天然气净化厂低压锅炉优化运行效果分析
2016-10-18田伟杰邓丽君
田伟杰，邓丽君
（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）
天然气净化厂低压锅炉优化运行效果分析
田伟杰，邓丽君
（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）
天然气净化厂低压锅炉系统为净化厂各个生产单元提供蒸汽，相关技术人员结合现场实际运行情况，不断研究锅炉在安全平稳运行前提下优化运行的方式方法。确保锅炉安全平稳运行，达到节约能耗和提高经济效益的目的。
现状分析；优化运行；节约能耗
锅炉房由5台卧式燃气型蒸汽锅炉组成，型号为WNS10-1.25-Q（见表1）。燃气型蒸汽锅炉工作原理如下：利用天然气做为气体燃料，在炉内燃烧释放热量，加热锅炉内的水，使其汽化产生蒸汽，供下游装置生产使用。
1 锅炉运行现状分析
1.1锅炉热损耗较高
锅炉热损耗主要表现在排烟损失，燃烧不完全热损失，锅炉散热等几个方面。若锅炉热损耗率大，蒸汽接受热量减少，而下游使用蒸汽参数（温度，压力）在固定范围内，则实际生产中需燃烧更多燃气来保障生产。热损耗无法消除，只能降低，因此降低各项热损失为研究重点之一。
1.2锅炉房温度高，导致控制柜故障频繁
由于锅炉控制柜温度高引起控制柜故障，锅炉频繁自停，在2008年的运行中，单台锅炉程控柜信息错误停炉次数每日高达5次，程控柜电气元件更换频繁，不仅给下游生产带来了较大的影响，而且使设备部件提前报废。最严重时出现Etamatic程序控制器由于温度过高电路板短路，测得控制柜内温度高达65℃，超过控制柜运行温度和电气元件最高温度（控制柜运行温度要求是0℃～60℃，电气元件运行的最高温度为40℃）。
1.3锅炉负荷较低
锅炉负荷代表产生蒸汽的能力，是锅炉运行重要指标。锅炉负荷较低时，蒸汽产生量小，上水消耗量较大，生产所需成本较高。
1.4锅炉燃烧效率较低
锅炉运行中，每年消耗燃料气量较大，所需费用较高。若燃料气未完全燃烧，则燃烧过程中燃气消耗量增加，成本提高，燃气利用率降低。
表1 锅炉相关参数表
2 锅炉运行优化实施
2.1降低锅炉热损失
2.1.1现场实施锅炉最优化运行中，理想状态为燃料气燃烧产生的热量，全部由蒸汽使用。因此，若提高锅炉燃气热量利用率，则必须降低锅炉热损耗。
热损耗主要由排烟损失以及设备热传导损失等组成。提高锅炉燃烧效率，则可减少CO，NO等气体带走的不必要热量损失。减少设备热传导的热量，则通过制作锅炉保温层达到。锅炉燃烧室重新制作防火墙，外部重新包隔热层，选用具有密度小、高温下微膨胀性、不易产生裂纹和良好整体密封性的新型耐火材料，解决因锅炉热损失大、造成环境温度高的问题。
（1）前烟箱保温制作：燃烧器制作模具现浇TLCII轻质浇注料，24 h脱模后对衬里进行养护，雾湿养护24 h以上。内衬改为TDC-I重质耐火浇注料，支模浇注，24 h脱模后雾湿养护24 h。
（2）炉身保温制作：将80 mm厚的岩棉板改为两层含锆纤维毯，纤维毯之间采用高温黏结剂粘贴，粘贴完毕验收合格后，用不锈钢板封闭，刷四遍高温油漆。
（3）后烟箱保温制作：耐火衬里内应有骨架，骨架采用Φ10 mm的Cr25Ni20耐热不锈钢筋绑扎成方格网，间距为100×100绑扎牢固（耐热钢筋预先用黑胶布包裹一层），待验收合格后进行衬里支模浇注，24 h后脱模，雾湿养护24 h。外保温采用含锆纤维毯粘贴，纤维毯之间采用高温黏结剂粘贴。
2.1.2运行测试2011、2012年对5台锅炉房各锅炉保温进行了制作，保温改造后对每台进行测试，并对锅炉炉头、炉侧、后烟箱表面温度进行检测，改造前后锅炉体表温度变化（见表2）。
从表2可以看出，锅炉保温改造后，炉体温度降温效果显著，特别是后烟箱炉壁温度降低100℃，降温效果明显。同时环境温度降低至40℃以下，保障了锅炉平稳运行。
2.2提高锅炉负荷
锅炉负荷的调节，主要通过燃烧器进行。因此，燃烧器检修为每年工作的重点，分为燃烧器零部件检查及燃烧器相关程序调试工作。零部件检查主要针对燃烧器主体，配件及控制系统中的电气元件，电路等，将不合格的电气元件进行更换，检查电路接线是否正确，梳理零乱电路。燃烧器相关程序调试工作主要针对控制系统各项程序，对燃烧器运行中出现的故障进行分析，查出原因排除故障，修复程序中漏洞。
燃烧器调试方法：测定一定燃气流量下对应空气流量，监测控制柜，中控及现场仪表的显示情况，确保各项均正常；测定不同燃气流量下，完全燃烧时所需空气流量以及燃气压力（见表3）。
表3 3#锅炉燃烧器调试相关参数
燃烧器空气最小位置122，燃烧器燃气压力高开关300 mbar；
燃烧器燃气最小位置88，燃烧器燃气压力低开关125 mbar；
燃烧器空气最大位置871，燃烧器空气压力低开关30 mbar。
以3#锅炉为例，在调试过程中，每台燃烧器风门开度值比前一次都有所增加，但是开度增加幅度较小，当负荷达到70%时，燃烧器供风量严重不足，负荷很难继续上调。经研究发现，3#锅炉鼓风机进风口过滤网较脏，被灰尘阻塞影响空气进入，而其他锅炉鼓风机也存在类似现象。将过滤网进行清洗后，增加进风量，单台锅炉运行负荷较燃烧器调试后有所提高。
2.3提高锅炉燃烧效率
提高锅炉燃烧效率，保障燃料气完全燃烧，既可预防烟气中不完全燃烧产生的CO，NO等气体，也可防止炉内由于不完全燃烧产生积炭影响锅炉安全运行，在安全环保的基础上，节约燃料气，提高经济效益。
良好的配风比是燃料气完全燃烧的有效保障。燃烧器调试过程中，不同空气流量及对应燃气流量燃烧下，测定其烟气成分，其中CO，NO含量越低，则燃料气燃烧越完全。以3#锅炉为例，通过测定燃烧器调试过程中不同工况下烟气成分，确定燃料气完全燃烧时的最佳配风比（见表4）。
表4 3#锅炉烟气含量表
3 运行效果分析
3.1提高运行负荷，节水效果明显
通过对锅炉进行技改调试后，1#锅炉房各台锅炉均安全平稳运行，为下游装置提供蒸汽及伴热蒸汽。对于2015年与2014年3#、4#锅炉全年运行情况进行统计（见表5）。
表5 锅炉总体参数汇总表
通过优化运行，锅炉运行负荷有所提高。同时2015年蒸汽回用率也有所提高，由2014年的76.7%提高到78.1%。2015年较2014年节约软水量127 699×（78.1%-76.7%）=1 788 m3，节水效果明显。
3.2锅炉热损失降低，节约燃料气量
通过锅炉保温改造燃烧器调试，5台锅炉锅炉热损失大大降低。同时锅炉单耗有所降低。具体情况（见表6）。
从表6看出，锅炉保温改造后，运行负荷有所提高，尤其是锅炉运行单耗，有了一定的提高。计算出节约燃料气量为：（改造前单耗-改造后单耗）×生产蒸汽量。9～12月1号锅炉房节约燃料气量26.831×104m3，估算每年可节约燃料气量78×104m3。
3.3锅炉稳定性增强，降低运行成本
锅炉保温改造后，锅炉壁温度降低，环境温度大大降低。锅炉保温改造前，每台锅炉平均每年出现一次控制器损坏，并需对控制器及相关零件进行更换，单台锅炉由于维护更换控制器需15万元/年，维护成本较高。锅炉保温改造后，5台锅炉均未出现控制器烧毁现象。以此计算每年可节约维护成本15×5=75万元。
表6 锅炉保温改造前后能耗情况
4 结语
在保障锅炉安全平稳运行的前提下，针对节能节耗，从提高经济性出发，对锅炉进行技改，维保等项目后，锅炉处于高负荷，高效率，低损耗的运行状态。
（1）通过优化运行，提高单台锅炉运行负荷，凝结水利用率提高，达到节约补充软水的目的。
（2）通过对5台锅炉保温进行重新制作，降低了锅炉热损失，效果明显。单台锅炉运行单耗有所降低，每年可节约燃料气量78×104m3，降低了工厂运行成本。
（3）锅炉保温改造后，5台锅炉均未出现控制器烧毁现象。1#锅炉房由于环境温度高引起控制柜故障停炉得以解决。节约了维护成本。
［1］杨新荣.锅炉运行的优化调整［J］.电力设备，2007，8（4）：73-76.
［2］姚尧.锅炉运行优化方法及应用［J］.华北电力技术，2008，（1）：27-31.
［3］魏亮.燃烧锅炉运行优化调整综述［J］.锅炉技术，2011，（2）：58-61.
TE963
A
1673-5285（2016）09-0141-04
10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.034
2016－07-30
