利用循环流化床燃烧技术对旧锅炉的改造

摘要：目前部分旧锅炉存在能源利用效率低，运行安全性不足的问题，急需对其进行技术改造。应用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉，能够充分实现提高供热质量和节能减排双重目标。本文结合某化工厂旧锅炉改造实例，分析利用循环流化床燃烧技术对旧锅炉的改造技术要点，阐述了改造的具体方案及措施，具有一定借鉴价值与参考意义。关键词：循环流化床；燃烧技术；锅炉改造

1 循环流化床燃烧技术旧锅炉改造概况

某化工厂有1台SHL10-13A链条炉，投产运行总时间超过10年，在当前的生产条件下，该锅炉运行效率较低，始终处于低负荷状态，能耗较高。同时，该锅炉燃煤种类为省外烟煤，煤价成本较高，达到350元/t水平范围，给企业生产运营带来了较高的成本压力。现结合实际情况，采用低倍率循环流化床技术进行锅炉改造，将锅炉既有的10t/h蒸汽量水平扩容为15t/h，煤量消耗为210kg/t（汽）。

2 循环流化床燃烧技术旧锅炉改造技术要点分析

2.1 受热面改造

在应用循环流化床技术进行链条炉改造的过程中，首先应对既有的炉排、拱管、集箱等器件去除，保有锅筒、对流管束和尾部受热面。同时，在结构体系中增加流化床、旋风分离器等设备。因链条炉的炉膛较低，不适用流化床锅炉燃烧，在改造过程中应结合实际需求，提升锅炉整体高度，其余结构设备可参照标准水管锅炉设计，燃烧部分则参照循环流化床燃烧技术要求设置。在进行锅炉改造选型的过程中，应尽量充分利用旧有锅炉的结构体系，使用原有受压元件提供支撑。

2.2 炉型的选择

在锅炉技改过程中，炉型选择应考虑以下因素：

蒸发量大小对流化床锅炉选型的影响：循环流化床燃烧锅炉较高的飞灰率需要更高的气流速度水平与炉膛高度水平，这将形成锅炉既有体系改造上成本的全面提升，处于成本控制的考量，蒸发量35t/h水平以下的锅炉不适宜高飞灰率技术改造，而应根据实际需求选择低飞灰率技术改造。在锅炉燃煤类型为部分低燃烧效率煤种（如煤矸石等发热值≤12.6MJ/kg煤种）的情况下，应选择低飞灰率技术改造。而在锅炉燃煤类型为≥20MJ/kg高燃烧值煤种的情况下，应选择高飞灰率改造技术。在燃煤类型处于上述两种类型之间时，则可结合蒸发量水平进行权衡选择。

在确定该链条炉改造为低携带率循环流化床锅炉后，可进行锅炉结构选型确定，主要确定锅炉汽包、水冷壁结构等选择，具体内容如下：

根据锅炉设计标准可知，在锅炉蒸汽压力<2.5MPa的条件下，为了提升换热过程的充分性，应选择由双汽包形式；在锅炉蒸汽压力>3.82MPa且容量>35t/h的条件下，热量传递迅速剧烈，应选择单汽包形式；而当锅炉蒸汽压力水平为3.82MPa且容量为10～35t/h的条件下，锅炉单、双汽包形式均可选择。

水冷壁结构选择，针对该链条炉改造后的燃煤类型（发热值<12.6MJ/Kg煤种）以及小于35t/h的容量，应选择带埋管、炉膛水冷壁结构，从而提升锅炉出口温度，强化锅炉技术改造后的产能效率水平。

2.3 分离器的选择

现阶段，循环流化床燃烧锅炉使用的主要分离器类型包括旋风分离器、槽型挡板分离器等。这些不同的分离器对于不同煤种燃烧特性有着差异性的适应性。因此，在选择分离器的过程中，应结合煤种与气体流通速度进行合理的选择，对飞灰率进行控制，提升锅炉整体热效率，降低对于受热面的摩擦损耗。

2.4 给煤破碎系统的选择

给煤破碎系统是对燃煤进行处理，使其粒径符合燃烧过程的需求，维持燃烧过程均匀性的重要设备。实际选择过程中，应结合锅炉燃煤特征与燃料供给需求进行确定。在进行破煤系统选择的过程中，应对煤粒比度进行合理的控制，提升燃烧与传热效率，降低出现器件磨损或炉膛结焦等问题的几率。

2.5 炉墙砌筑方面

作为整体结构承压承重的关键部位，炉墙的整体质量应满足循环流化床燃烧过程中的实际需求，应对炉膛砖体、浇筑砌筑等关键质量因素进行严格控制，保证改造后的炉膛效率。

3 改造的具体方案及措施

3.1 合理选择布风板及埋管受热面

循环流化床锅炉设计改造过程中对于整体效率的关键影响要素是布风板、埋管受热面的选择与布置。本锅炉改造后使用Ⅱ类无烟煤进行燃烧，具有较高的燃烧值，针对这一煤种特征，该锅炉使用“回”型布风板结构，布风板面积4.6m²，埋管面积15m²，采热效率大大提升，在实际运行中体现出了理想的效率水平。

3.2 扩大炉膛截面或高度，调整悬浮段的受热面积

本锅炉改造工程旧有链条炉有前拱结构，改造过程中充分利用了这一结构特点，在炉前位置设置炉膛，增大了悬浮室面积，以降低烟气流速。而沸腾炉改造成循环流化床锅炉时，针对其炉膛截面相对较大的特点，仅在炉膛高度方面作了相应的调整，这样可延长颗粒在炉内的一次停留时间，达到5.5s以上，从而达到了提高燃烧效率的目的。所以该化工厂实施锅炉改造时，选用了前者的改造方案，实践证明，改造后取得了很好的效果。

此外，本锅炉改造调整了悬浮室受热面积，出口温度处于850℃水平范围内，有效提升了炉膛内温度，Ⅱ类无烟煤燃烧效率更高，降低了燃煤损失，限制了尾部受热面磨损情况。

3.3 调整对流管束区域内的烟气通道

为了有效改善改造后的气体流通效果，该锅炉应用循环流化床技术进行改造时，增大了上下汽包的高度间距，扩大了烟气通道面积，降低了气流速度。在尾部受热面加设了分离器，改善了流管束位置的飞灰浓度水平，降低了烟气飞灰对于设备器件的磨损。

3.4 增设二级分离装置及回送装置

该锅炉应用循环流化床技术进行增容改造的过程中，应用二级分离体系。其中，第一级为“S”形平面流分离器，布置在炉膛出口；第二级为组合式多管旋风分离器，布置在尾部受热面上方，总分离效率可以达到95%以上。对应分离器回送装置采用了“L”阀、“十”字型阀，实践证明，改造后取得了很好的效果。

3.5 受热面的调整

循环流化床旧锅炉改造有效实现了增容效果，这需要与之相匹配的受热面积提升。改造过程中，不仅要尽量利用原有锅炉的结构部件，还要满足用户要求的锅炉出力，所以在通过增大炉膛内埋管受热面及悬浮室辐射受热面的情况下，还必须增加对流管束和尾部受热面。在实际的运行过程中，改造后的循环流化床锅炉在汽包间高度和尾部受热面过热器、省煤器、空预器的调整后，基本上能满足锅炉产能的需求。

3.6 锅炉改造增容后的优化措施

（1）锅炉增容后，出力增加，燃烧需要的风量也相应增加；循环流化床锅炉对鼓风机、引风机压头要求也较高，所以鼓、引风机的流量和压力都必须重新计算，选用能匹配改造后锅炉燃烧需要的鼓风机和引风机。

（2）锅炉增容后，产能提升，排放量增大，烟气量、烟尘浓度提升，对于排放水平的控制应对除尘器进行改造。

（3）在锅炉产能与燃烧效率提升的情况下，循环流化床技术改造后的锅炉用风量提升，需要更为高效的鼓风机、引风机控制技术，如变频调速器等。

4 结语

综上所述，将链条炉改造成为低倍率循环流化床锅炉，有效提升了热效率，实现了煤种的改变，应用Ⅱ类无烟煤进行燃烧，能够有效降低煤价成本。同时，能够全面控制污染排放，是一种理想的旧锅炉改造技术。对于企业而言这种改造方式具有低成本、快投入的优势，改造技术适用条件更广。

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