小結(jié)氣化鍋爐的改造方法

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1燃燒系統(tǒng)改造

本次燃燒系統(tǒng)改造施工，從界外用直徑為250mm的總管連接到爐前，再分別用直徑為150mm的支管連接到A/B爐，距離比較長。主要更換了直徑125～250mm的管子約1km，直徑15～40mm的管子約2km，各類閥門、流量計、阻火器等約60套，燃燒器面板共12套。控制與操作系統(tǒng)鍋爐運行燃料由乙烯焦油摻燒重油改為摻燒干氣，增加了干氣供應(yīng)系統(tǒng)，需要在鍋爐控制系統(tǒng)中新增干氣的控制。系統(tǒng)上設(shè)有干氣流量檢測，作為干氣流量的指示和控制;干氣流量調(diào)節(jié)閥參與到鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)中;干氣噴前壓力變送器用來表征燒嘴的運行狀態(tài);3只壓力開關(guān)的信號進(jìn)入集散控制系統(tǒng)(DCS)，采用3取2方式作為干氣壓力低低工況的聯(lián)鎖信號;氣動切斷閥在需要停燒干氣或聯(lián)鎖時切斷干氣。在每臺鍋爐的干氣總管上設(shè)立了快速切斷閥。由于改造后的鍋爐燃油量減少，原燃油供應(yīng)系統(tǒng)、霧化蒸汽系統(tǒng)可以滿足要求，可保持不變。原點火系統(tǒng)、原火焰監(jiān)視系統(tǒng)及其他原控制和操作系統(tǒng)不作改變。燃燒系統(tǒng)為了盡可能減少改動和節(jié)省改造費用，本次燃燒器改造利用原配風(fēng)系統(tǒng)，只新增氣體燒嘴。這樣在進(jìn)行干氣相關(guān)操作時，也可以利用原配風(fēng)操作程序，保證了燃燒的穩(wěn)定和操作簡便，便于操作工掌握，對原鍋爐破壞程度也可降至最低。新燃燒器為平流配風(fēng)形式，可以進(jìn)行低氧燃燒。一、二次風(fēng)同時進(jìn)入風(fēng)筒，一次風(fēng)經(jīng)過油槍穩(wěn)焰器，二次風(fēng)進(jìn)入外圍直流通道。進(jìn)入穩(wěn)焰器的一次風(fēng)為旋轉(zhuǎn)氣流，出口處產(chǎn)生一個適應(yīng)于著火的高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，使火焰穩(wěn)定。然后二次風(fēng)高速補入，并在離噴口較遠(yuǎn)處與未燃盡的燃料氣流強(qiáng)烈混合，使燃燒后期供氧充分，從看火孔觀察火焰狀態(tài)，調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板進(jìn)風(fēng)量，達(dá)到低氧燃燒及降低煙氣中污染物的排放。新燃燒器中燃油槍結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵尺寸保持不變，新面板預(yù)留好原油槍接口，單燒燃料油時，仍能保證原燃油系統(tǒng)的效果;原燃燒器的看火孔、點火裝置利舊。改造后的燃燒器，新面板材質(zhì)為Q235－B，利用原火炬氣燒嘴接口安裝兩根新燃?xì)鈽專谛碌男∶姘迳显黾?根直徑為40mm的燃?xì)鈬姌專瑢崿F(xiàn)部分氣代油燃燒過程。針對單燒燃料油(或燃料氣)時，燃料氣(或油)燒嘴的熱保護(hù)問題，燃?xì)鈽尣馁|(zhì)采用哈氏C材料，該材料耐熱耐腐蝕，耐熱溫度高達(dá)1100℃。同時槍管密封形式采用填料密封，可以在不燒氣的條件下退出工作位置保護(hù)燒嘴。其工作范圍內(nèi)本身處于高溫燃燒區(qū)域，故使用過程中不會出現(xiàn)脫火和回火。為保證負(fù)荷穩(wěn)定，除點火狀態(tài)外，同一燒嘴不可進(jìn)行油氣混燒，即單燒油或單燒氣。

2更換

單臺數(shù)量為60屏，每屏8根爐管，采用彎頭焊接的連接型式，管子規(guī)格統(tǒng)一為Φ60mm。在鍋爐總圖中前5根材料由STB42S改為12Cr1MoVG，長度為5mm;中間2根材料由STBA12S改為12Cr1MoVG，長度為5mm和6mm，最后1根出口管材料由STBA22S改為12Cr1MoVG，長度為7mm。具體與集箱接口尺寸在距離一級過熱器出口集箱中心線700mm處。1級過熱管屏的管子壁厚按照蒸汽壓力13MPa，一級過熱蒸汽出口溫度500℃，蒸汽流量按160t/h進(jìn)行校核設(shè)計，使最高承受溫度從532℃(對應(yīng)蒸汽溫度502℃)升級為575℃(對應(yīng)蒸汽溫度545℃)，強(qiáng)度校核按《JISB8201陸用鋼制鍋爐的構(gòu)造》進(jìn)行核算。管屏組裝完出廠前進(jìn)行25MPa水壓合格檢驗。過熱器更換更換1級過熱器主要工作是拆除原舊爐管，焊接新爐管，主要為60道12Cr1MoVG與STBA22S對接口，60道12Cr1MoVG與20G對接口，焊口經(jīng)100%拍片合格，最后對鍋爐進(jìn)行15MPa超壓水壓試驗合格，鍋爐主要部件更換檢修質(zhì)量達(dá)到國家及上海市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。施工期間，得到上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院指導(dǎo)和監(jiān)督。

3改造效果

選擇典型的鍋爐全部燒油、全部燒氣和其他工況進(jìn)行對比(根據(jù)控制室自動記錄儀數(shù)據(jù)整理)，相關(guān)數(shù)據(jù)。選取改造前6個燃燒器全部燒乙焦(負(fù)荷為106t/h)與改造后6個燃燒器全部燒干氣(負(fù)荷為100t/h)這兩個典型例子進(jìn)行比較。不難發(fā)現(xiàn)，改造后飽和蒸汽溫度有明顯下降，下降值為13K，說明爐膛內(nèi)干氣燃燒總熱量減少，使?fàn)t膛內(nèi)爐管吸收的總熱量減少，引起飽和蒸汽溫度下降，而排煙溫度上升17K，說明爐膛內(nèi)干氣燃燒溫度場后移很明顯。從排放情況對比看，改造前煙塵101.88mg/m3(超標(biāo))，SO2為246.3mg/m3，NOx324.21mg/m3。改造后煙塵7.28mg/m3、SO2為103mg/m3、NOx355mg/m3。排放NOx變化不明顯，反而有所上升，但煙塵和SO2排放值下降十分明顯，說明改造效果很好。鍋爐負(fù)荷在全部燃?xì)鉅顩r下可達(dá)100t/h，從工藝安全考慮，可采用4+2燃料供應(yīng)方式(4根干氣燒嘴、2根乙烯焦油燒嘴)或采用5+1燃料供應(yīng)方式(5根干氣燒嘴、1根乙烯焦油燒嘴)比較合理。現(xiàn)在鍋爐按5+1燃料供應(yīng)方式運行，通過鍋爐風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)來調(diào)整鍋爐燃燒含氧量等措施，使煙氣中煙塵的質(zhì)量濃度為2～9mg/m3，SO2為20～80mg/m3，NOx為280～320mg/m3，完全達(dá)到所需排放指標(biāo)要求。

4結(jié)語

燃燒器噪音也滿足1m處不大于70dB的控制要求。通過這次氣代油改造，減少直接火炬氣排放，節(jié)省下來的乙烯焦油作為其他裝置生產(chǎn)原料，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，鍋爐通過摻燒干氣，大大的減少了煙塵、SO2及NOx的排放，也為改善環(huán)境，建設(shè)美好社會作出了巨大的貢獻(xiàn)。

作者：高寒單位：簡陽石化公司