论煤矸石发电厂锅炉技术改造

王罡

摘 要：煤矸石发电厂属于坑口节能型综合利用电厂，随着洗煤厂洗煤技术及精益化管理，煤矸石（洗碴）发热量越来越低，由1600DK/GJ降至800DK/GJ，对锅炉燃烧的适应性、运行的经济性、使用的周期性产生了很大的影响。通过对循环流化床锅炉技术的技术改造，为矸石电厂锅炉运行稳定、降低能耗、资源综合利用技术等方面起到了很好的推广作用。

关键词：电厂；锅炉技术改造；燃用煤矸石

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.146

1 原电厂状况

萍乡矿业集团安源发电厂始建于上世纪八十年代末投产于九十年代初的“二炉二机” 2×6000kw煤矿自备发电厂，属于燃烧低劣质燃料（煤矸石）的综合利用电厂。燃用的是1600DK/GJ左右的煤矸石，锅炉选用比较适合且较先进的35T/H鼓泡床沸腾炉，发电厂建成投产后能够做到正常的安全生产，为企业创造了一定的经济效益，电厂的35T/H鼓泡床沸腾炉显露出大量的问题，难以生存和发展。

2 锅炉改造前存在的问题

（1）35T/H鼓泡床沸腾炉因燃用1600DK/GJ煤矸石造成锅炉各部分受热面管的磨损，布置在炉膛燃烧室的埋管磨损更严重，即使采取了很多种防磨措施也很难维持运行超过3000小时，造成埋管经常爆管影响锅炉的正常运行。

（2）35T/H鼓泡床沸腾炉因燃用1600DK/GJ煤矸石造成锅炉各部分炉墙磨损严重，炉膛燃烧室本身是重型炉墙加之此区域没有布置受热面造成此炉墙温度很高（950℃），加上大量煤矸石颗粒的直接冲刷磨损和锅炉的启、停较频繁，造成此区域的炉墙磨损变形非常严重，严重影响锅炉的正常运行和锅炉房的环境卫生。

（3）进厂的煤矸石发热量只有800DK/GJ左右，要确保35T/H鼓泡床沸腾炉的正常燃烧须加入大量的原煤使之燃料热值在1600DK/GJ左右，煤炭市场价格的上涨，锅炉燃料成本急剧上升，发电厂的经济效益造成企业严重亏损。

（4）35T/H鼓泡床沸腾炉原设计锅炉热效率只有72%、锅炉在运行中的一些因素的影响（比如炉墙的严重变形漏风等），造成锅炉实际热效率只能达到65%左右，锅炉很难适应发电厂生产的需求。

3 锅炉技术改造后已达到目的

（1）锅炉燃料发热值在1000—1100大卡/公斤时能够稳定运行；

（2）锅炉各项技术参数能够保持原锅炉正常工作范围内，特别是锅炉蒸发量达35T/H以上、锅炉热效率达80%以上、冷渣含炭量2%以下、细灰含炭量8%以下；

（3）锅炉的各个受热面部件及炉墙达到正常的使用寿命及三年以上的小修五年以上的大修周期；

（4）最大限度的利用原锅炉的材料和备件。

4 锅炉的改造设计技术思路

由于锅炉燃烧的燃料为煤矸石热值只有1000—1100大卡/公斤，而且锅炉建成后必须达到锅炉所有的要求，首先决定把原35T/H鼓泡床沸腾炉改造成循环流化床锅炉，并针对循环流化床锅炉普遍存在的缺点和问题，在锅炉改造设计时我们遵循以下了的思路：

（1）充分吸收高速床、低速床的优点。1）将锅炉燃烧室（密相区）设计成低速床，有利于燃料在此密相区的燃尽停留时间、也有利于减轻燃料颗粒对埋管及炉墙的冲刷磨损。2）我们将锅炉悬浮段（稀相区）设计成高速床，有利于烟气中的细小颗粒在此区域燃尽。

（2）采用分离效率较高且阻力适当的高温一级分离器及可靠的“U”型阀回送系统来保证没有燃尽的燃料颗粒可以多次循环燃烧，确保锅炉的燃烧效率达到锅炉设计80%以上；

（3）锅炉在炉膛只布置了埋管受热面，因此在锅炉尾部烟道合理的增加部分省煤器受热面来弥补前面受热面不足，以确保锅炉蒸发量所需的受热面；

（4）在锅炉烟道尾部另增设布置一组多管旋风式二级分离器，将尾部烟气中的大量细小颗粒分离出来返回炉内（如果热值太低就直接排出），减轻因这部分烟气中大量细小颗粒对尾部受热面的磨损；延长尾部受热面省煤器、空气预热器及除尘器的使用寿命。

（5）锅炉炉膛四周用膜式水冷壁构成并且用高强耐火浇注料敷设而成，因此彻底解决了原锅炉炉膛变形磨损的问题。

5 锅炉改造设计技术措施

（1）采用高、低混合流速循环流化床燃烧方式。高速床燃烧强度大，锅炉磨损严重；低速床燃烧效率低，锅炉磨损小。采用高、低混合流速循环流化床燃烧技术，将高速床与低速床有机地结合起来。

（2）采用合理的二级分离二级回送系统。高温分离器分离下来的物料回燃条件好，燃烧效率高，且能显著减少尾部受热面的磨损，因此，本次改造在过热器前布置“槽型”型分离器，尾部布置二级旋风分离器。二级分离器阻力之和为850Pa，分离器效率≥99%。两级分离器独立分离，独立回送。

（3）合理布置炉膛受热面。一般原煤经破碎后<2㎜占50%左右，由于密相区燃烧份额较小，埋管受热面应比传统鼓泡床受热面少，而悬浮段以上稀相区燃烧份额大，因此，改造中炉膛四周布置膜式水冷受热面，给粉末颗粒创造良好的燃烧条件，绝大部分蒸发受热面均敷了浇注料覆盖，以降低炉膛水冷度。

（4）防止过热器超温措施。锅炉的蒸发吸收热量（或蒸发受热面）与过热吸热量（过热器受热面）成一定比例，当过热器超温时，适当增加蒸发受热面，过热蒸汽温度即会下降。

6 锅炉改造后取得的效果

（1）锅炉燃料发热量在1000～1100DKcal/Kg左右能够满负荷的稳定运行；

（2）锅炉已经安全稳定运行2年，各部受热面还没有出现磨损爆管问题、炉墙没有变形和磨损问题；

（3）锅炉达到了设计的各项技术指标；

（4）由于可以燃燒1000～1100DKcal/Kg的煤矸石，锅炉稳定运行后为发电厂带来了很好经济效益，为企业减亏增赢奠定了良好的基础。

7 总结

我厂循环流化床锅炉改造运行后取得了较好的经济效益和社会效益，同类型的江西丰矿煤矸石电厂、黑龙江双鸭山电厂等单位到我厂参观做技术交流，为矸石电厂锅炉运行稳定、降低能耗、资源综合利用技术等方面起到了的推广作用。循环流化床锅炉技术尽管运行较广泛，但N2O排放偏高、排渣有扬尘以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率低等问题，也是我们将要进行改造和发展的方向。