

锅炉经过改造后，延长了运行周期，减轻了职工的劳动强度，提高了电厂的整体效益：

1、从点炉次数来看，改造后的锅炉运行周期明显延长，每年大约少点炉30余次，年节约费用近20万元。

2、从设备损耗来看，减少了机组停运次数，延长了机组的使用寿命。 3、从发电量来看，改造后，锅炉达到了额定出力，比原来增加了15t/h左右，年多发电3000万度，增加效益近200万元。

4、从煤耗来看，改造后，煤耗降低了约130克/度，大大降低了发电成本。

5、从环保来看，改造后，杜绝了漏风、漏灰现象，使全厂环境面貌焕然一新，减少了对职工的危害。

附：锅炉改造图纸 3 份（主要）