遵义铝业股份有限公司 贵州 遵义 563100
摘要:热电厂热力车间锅炉机组是氧化铝厂最大的单体关键设备,锅炉机组运行的好坏直接影响着热力车间的经济性,重点关联着氧化铝厂的生产安全和成本。锅炉机组现生产配套用汽负荷率在90-130t/h,与锅炉经济运行负荷范围偏差较大,出现分离器效率低、受热面积灰严重、排烟温度偏高(148℃)、局部工艺设备系统表现大马拉小车现象。导致锅炉能耗较高,严重影响了电厂的安全经济性能、增加了环保风险。为降低锅炉能耗,提高安全经济运行水平,我结合现有的锅炉状况与锅炉厂家进行反复技术交流。及时拟定了一系列改善措施,达到“降低能耗,提升效益”的目的,提高了锅炉机组设备的安全稳定运行。
关键词:锅炉;低负荷;能效;研究
前言:遵义铝业股份有限公司热电厂热力车间使用的180t/h锅炉,是济南锅炉集团有限公司出产的中温中压循环流化床锅炉:YG-180/3.82-M1(59100-0-0),锅炉原始设计主要参数如下:
额定蒸发量180t/h
额定汽压3.82MPa
额定汽温450℃
给水温度104℃
排烟温度139℃
热电厂以供汽为主,发电为辅,热电联产,以汽定电。锅炉自2010年10月正式建成投产,设计主体设备为2台180t/h的中温、中压循环流化床锅炉,一用一备。现已役运12年,一直未进行过整体大修,在役时间远远超出了大修周期。现生产配套用汽负荷为90~130t/h,与锅炉经济运行负荷范围偏差较大;因锅炉长期处于较低负荷工况(90-100t/h),出现分离器效率低,飞灰和底渣含碳量高,受热面积灰严重、排烟温度偏高(148℃)、局部工艺设备系统表现大马拉小车现象。导致锅炉能耗较高,严重影响了电厂的安全经济性。同时存在锅炉运行稳定性差,易发生环保指标SO2、NOx超标及锅炉熄火等高危安全风险。我们针对锅炉专门进行了系统的分析研究,找到了锅炉低负荷运行效能提升的解决办法,达到“降低能耗,提升效益”的目的,提高了锅炉机组设备的安全稳定运行。
一、锅炉换热面冷喷清灰技术应用。
现氧化铝生产配套用汽负荷在90~130t/h,年平均负荷为锅炉额定负荷的59%,与锅炉经济运行负荷(80~90%)范围偏差较大。因锅炉长期处于较低负荷工况区运行,烟气流速较慢,容易造成烟道换热面结垢积灰,运行中排烟温度平均为148℃,与设计值139℃偏离9℃,热损失严重;另外空预器组设计为错列布置,布置在烟道换热面的最末端,积灰最为严重,空预器局部因积灰易堵死,风阻增加,形成烟气走廊,导致多处管束被磨穿,影响锅炉机组安全运行,锅炉负荷≥115t/h需启动2台引风机运行。通过引进郓城万通干冰设备自动化有限公司清灰新技术,使用冷喷技术对1#锅炉换热面进行清洗,以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过专用设备喷射到被清洗的换热表面,利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化(Δmv)、升华、熔化等能量转换,使被清洗换热表面的积灰、结垢等迅速冷冻,从而凝结、脆化、被剥离,达到清灰去污的效果。1#锅炉通过冷喷技术清洗后启动运行,单台引风机运行最大负荷达146t/h,同工况下,锅炉排烟温度降低22℃,高压引风机电流减小2.6A。同时省煤器出口给水温度升高9℃,缩小了汽包内饱和温度与省煤器出口给水的温差,基本解决了一直存在的省煤器出口给水管道晃动的问题。
二、分离器提效
改进分离器进口烟道:因锅炉负荷较低,当前分离器的入口烟速偏低,分离效果差,需将其入口烟道缩径,使烟气和夹带的物料在进入旋风分离器之前能得到较大的动量,促进气固分离,增加循环灰量,降低飞灰含碳量,改造简图如下:
三、流化床优化
将布风板宽度收缩,减小床面积以降低一次风量,床面配置内嵌逆流钟罩风帽,以利于控制大渣含碳量。
新型风帽外孔向下倾斜,可减少相邻风帽间的对吹,降低冲刷磨损,通过芯管小孔流速调控布风板阻力,保证布风板的阻力特性,减少床温偏差。内嵌逆流式结构能减少床料返窜,不易漏渣,同时卡扣式的联接方式易于检修维护。
四、锅炉小型返料风机低负荷技术应用。
锅炉长期在低负荷状态下运行,每台返料风机用风量为 1000m3/h,原返料风机配置过大为运行实际风量的12倍,与实际运行中风量严重不匹配,导致烟气量过大,从而增加了引风机电耗;原返料风机为容积式风机,流量不可调整,风机功率为160KW,电耗过大浪费严重;其次原有的返料风机隔板碳化变形,故障率高。通过技术改造:(1)、根据实际负荷重新选配小型返料风机,将返料风机配置由160KW降至44KW,风机功率减小72%;(2)、返料风机风帽通风孔由Φ8mm改为Φ4mm,减少返料用风量;(3)、将返料床隔板更换为耐磨浇筑料砌筑型式,并降低隔墙高度100mm,返料床隔墙高差由450mm减为350mm。
五、压缩空气使用技术创新。
锅炉烟气配置为大布袋除尘器及一套气力输灰系统;上煤系统配置7台小布袋除尘器;输灰渣储存系统配置5台小布袋除尘器;石灰石粉输送储存系统配置4台小布袋除尘器及一套气力输送系统;压缩空气用量公司排名第一位,占比26%。经摸索分阶段对用压缩空气系统进行以下设备技术攻关:(1)延长气力输送系统仓泵进料时间3-5秒,增加仓泵输送负荷,减少气力输送时间;(2)延长锅炉烟气除尘大布袋12个室脉冲阀周期吹灰时间6秒;(3)小布袋除尘器根据所属系统及时启停;(4)锅炉烟气除尘大布袋灰斗流化用风由长开方式改为间断方式运行,减少运行时间15小时。压缩空气用量降低60%,压缩空气降幅公司排名第一位。
六、锅炉给煤进料防堵塞技术应用。
从源头上提升配煤均匀性,改善锅炉运行工况。在传统振打式清堵的基础上,选型增配圆周自动清堵装置,既大幅度降低人工劳动强度,又有效改善锅炉下煤不畅堵煤等问题,减少了给煤波动,锅炉燃烧工况安全稳定性得到可靠保证,降低了锅炉运行环保风险。
七、锅炉空预器套管修复技术探索。
空预器布置在烟道换热面最末端,分三层布置,每层有8组管箱,共计24组管箱。锅炉机组已运行12年且未进行过大修,空预器管束多处被磨穿。按照《火力发电厂设备管理规定》、《火力发电厂设备检修导则》及空预器设计和设备运行要求,空预器换热管子损坏、磨穿或堵死,超过整组管束的30%时,应整组更换。通过不断实践探索,热电厂对空预器磨穿管束采取套管修复技术,在损坏管束内嵌入小管,管箱两个端面采取焊接,与原管箱无缝连接;在空预器管束间歇偏离设计过大区域增配导向板,调整烟气均匀流过空预器换热面,消除形成烟气走廊对管束的磨损因素,解决空预器漏风及磨损问题,延长空预器管组设备运行寿命3-5年,同时减小烟气量,降低送引风机电耗。
八、总结
通过对锅炉返料系统、旋风分离器、流化床、给煤机局部工艺技术改造,创新空预器设备检修方法及锅炉换热面冷喷清灰技术应用,实施锅炉运行优化等综合治理,锅炉经济技术指标获得明显改善,锅炉低负荷稳燃性能得到可靠提升,排放烟气污染物SO2、NOx减少,对运行安全、环保更有保障,杜绝了非停事故,锅炉运行周期突破到历史最长的328天。为氧化铝的稳产高产奠定了坚实基础。
参考文献:
[1]—TSG 11-2020《锅炉安全技术规程》
[2]—TSG 91-2021《锅炉节能环保技术规程》
[3]—GB/T34348-2017《电站锅炉技术条件》
[4]—DL5190.2-2019《电力建设施工技术规范第2部分:锅炉机组》
—《锅炉机组热力计算标准方法》
—YG0123-2015《锅炉管子技术条件》