75t/h循环流化床锅炉扩容改造!

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    循环流化床锅炉是近二十年在国际上新兴起的一种环保节能型锅炉,该炉型采用的低温燃烧新技术是对传统的老式炉型的重大革新,该炉型虽脱胎于沸腾炉,但又与沸腾炉有着本质的区别,该炉型设计两个外置式旋风分离器,使物料在炉膛和返料器间构成两个循环回路。新燃料入炉后在强烈流化的物料作用下呈极强烈流化状态,并在流化循环的过程中分段燃烧并放出热量。


该公司安装的75t/h循环流化床锅炉(1#锅炉)是由济南锅炉厂设计制造的YG-75/5.4-M20型床下点火式燃煤锅炉。该炉型的主要优点是:高效节能、低污染;煤种适应性好,可以燃用烟煤、无烟煤,也可燃用褐煤等较低热值的燃料。本炉设计燃料为无烟煤,燃烧效率达95%~99%,尤其可燃用含硫较高的燃料;负荷调节范围大,调节速度快;飞灰和灰渣的含碳量低等。锅炉半露天双层布置,运转层标高为7m,锅炉标高从零米层算起,汽包中心标高为30.5m,本体最高点标高为33.55m,构架全部为金属结构。

 

该锅炉2002年投产,设计额定产汽量为75t/h,但运行时负荷一直很难到达设计负荷。以2015年为例,燃煤为鹤壁四矿煤,热值平均4800kcal,全年1#炉负荷均在55t/h左右,蒸汽产量无法再往上提,主要原因如下。

 

(1)炉膛出口温度偏高造成返料温度严重偏高,达到980℃;


(2)分离器效果不佳造成返料量降低;


(3)煤种发热量未达到设计要求;

 

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工作原理

锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周由膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相区、稀相区,尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之间由旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敷管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙。

 

02

锅炉扩容改造方案

2.1炉内增加三个水冷屏

 

(1)1#锅炉炉膛尺寸宽、深、高为5710mm×3170mm×22500mm。表面积大约为18.1m2×2(底面积)+71.3m2×2(南北墙面积)+128.5m2×2(东西墙面积)=435.8m2。水冷壁为膜式水冷壁,由φ60mm×5mm钢管及6mm×45mm扁钢组成。该锅炉的水冷受热面如果燃烧挥发份偏低的煤种,则受热面偏少,要想提高蒸发量,需增加水冷受热面的面积。为此在炉膛内计划增加水冷屏,以增加受热面积(面积大小由厂家设计),同时增加炉膛出口温度80-100℃,即可达到850-890℃,有利于分离器的正常运行。

 

(2)在炉膛内上部增加3屏翼式水冷屏,以增加受热面积,满足蒸发量75t/h要求。水冷屏布置在炉膛中上部,分别由炉膛前墙和顶部开孔放置水冷屏。水冷屏为独立的自然循环回路,其水侧引入管在集中下水管接入,炉膛顶部设置联箱引出汽水管道接至锅筒,锅筒上现场开孔连接。水冷屏的管子规格ф51mm×5mm,20G/GB5310,鳍片规格29mm×5mm。汽包开6个孔,新增集箱6个,集箱规格为ф219mm×16mm,水冷屏的几何面积为120m2。


水冷屏防磨措施:管屏底部焊销钉+高耐浇注料防磨。

 

2.2改造中心筒

 

(1)1#炉炉膛出口南北侧原有两个旋风分离器,旋风分离器切向进口截面为850mm×2100mm,内径为ф3200mm,出口直径为ф1500mm。1#炉流化床温度高,其原因在于旋风分离器的分离效率低。为此,采用加长中心筒、缩小中心筒直径和减小分离器进口宽度的方法,提高分离器的分离效率,加大循环灰量和炉膛差压,有效降低返料器及床温,提高锅炉的蒸发量。


(2)采用精密铸造的的分离器中心筒,材质ZG6C33Ni9NRe。中心筒的几何尺寸ф1450mm×14mm(下端收口),安装施工方法:芯筒分片出厂,拆除转向室及分离器顶盖部分炉墙,芯筒分片由转向室顶部送入,在分离器内拼装焊接后恢复炉墙。

 

2.3回料装置改造

 

(1)更换回料阀体及部分返料管、返料风帽。


(2)返料风系统改为单独罗茨风机配风,便于回料风量的调节操控,保证返料装置的运行稳定。返料风机的数量两台(一用一备),返料风机电源和信号引至配电室和控制室。

 

03

技改后运行状况

我公司1#锅炉扩容改造自2016年11月20日开始施工,至2016年12月25日完工,历时36d。2017年1月21日开车,锅炉运行总体稳定,已累计运行328d。技改后锅炉运行状况如下。


(1)锅炉产汽量达到80t/h,且在此负荷下能安全稳定长时间运行。


(2)锅炉正常运行时炉膛差压(循环灰)不小于400Pa。


(3)锅炉渣含碳量应控制在3%以下,飞灰含碳量要低于20%以下,吨蒸汽煤耗在原有基础上应有所降低,达到节能降耗的目的。

 

(4)锅炉运行工况正常,能在40-80t/h的负荷区间安全稳定运行,没有因负荷变化发生锅炉结焦,返料器堵灰等事故。


(5)锅炉正常运行时,床温、排烟温度等参数与设计值不能出现偏差较大的情况,确保锅。

 

04

改造后出现的问题及处理措施

1#锅炉(扩容改造后)运行过程中,出现的问题及处理措施如下。

(1)在锅炉点炉过程中,循环灰建立较慢,影响锅炉开车时间,技改前锅炉开车时间(从点炉至并网)为8h,技改后需要10h。

 

处理措施:调整配煤,改用含灰分较大的煤种;利用飞灰回收系统,将除尘器飞灰部分重新返至炉膛,提高飞灰含量。

(2)2017年1月26日锅炉开车,2月3日由于水冷壁管泄漏而停炉,检查发现为扩容改造新加中间水冷屏发生泄漏现象。

 

处理措施:将水冷屏泄漏部位周围浇注料拆除干净,作换管处理,另外,对锅炉进行水压试验,水汽系统全面检查,消除隐患。

 

(3)由于技改后,锅炉循环灰量增大,造成对炉膛水冷壁管冲刷磨损加剧,减少锅炉使用寿命。


处理措施:对卫燃带上部水冷壁进行喷涂保护处理,且炉膛出口水平烟道处水冷壁管作喷涂保护处理,另外每年2次对炉膛水冷壁管全面检查、检测,及时更换不达标管子。

 

05

结束语

循环流化床锅炉随着运行时间增加、设备老化,会出现锅炉带负荷能力下降,大幅降低公司的经济效益。通过对锅炉进行扩容改造,主要是增加水冷屏、改造中心筒及回料装置的方法,达到提升锅炉热效率使锅炉产汽量满足生产需求的目的。


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