480 t／h锅炉存在的问题及技术改造.pdf

冶 金 动 力 ME TA I ．I ．URG I C AL P OW E R 2 0 1 1 年第2期 总 第 1 4 4期 4 8 0 t ／ h锅炉存在的问题及技术改造 李如飞，吴荣荣 马鞍山钢铁 股份公 司热电总厂 ， 安徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 0 【 摘要】 通过对 4 8 0 t ／ h 锅炉存在的问题的分析， 找出了问题产生的原因， 通过锅炉整体热力计算进行了 相应的技术改造， 为锅炉稳定运行打下了基础。 【 关键词】 锅炉； 问题； 原因； 技术改造 【 中图分类号】 T K 2 2 9 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 1 0 2 0 0 5 0 0 4 Pr o bl e m s i n 48 0 t ／ h Bo i l e r a nd Te c hni c a l Re c o ns t r uc t i o n Li Ru f e i ．W U Ro n g r o n g He a t P o w e r P l a n t ,Ma a n s h a n I r o n＆ S t e e l C o ． ，L t d ． ，肘∞Ⅲ ∞，An h u i 2 4 3 0 0 0 ,C h i n a 【 A b s t r a c t 】 I n a c c o r d a n c e w i t h a n a l y s i s o f t h e p r o b l e m s i n 4 8 0 t ／ h b o i l e r ．t h e c a u s e s we r e f o un d o ut ．On t h e b a s i s o f o v e r a l l h e a t c a l c u l a t i o n o f t h e bo i l e r ，t h e r e l e v a n t t e c hn i c a l r e c o n s t r u c t i o n wa s c o n du c t e d，whi c h l a i d t he f o u n d a t i o n f o r s t a b l e r un n i n g o f t h e b o i l e r ． 【 Ke y w o r d s 】b o i l e r ； p r o b l e m ；c a u s e ； t e c h n i c a l r e c o n s t r u c t i o n 1 前言 马钢热 电总厂有一 台 D G J ／ 4 8 0 ／ 1 3 ． 7 一I I 1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 2 0 0 7年 4月份投产 。 1 。 1 锅炉主要参数如下 额定蒸发量 4 8 0 t ／ h 再热蒸汽流量 3 9 3 t ／ h 汽包额定工作压力 1 5 ． 2 M P a 过热器出口蒸汽压力 1 3 ． 7 MP a 过热器出口蒸汽温度 5 4 0℃ 锅炉排烟温度 1 4 1℃ 全烧煤 1 8 5℃ 掺烧 3 0 ％ 高炉煤气 锅炉效率 9 1 ． 5 ％ 全烧煤 8 9 ％ 掺烧 3 0 ％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 1 0 4 0 0 mm x 1 0 4 0 0 m m， 前后墙水冷壁下部形成倾斜角为 5 5 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 2 5 0 0 ram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 3 7 0 0 m m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。空气预热器采用分风管式空预器， 二次风在 前烟道， 一次风在后烟道， 后烟道设置烟气调节挡 板 。 2 存在问题 1 旁路省煤器泄漏 ， 2 0 0 9年开始 ， 多次发生旁 路省煤器泄漏引发的停炉停机。 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 ．5 k P a ， 远大于 2 ．5 k P a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 0 3 8 x 4 ， 材质为 2 0 1 1 年第 2 期 总 第 1 4 4期 冶 金 动 力 MF r A I l II { G I C A L P O WE R 5 1 2 O g 。 错列布置在尾部烟道 的上部。 自2 0 0 9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 ． 9 m ／ s ， 而在掺烧 3 0 ％的 高炉煤气时， 旁路省煤器处的烟气流速为 1 7 ． 3 m ／ s 。 省煤器中的烟气流速超过 9 m ／ s 就将对省煤器磨损 产生不利的影响【lj ， 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 m ll 1／ 年，旁路省煤器 3 8 x 4 的管子按常规 烟气流速 9 m m ／ s 计算 ， 磨损 寿命约 2 0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 2 0 ／ 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 2 2 ． 1 4 MJ ／ k g ， 灰分是 2 2 ． 1 5 ％， 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 4 0 ％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／ J - - 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 4 8 0 t ／ h 超高压燃煤锅炉上大量掺烧高炉煤气 ，掺烧比例达 3 0 ％ 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 1 4排鳍片管 ，为 3 8 * 4 5 2 冶 金 动 力 ME 1 IA LL U RGI C AL P OW E R 2 0 1 1 年第 2 期 总 第 1 4 4期 2 0 g ， 错列逆流布置 ， 管排横向节距 1 2 0 mm， 双管 圈绕制 。现具体改造如下 旁路省煤器改为采用 I 3 8 “ 4 ． 5的光管 2 O g ， 横 向节距拉大为 2 7 0 m m， 采 用 四管圈绕制 ， 纵向排数为 3 2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 L l - I 。 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 3 0 ％高炉煤气时是 9 ． 8 n 1 ／ 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 4 9 ． 6 P a ， 远低于改造 前的 1 1 7 P a ， 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。 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 I 3 8 “ 4 的螺旋鳍片管形式 ， 横 向节距设计为 1 2 0 mm， 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 9 0 m m， 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 1 0 1 排管子 ， 横 向节距 1 0 0 m m， 由 4 2 x 3 ． 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 1 2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 k P a降至 2 ． 6 k P a 图 1 二次风预热器 空气侧改造示意 图 改造后的主要的烟风阻力数据见表 1 。 表 1 改造后的主要的烟风 阻力数据 5 改造效果 2 0 1 0 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 4 t ／ 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 k P a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。 下转第5 6页 5 6 冶 金 动 力 MET AI ．L URG I C AL P O W E R 2 0 1 1 年第 2 期 总 第 1 4 4期 表 3 双曲线冷却塔改造后各机组经济指标统计表 却塔的冷却能力得到很大程度提高。 2 环水温度大幅下降带来排汽温度大幅度下 降发电机排汽温度下降幅度平均达到 1 6 ． 8 6 q c ， 4 0 0 0风机排汽温度下降幅度达到 1 1 ． 8 1 o C 。 3 排汽温度下降致使发电机组和风机机组运 行 的经济性 、 安全性得 到了很大提高 ， 发 电机相 同 功率下耗汽量下降平均达 6 ． 0 7 t ／ } l ，风机耗汽量下 降值为 3 ． 6 5 t ／ h ；年可节约动力煤 6 ． 0 7 x 3 3 ． 6 5 8 0 0 0 x O ． 1 1 5 2 万 t ， 降成本 8 0 0 万元／ 年。 4 改造后 ， 现热电站循环水泵运行 台数 由原 5 台降低至 4 台， 即单环水泵对单机即可满足 4 台机 组运行要求， 流动循环水量约降低 3 1 6 8 x 8 5 ％ 2 6 9 3 m 3 ] h 循环水泵设计流量 ， 年可节电约 3 8 0 x 8 7 6 0 3 3 3 万 k wh ， 创经济效益约 1 3 3万元／ 年； 5 有利于节水 改造后热电站循环水系统工业水补充量可降 低约 7 5 t ／ h ， 节水效果显著 。 5 下一步研究方向及建议 5 ． 1 对热电站现循环水系统“ 水稳” 方案进行优化 研究， 加强循环水杀菌、 灭藻、 阻垢处理， 优化阻垢 剂 、 杀菌灭藻剂的加配药方式。 5 ． 2 改造 2 液压控制系统 ， 恢复 2 投抽汽功能， 缓解其凝汽器超负荷运行状态； ’ 5 - 3 尽快应用新 3 高炉配风系统 ，提高 4 高炉配 风量 ， 缓解 4 0 0 0风机超负荷运行状态 ， 同时， 6 凝 汽器铜管更换为不锈钢 ， 提高 6 G凝汽器换热能力 ， 可 同时缓解 4 0 0 0风机 和凝汽器超 负荷运行 的情 况 。 5 ． 4 坚持定期维护 1 每周定期清洗冷却水塔水篦子。 2 每年组织两次检查冷却塔内部 填料、 配水 槽 、 喷嘴和除水器 情况 ， 根据实际情况组织清扫冷 却塔内部青苔等杂物， 确保配水均匀， 通风顺畅。 3 每年组织一次冷却塔水池清淤。 4 每 日中班定 期开展凝汽器排污一次 小 排 ， 排污时长 3 0 ra i n ， 具体时长可根据浓缩倍率确 定 。 5 凝汽器定期高压水清洗， 确保凝汽器清洁度。 6 结语 坚持技术改造 ， 加强设备维护力度， 对提高机 组安全经济运行是非常重要的。 【 参 考 文 献】 【 1 ] 翦天聪． 汽轮机原理 [ M】 ． 中国电力 出版社 ， 1 9 9 2 ． 【 2 】 火力发电厂节能和指标管理技术【 M 】 ． 中国电力出版社， 2 0 0 6 ． 收 稿 日期 2 0 1 0 0 9 2 7 作者简介 李建贞 1 9 8 6 一 ， 男， 2 0 0 7 年毕业于昆明理工大学， 助理 工程师。 现从事热力运行技术管理工作。 上接第 5 2页 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。 【参 考 文 献 1 【 1 】 范从振． 锅炉原理【 M 】 ．北京 水利电力出版社． 1 9 8 6 ． 收稿 日期 2 0 1 0 - 1 2 - 1 7 作者简介 李如飞 1 9 7 0 一 ， 男， 大学本科， 高级工程师， 现从事电厂 生产管理工作。