上海能源矸石热电厂锅炉改造的研究及实施

陈广

概述：上海矸厂热电厂锅炉燃料以选煤厂洗选后的次煤为主，主要成分是煤矸石和煤泥，其含水量高，粘度大。给煤采用炉前墙给煤方式，正常运行时，燃料经两根落煤管以55°倾角自流到炉膛内进行燃烧。自建厂投入运行以来，锅炉运行中一直存在落煤管堵塞问题，且每次都需要人工敲打处理，严重时会导致炉火上窜，甚至被迫压火来疏通落煤管。致使锅炉降负荷运行，既影响生产，又对设备及人员安全造成很大的威胁。电力技术中心检修部于2016年8月至11月，先后对矸石热电厂#9锅炉、#8锅炉、#0锅炉进行大幅度改造，解决了锅炉落煤管經常堵塞，烟气反窜，吸风机出力超负荷，脱硫脱硝不达标等问题。

存在问题：落煤管容易堵塞，需要运行人员人工清堵，存在被烧伤的可能； 当控制负压较低时，会造成烟气反窜，烧损给煤机皮带，为了防止人员受到伤害和皮带损坏，负压必须提高较多，一般在1200KPa左右，这就造成大量烟气进入脱硫系统，不但增加了尾部烟道受热面的磨损，还造成因烟气量过大，脱硫系统不能正常投用，氧量过大（一般在13%左右）造成NOx折算值不合格，严重制约了机组的带负荷能力。

解决方案：

一、原因分析

通过对给煤系统各管路的查看发现了以下问题：

1）锅炉落煤管下段坡度较小，燃料无法很好地在此管段内流动，容易造成搭桥、堵煤的现象。如图1所示。

2）落煤管没有相应的防堵和清管设施，燃料含水量大，颗粒较大的燃料可以直接落入炉膛燃烧，颗粒较小的燃料就会吸附在落煤管上，积少成多，最后发生堵塞。落煤管没有清理堵管的设备，全部是通过人工敲打，不仅效率低，而且存在安全隐患。

3）立管采用的普通钢管，摩擦系数较大，易粘煤堵管；且上口与给煤机接口处的变径过大，由大口径直接变成小口径，导致积煤严重。

4）#8、#9炉给煤机有做密封的基础，但为开放式的，#0炉给煤机下还有一段输煤皮带，将给煤机来煤通过皮带送入炉膛，既不利于文明生产，也增加了故障点，开放式的结构，造成烟气量过大。

二、制定方案

通过上述的调查分析，针对造成堵煤的三大原因制定相应的改造方案，并针对烟气反窜采取了相应密封措施。

1）将锅炉落煤管下段坡度增大，由原来的55°改为68°。同时在下段管内设置振动溜槽，增加一台气动振动器进行振动落料。从而降低了燃料的下滑阻力，减少燃料沉积搭桥现象。

2）在斜管内增加振动溜槽，通过气动振动器振动。不但可以防止堵塞，同时还可以用来处理堵塞问题。同时落煤管下段的上端、中部也增加送煤风口，从而减少上部小颗粒燃料的吸附沉积。

3）给煤机出口落煤管改用方锥形，落煤管底板加设微晶板，其超低摩擦系数和较好的耐磨性，可以更好防止细小颗粒燃料粘附。

4）#8、#9炉原给煤机各人孔门全部为开口式的，现拟全部重新密封，并在给煤机机尾加装一次风，作密封风，解决烟气反窜，粉尘外冒的问题，其中#0炉还拟拆除给煤机下一段输煤皮带及其驱动，将来煤直接卸煤入炉膛。

三、项目实施

1）详细设计

将整个#0炉、#8炉、#9炉的（每炉共2个落煤管）落煤管由上到下分成四段，即落煤管I、落煤管II、落煤管III、落煤管IV。落煤管I为最上段，直接与给煤机出口相连。落煤管II在落煤管I下方，通过法兰与其相连。落煤管III在落煤管II下方，通过金属膨胀节相连，金属膨胀节可以消除锅炉热位移对落煤管的影响。落煤管I、II、III基本成一条直线，其倾角为75°，底板全部衬微晶板。落煤管IV在落煤管III下方，焊接连接，管内采用缝隙过风，增加送煤风的吹扫力度，同时内部装有振动溜槽，振动流槽上端安装气动振动器，落煤管IV的倾角为68°。如图2所示。

我们取消了#0炉给煤机下输送皮带及其驱动，将两台给煤机加长2400mm，并重新调整角度，采取了给煤机给煤直达炉膛落煤口的设计；

对抽坏长期不能运行的#0炉乙侧冷渣器（内部石灰石已板结报废），我们采用了青岛青天滚筒式冷渣器改造。

2）制造安装

落煤管采取金工车间预制，现场连接的方式，先安装落煤管I、II，再组焊落煤管III、IV，然后焊接金属膨胀节，最后安装其他部件。安装过程中按图纸及设计要求进行施工，考虑到膨胀节落煤管炉墙承接部位较薄，难以承受下部落煤管重量，现用弹性支吊架补偿，要求充分考虑锅炉运行时，其膨胀伸展问题，防止钢性拉裂锅炉水冷壁。

我们取消了#0炉给煤机下输送皮带及其驱动，将两台给煤机加长2400mm，并重新调整角度，采取了给煤机给煤直达炉膛落煤口的设计，给煤机内部皮带及其机架一并沿长，为了防止皮带散煤，同时配装刮板链条清除落煤。

使用效果：项目完工后即进行了现场试验，主要是对气动振动器进行启动运行试验，检查启动性能、运行稳定性及振动效果。经过试验，各项试验数据均满足设计及使用要求。现场试验完成后，项目顺利通过竣工验收，并交付使用。锅炉投入生产后，连续运行一个月未出现堵煤问题，运行平稳，落煤管温度低于规定值。使用效果良好，得到了使用部门的认可；特别是在正常下煤的情况下，由于给煤机系统得到了密封，负压提到了改善，降到-300KPa左右，烟气量降低了25%左右，吸风机电流从过去的38A降到现在的30A左右，节约了大量的厂用电，最主要的是脱硫系统可以正常运行了，氧量也降低较多（8.0%）左右，保证了环保数据的达标，发电负荷能力提高了10%。

（以在运的#9锅炉为例），也就说改造后矸石电厂社会效益有了较大的提升，以降低矸石热电厂年厂用电率1.5%计算（以在运的#9锅炉为例，单机厂用电率下降2%折算），每年发电2.6亿计算，节省厂用电390万度，还可以减少一次风机、吸风机出力，减少修理费用和修理时间，提高供暖的可靠性，解决脱硫脱硝长期不达标，带负荷偏低等问题，综合经济效益数百万以上。