燃气锅炉节能改造的可行性技术研究实践

1 锅炉使用现状

我司能源事业部9#锅炉为某锅炉厂设计、制造的220 t/h 高温高压煤气锅炉(型号:xG-220/9.8-o9) 。该锅炉于2009年投产 ,运行过程中先后出现过如下一些问题:

(1)水冷壁面积偏小 ,省煤器沸腾爆管 。与同类型锅炉相比 ,锅炉原始设计的水冷壁面积偏小约30% , 省煤器沸腾度过高 ,投产后频繁出现受热面爆管问题 , 尤其省煤器吊挂管频繁泄漏 。

(2)20l3年进行锅炉大修 ,按照锅炉原厂家核算值 , 去除部分省煤器受热面 ,将沸腾度由20%降低到l4% ,致使锅炉能力下降为180 t/h。为解决去除部分省煤器后排烟温度升高的问题,在烟道中加装煤气预热装置 ,排烟温度约190 ℃。

(3)煤气预热器腐蚀失效 ,排烟温度升高 ,能耗损失加大。煤气预热器使用两年后 , 内部腐蚀泄漏失效 ,锅炉在180 t/h高负荷运行时 ,排烟温度高达260 ℃ ,较燃气锅炉正常150 ℃左右的排烟温度高l10 ℃ , 能源浪费严重 。

鉴于该锅炉存在能源浪费问题和运行隐患 ,提出了锅炉的节能改造需求 。

2 改造设计原则

(l)锅炉主体框架尽量保持不变 ,使用高炉煤气为燃料 ,保证锅炉负荷能够达到200 t/h。

(2)改造遵循安全、可靠、稳定、经济的原则 , 即在保证锅炉性能的前提下 , 尽可能利用原有锅炉的零部件 、厂房及锅炉基础进行改造 。

(3)便于司炉人员操作 ,便于设备维护、保养、检修 , 以及方便高炉煤气、风道的连接 。

3 改造后锅炉的设计参数要求

3. 1 改造前锅炉运行参数

额定蒸发量D=220 t/h(实际运行180 t/h):过热蒸汽压力 Pgr=9 . 8 MPa: 锅筒工作压力Pbh=11 . 27 MPa: 过热蒸汽温度1gr=540 ℃:给水温度1gs=130 ℃ (实际运行180 t/h时) : 排烟温 度1py=260 ℃ (实际运行180 t/h时):燃料品种:高炉煤气 。

3.2 改造后锅炉运行参数

额定蒸发量D=200 t/h:过热蒸汽压力Pgr=9.8 MPa:锅筒工作压力Pbh=11 .27 MPa:过热蒸汽温度1gr=540 ℃ : 给水温度1gs=l30 ℃:排烟温度1py≤l90 ℃:燃料品种:高炉煤气 。

4 锅炉改造技术方案

通过与锅炉厂家技术交流探讨 ,选定了武汉锅炉厂的改造技术方案 ,主要改造内容:

(1)增加炉膛部分受热面 , 降低炉膛出口温度 。炉膛前墙前拱上部增加水冷屏 ,共增加6片水冷屏 , 以降低炉膛出口温度 。水冷屏管子规格小60 mm×5 mm,材质20G 。水冷屏引入管通过在集中下降管上增加三通引入 ,水冷屏引出管并入原水冷壁侧墙上集箱引出管及后墙上集箱引出管 。

(2)为保证主蒸汽温度 , 增加低温过热器蛇形管一 个管圈 ,低温过热器管子规格小38 mm×4.5 mm ,材质20G ,现场进行拼接。

(3)更换高温省煤器管系 , 管子规格小32 mm×4 mm , 材质20G。高温省煤器重新设计 , 由于目前的省煤器布置烟气冲刷不均匀 ,靠近后墙部分的高温省煤器烟气冲刷流速较高 ,换热强 , 导致靠近后墙部分的管排换热强 , 沸腾率高 , 易爆管 。本次改造后将管排方向沿前后墙布置 ,保证各管排受热均匀 ,避免局部管排沸腾率过高。相应更换进出口集箱、悬吊管及支吊装置 。

(4)对炉膛下部燃烧室水冷壁进行改造 。前后墙更换部位为标高10 892 mm以下至下水冷壁集箱之间的膜式壁 。两侧墙更换部位为标高5 400 mm以下至下水冷壁集箱之间的膜式壁 。水冷壁下集箱利用旧有资源 。炉膛内两侧墙卫燃带保持不变 ,前后墙卫燃带为10 300 mm以下 ,重新浇筑 。水冷壁管子规格小60 mm×5 mm ,材质20G。

(5)低温省煤器蛇形管全部更换,管子规格小32 mm×4mm, 材质20G ,采用螺旋鳍片管 。低温省煤器集箱及支撑梁利用旧有资源 。

(6)在原低压省煤器位置增加一 级管式空预器 , 管子规格小40mm×1.5 mm ,材质Q215A。

(7)改造后锅炉燃料为高炉煤气 。煤气燃烧器本体全部更换 ,共12台燃烧器。

改造后热力计算表如表1所示。

5 改造实施后的实际效果

改造项目实施后 ,锅炉运行负荷由180 t/h提高到200 t/h ,运行安全、可靠 。200 t/h负荷时 ,排烟温度187 ℃ : 180 t/h负荷 时,排烟温度180 ℃ , 比原运行温度降低80 ℃ ,计算提高锅炉效率5.3% ,平均节约高炉煤气8 480 m3/h , 年节能效益达800万元以上 。

6 结语

锅炉改造实施后 , 省煤器沸腾度降低 , 保证了锅炉的稳定运行 。受锅炉总体框架限制 ,改造后受热面布置紧凑 , 结构合理 , 有效利用了锅炉本体空间 , 但排烟温度仍达到 180 ℃ ,相比其他同类型锅炉偏高30 ℃ ,存在节能改造提升空间 。下一步将研究在尾部烟道增加换热器 , 以进 一 步降低排烟温度 ,提高能源利用率 ,达到节能减排的目的 。