某链条锅炉改造为煤粉锅炉的探讨

刘新龙　王惠云　杨林　王鹏南

（陕西建工金牛集团股份有限公司)



某链条锅炉改造为煤粉锅炉的探讨

刘新龙*王惠云杨林王鹏南

（陕西建工金牛集团股份有限公司)

对链条锅炉改造为煤粉锅炉做了系统的介绍。对改造中所涉及的各系统和设备进行了一定的分析，并证明链条炉改造为煤粉炉是可行的，其配套的烟气处理技术是有效的。

煤粉锅炉锅炉改造链条锅炉联合烟气处理技术烟气脱硫

0　引言

某企业1＃锅炉于2007年投产，型号为GG-35/3.82-M，为链条燃煤锅炉。该锅炉的主要用途是提供汽动空压机用蒸汽、生产用蒸汽、空调用蒸汽、采暖用蒸汽以及各车间淋浴用蒸汽等。改造前该锅炉的基本运行情况良好。

改造时锅炉已使用了8年，大修时间已临近，加上所使用煤质品质较差，锅炉运行参数已远远偏离设计值，主要表现为运行效率低、原始烟气排尘浓度、SO2、NOx偏高。后续配套的除尘器、脱硫设备效率低，排入烟囱的烟气中烟尘、SO2、NOx浓度严重超标。以上三个指标已经不能够满足当地（天津市）的排放标准要求。

2015年4月27日国家能源局印发的 《煤炭清洁高效利用行动计划》（2015～2020年）指出：煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，进一步提高煤炭清洁高效利用水平，有效缓解资源环境压力，要求 “实施燃煤锅炉提升工程，推广应用高效节能环保型锅炉”。

基于以上原因，该企业将现有以煤炭为燃料的链条锅炉改造为煤粉锅炉，并配套建设相应的除尘、脱硫、脱硝设施。本项目改造后锅炉烟气污染物排放执行燃气锅炉排放标准。

该锅炉改造前后的设计参数如表1所示。

本文将介绍该改造工程中所涉及的各个系统，包括锅炉本体、脱硫系统、脱硝系统、除尘系统。

1　锅炉本体改造

煤粉锅炉系统主要由锅炉主机、燃烧系统、除渣系统、烟风系统、汽水系统、电控系统及燃料储供系统组成。除了汽水系统保留原链条锅炉设备外，其他系统都要随着锅炉的改造进行不同程度的更换和改变。

表1　锅炉改造前后设计参数

1.1受热面改造

原链条锅炉的受压件左右侧壁、通道后壁对流各级受热面、下降管、顶集箱、锅筒等都不改动。由于燃烧方式以及燃烧器的改变，原链条锅炉的炉膛前墙和后墙都拆除，安装拱形不同的膜式壁；同时为了更好地调节工作负荷，拆除原链条锅炉的过热器，更换为由电控阀门控制的串并联型过热器，可以实现工作负荷30%～110%的调节。原链条锅炉的尾部省煤器、空预器、上部烟室都不动。

1.2除渣系统改造

由于燃烧方式改变了，原锅炉的链条被整体拆除。为便于出灰，原锅炉中由水泥砌筑的落灰斗、落渣斗也被拆除。炉膛下部现采用钢板制作的落灰斗，安息角大于55°，灰斗四周采用支撑。为更好地利用原设备，直接利用原有出渣设备排出灰渣。部分烟尘随烟气经过热器、对流管束、省煤器、空气预热器、节能器后，被引风机吸至省煤器后面的布袋除尘器中进行收集和处理。

1.3燃料储供系统改造

由于煤粉颗粒极小 （质量分率为200×10-6），不能采用链条锅炉输送带形式输送，而是采用密封的气力输送方式输送，即借助于管道，以氮气作为气源进行气力输送。煤粉锅炉的燃料供给系统由煤粉塔、中间粉仓组成。

（1）煤粉塔

煤粉塔用于煤粉燃料的储存。由煤粉中转供应站配送过来的煤粉储存于煤粉塔中。煤粉塔采用钢制，为直立式围筒形布置，其容量足够锅炉几天的煤粉使用量。煤粉仓安装有料位指示装置，还有防止搭桥的振打装置。采用流化装置和蒸汽盘管保证煤粉流畅输送和防止受潮结块。输送煤粉到煤粉仓的管道采用厚壁管，并具有大弯曲半径，以延长管道的使用寿命。此外，管道还采用静电接地保护。煤粉仓采用了N2气体保护，根据仓内的温度注入一定量的N2气体。

（2）中间粉仓

煤粉塔内煤粉经管道分配至锅炉前方的中间粉仓。中间粉仓内安装有6只料位计和3只温度计，实时监测粉仓内煤粉储量和温度，防止出现虚报储量和避免温度过高引起粉仓爆炸。同时粉仓配备有CO2气体保护站，可根据仓内的温度紧急注入CO2气体。粉仓可以根据锅炉的负荷进行调节，均匀输送煤粉量，以保证燃烧器的稳定运行。

1.4烟风系统改造

改造后的煤粉锅炉采用四股风向燃烧器和炉膛提供空气和回流烟气。

一次风机安装于中间粉仓处，将煤粉输送至燃烧器处，并提供燃烧所需要的部分氧气。二次风由鼓风机提供，经空气预热器预热后进入燃烧器，并提供燃烧所需要的大部分氧气。三次风经锅炉左右壁和炉膛中部进入炉膛，这部分空气起到对燃烧场的扰动作用，促进燃烧。由引风机和吸收塔之间引出的四次风，经燃烧器进入炉膛，又称为回流烟气。这部分烟气中氧量极低，为5%左右。根据燃烧情况，决定回流烟气进入炉膛的气量大小。

1.5燃烧系统和电控系统改造

该煤粉锅炉共有3台煤粉旋流燃烧器，安装于前水冷壁中下部，呈品字形布置。其中，2台为正常运行时使用，1台为低负荷运行时使用。燃烧器采用天然气点火，因此接入专门的天然气管道。该锅炉有三股烟风经这三台燃烧器进入炉膛中，分别是一次风、二次风以及回流烟风。

本着新增的电气、仪控设备不妨碍原有设备正常运行，同时兼容现有设备，以便后续整合的原则，本次改造在原DCS系统柜旁边再安置1台DCS柜，其配置参照原有设备并兼容原设备系统。此外，本系统还新增2台动力柜，以实现对煤粉输送和燃烧器的有效控制。

2　烟气处理系统

2.1脱硫系统

该煤粉锅炉采用双碱法湿法脱硫。双碱法脱硫工艺以石灰浆液作为主脱硫剂，钠碱不断循环利用。该方法的显著特点是，采用可溶性的碱性清液作为吸收剂，在吸收塔中吸收SO2，然后将大部分吸收液排出吸收塔外，再用石灰乳对吸收液进行再生，这样不存在结垢和浆料堵塞等问题。由于在吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱，故称为双碱法。

本次改造采用钠钙双碱工艺，使用NaOH或Na2SO3碱液吸收烟气中的SO2，生成HSO3-、SO32-和SO42-。锅炉烟气脱硫装置工艺流程如图1所示。

图1　锅炉烟气脱硫装置工艺流程

2.2除尘系统

本次改造采用脉冲式布袋除尘器，这是一种过滤式除尘器。其原理是利用具有一定透气性的滤袋来捕集烟气中的固体颗粒。随着滤袋表面粉尘厚度的增加，除尘器的阻力逐渐上升至临界值。此时，脉冲喷吹阀会自动打开，来自于空压站的压缩空气喷出，形成空气波，使滤袋发生急剧的膨胀变形。在滤袋变形达到最大时，滤袋的膨胀运动突然停止并产生一个很大的反向加速度。这一过程起到了抖动作用，使滤袋上粉层落入灰斗，然后经仓泵气力输送至新建的钢灰库中，钢灰库起到收集粉尘的作用。当钢灰库中的灰积累到一定重量后，经罐车送厂外用作建筑材料。这样，可达到最大的环保效益和经济效益。

2.3脱硝系统

本项目采用SNCR+SCR联合脱硝工艺，如图2所示。采用这一工艺，既可有效降低氮氧化物排放，又可避免SNCR脱硝效率不高和SCR技术费用太贵的缺点。本项目采用氨水作为还原剂。氨水槽车将氨水送至厂区内的氨水储罐，由氨水卸料泵打入氨水储罐内。

在进行SNCR脱硝时，氨水输送泵将20%的氨水直接从氨水储罐中抽出，并输送到静态混合器，与稀释水泵输送过来的稀释水混合，形成浓度5% ～10%的氨水。5%～10%氨水继续输送至炉前SNCR喷枪处。氨水经雾化后，以雾状喷入炉内，与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成氮气，去除氮氧化物，从而达到脱硝的目的。

图2　SNCR/SCR联合脱硝工艺设备

在SNCR脱硝系统喷入过量的氨水，经反应后溢出氨气。氨气经过热器后进入SCR脱硝系统，在催化剂的催化还原下，过量的氨气与NOx进一步反应，达到进一步脱硝的效果。最终，NOx的排放达到100 mg/Nm3以下，氨的逃逸低于3×10-6质量分率。锅炉改造前后的排放参数如表2所示。

表2　锅炉改造前后排放参数

3　结论

（1）改造后锅炉排放满足新的环保标准要求，这说明煤粉锅炉的低排放运行是可行的。 （2）将链条锅炉改造为煤粉锅炉的例子并不多，将几种先进烟气处理技术联合使用的例子在国内也很少，因此本文可作为中小型链条锅炉改造的借鉴案例。

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Discussion on Improvement of Chain-grate Boiler to Pulverized Coal Boiler

Liu XinlongWang HuiyunYang LinWang Pengnan

The improvement of the chain-grate boiler to pulverized coal boiler is systematically introduced. Based on the analysis of the related systems and equipments,it's proven that it's feasible to improve the chain-grate boiler to pulverized coal boiler and the corresponding flue gas treatment technology is efficient.

Pulverized coal boiler；Boiler improvement；Chain-grate boiler；The joint flue gas treatment technology；Flue gas desulfurization

TQ 054DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.06.005

2016-04-15）

*刘新龙，男，1967年生，高级工程师，在职研究生。西安市，710043。