75t/h循环流化床锅炉改造

75t/h循环流化床锅炉改造

苏传方

江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院

摘要：该项目是在原燃煤75t/h循环流化床锅炉基础上改造成废液锅炉：其燃料介质的特性改变使得原锅炉结构已不能满足，结合燃料特性在现有结构基础上进行改造设计，满足正常稳定燃烧基础上，尽可能少的变动原有结构。

关键词：循环流化床锅炉；改造；废液锅炉；结构；燃料；特性；稳定；燃烧

基本情况

原锅炉参数：

锅炉蒸发量:75t/h；额定蒸汽圧力:5.25MPa；额定蒸汽温度:485℃；给水温度:150℃；排烟温度:145℃；设计燃料:锅炉热效率:87~90%；截面尺寸:炉膛5290x3170；后部竖井5600x2120。

改造后锅炉参数:

锅炉蒸发量:30t/h；额定蒸汽圧力:2.45MPa；额定蒸汽温度:300℃；给水温度:104~130℃；排烟温度:180℃；设计燃料:化工废液；锅炉热效率:60.6%；截面尺寸: 炉膛5290x3170；后部竖井5500x2320。

从上述改造参数的变化可以清楚的看到压力和温度都比原来降低很多，所以锅炉强度完全可以满足标准规范的要求。

改造方案：按照废液燃烧锅炉的结构特点要求，从以下几个方面进行改进：

一）、改造内容：

1、重新设计下部膜式水冷壁(标高9450以下)与上部膜式水冷壁截面尺寸一致并开设

各种风口及燃烧口，同时由前后膜式水冷壁弯制形成封闭炉底。

2、增加炉膛上部水冷屏及吊挂装置，调整原下降管及上升管布置，从原侧水冷壁下降管及上升管分别分左、右引两支管接入新增水冷屏左右下降管及上升管，作为其下降及上升管。

3、原前、后墙水冷壁下降管及上升管规格、数量不变，与侧集箱同时接入新设计下部水冷壁四面前、后、左、右集箱。

4、保留原过热器结构，为满足所需过热蒸汽温度，在过热器出口新增一台减温器。

5、尾部更新板式空气预热器。

6、新增外置H型鳍片省煤器。

二）、具体结构：

炉膛和水冷系统

锅炉炉膛截面尺寸延用5290mm×3170mm,深度方向尺寸相对较小，宽度尺寸较宽，为保证废液喷射均匀深度方向两侧各设计一个喷口（单层），宽度方向前后墙各布置一个交错喷口（单层），本炉布设两层，并在下层布置辅助燃烧口，在废液热值一定的前提下，以较少的辅助燃料获得较高的燃烧温度，进而节约稳燃燃料的使用量。

炉膛采用窄高比较大设计（高度/截面），在保证燃烧容积的需求，炉底向下延伸,使炉底标高为+2500mm，以满足控制炉膛出口（水冷屏下）烟温低于800℃这一主要指标（防止挂灰）。较高的炉膛高度可以增加炉膛吸热面积，从而保证这一关键指标。

炉膛由膜式水冷壁构成。炉底标高+2500mm，炉底以上5.0米燃烧室范围四周水冷壁均焊有销钉，工地安装时在此区域敷设绝热层，以保持燃烧室的高温，利于废液的迅速干燥和稳定燃烧。

在炉膛燃烧区除开有废液喷枪口、外加稳燃燃料喷口，还开有一、二次风口、废气进口。其中废液喷枪开口适应新的稳燃燃料燃烧方式。各开孔采用密封结构，尽量减少炉外低温空气的侵入。

锅炉底部敷以耐碱浇注料，有利于阻断炉底吸热对熔融碱的温度降低和固化影响，易于保持熔融碱以熔融态存在，有利于降低稳燃燃料消耗。在后水冷壁下部中间布置1个溜槽口，熔融物溜槽口采用高温空气密封。

在10000和18000标高之间炉膛两侧墙与后墙的相连处，设置爆燃泄放薄弱环节，使碱炉损失最小，炉膛爆炸产生的气体可由此释放；薄弱环节的设置是将原后墙与侧墙连接处整齐切割开，然后敷以扁钢，扁钢与原鳍片采用断续焊连接100（30）。

炉膛设置有足够强度的刚性梁及炉底支撑梁，使炉膛具有足够的抗外爆和内爆能力。

水冷壁:材料:20G/GB5310,规格: Φ60×5 mm，允许腐蚀余量:1.5 mm，管子节距:105 mm，管间鳍片:45X4(Q235)。

锅筒及汽水分离装置

锅筒及汽水分离装置、定排、加药等部件沿用原设备。

水冷屏

水冷屏布置在炉膛上部，进一步降低烟气和飞灰的温度和粘度，沿炉膛深度方向后部单侧布置，宽度方向布置10片，屏与屏之间有足够大的节距，可以防止屏间积灰搭桥，堵塞烟气通道，材料:20/GB3087，规格: Φ42×4.0mm，允许腐蚀余量:1.0 mm，管间间隙为13mm。

过热器

过热器结构、介质流动形式、进出口位置保持不变，在过热器出口新增一台减温器，来达到改造后过热蒸汽温度300℃。

5、空气预热器

1）为利于废碱废液的燃烧和节约助燃燃料，同时为减少空气预热器积灰，更新成板式空气预热器，替代原有管式换热器；空气预热器为五组串联结构；将进入的150℃空气通过与烟气的逆流换热，提高到330℃左右，以达到废液稳定燃烧和节约助燃燃料目的。

2）预热器每一组由相同的结构组成，高温部由耐热钢板焊接，低温部由碳钢焊接成为空气风道和烟气风道相邻而又互不连通的箱式结构。烟气与空气流向垂直交叉换热，以达到最佳换热效果。

3）材质:12CrMoV/GB/T3077（高温部）；Q235B（低温部），进预热器空气温度:150℃，出预热器空气温度:320～340℃。

省煤器

考虑高温脱硝，因此省煤器布置在静电除尘和脱销装置后面，形成外置省煤器。

为了降低锅炉的排烟温度，提高锅炉热效率，在脱销装置后面，布置两级鳍片管式结构。

采用由底部最低点进水向上和向下烟气逆流进行热交换。增强了传热，降低了材料消耗。

结构形式: H型鳍片(180x74X2.5)，材料: 20/GB3087，规格:Φ38x4.0 mm，允许腐蚀余量:1.5 mm，管子盘制而成，烟气与之横向顺列冲刷，减少碱灰的沉积与堵塞，烟气出口温度为:180℃。。

7、燃烧装置

燃烧装置包括废液喷枪、助燃燃料烧嘴、一、二次风道、风嘴、环形风道等。

7-1、废液燃烧与配风装置

1）废液燃烧系统的设计是锅炉节约助燃燃料运行的关键。充分利用废液自身的热能。使外加助燃燃料消耗较目前运行的炉型节约～30%，锅炉运行成本大大降低。

2）在距离炉底合适位置布置多杆废液喷枪，高压机械雾化结构，雾化压力为2.0MPa，并成一定角度安装。这种型式有利于皂化液的雾化和获得更高温度而均匀地燃烧，使废液迅速干燥、气化、燃烧，因此可以有效减少底部稳燃燃料的添加量，节约助燃燃料。

3）锅炉进风采用一、二次风配置，一次风，风量占总风量60%~65%，风温为320～340℃，二次风，风量40%~35%，风温为320～340℃。一、二次风共用一个风机。二次风采用两层布置于废液喷枪的上下各500mm处，使废液处于充满充足高温空气的环境中，有利于其迅速充分的和废液燃料的混合，提高其燃烧效率。

4）废液喷枪(分二层布置每层4个)：压力2.0MPa；数量 8只；每只流量1.5~2.6t/h。

7-2、助燃燃烧（稳燃燃烧）装置

稳燃燃料燃烧器为燃气燃油一体化设计，是保证锅炉正常和稳定运转的关键设备，其布置在距炉膛的底部600mm处同时带有合理的安装角度，提高了助燃燃料火焰热能对落到炉底的高温无机物的加热效果，此燃烧区温度较高（1200℃左右），利于废液的彻底无机化处理；可以使用较少辅助燃料，达到满足炉底熔融物维持高温熔融状态的目的。

助燃燃烧器按锅炉稳燃燃烧要求每台锅炉左、右两侧各设置3台燃烧器，前墙布设5台燃烧器，后墙因布有溜槽口布设了2台燃烧器；每台锅炉共布置13台燃气燃烧器，使燃料热能均匀的充满炉膛截面。

针对天燃气的特点，天燃气采用半预混扩散方式燃烧，单台燃烧器最大出力120Nm3/h。压力0.01~0.02MPa。燃烧器运行时以实际运行负荷调整开启助燃燃烧器数量。

单台燃烧器助燃风不作自动调节，燃烧器负荷调节通过调节燃气主管路调节阀开度及送风阀开度来实现（DCS实现）。

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