生物质锅炉外置空预器技改方案与效益分析

韩保秀 朱淑凤

1.光大城乡再生能源（夏邑）有限公司 河南 夏邑 476400；2.微山光大环保能源有限公司 山东 微山 277000

引言

空预器是生活垃圾焚烧锅炉系统的重要组成部件，在生产运行中起到换热作用，同时也对机组安全稳定运行具有重要影响。但是由于原有建设方案及运维管理因素影响，在锅炉燃烧过程中，常会出现较为显著的空预器堵灰问题，使得锅炉无法正常运行。如此不仅使得企业经营效益受到影响，同时还会造成锅炉运行产生安全隐患，通过有效的技术改造，有效避免空预器堵灰现象发生，是生产管理应当关注的重要问题。

1 项目简介

某生活垃圾焚烧锅炉项目，位于河南省商丘市夏邑县，占地257亩，总投资5.6亿元人民币，其中农林生物质焚烧热电项目投资额为3.2亿，配置1×110t/h高温超高压再热循环流化床锅炉+1×30MW抽凝式汽轮发电机组；生活垃圾焚烧热电项目日处理量为700吨，分两期建设，一期项目配置350t/d机械炉排炉+1×6MW抽凝式汽轮发电机组，预留二期垃圾机组建设用地。项目于2018年9月份开工建设，2020年1月3日垃圾机组通过“72+24”小时试运；2020年3月24日生物质机组通过“72+24”小时试运。

2 技术改造必要性及可行性分析

2.1 技术改造必要性

本项目生物质机组自投运以来，频繁因空预器堵灰造成停炉，2021年改造之前，最长运行天数54天，最短运行天数仅为10天，共计停炉14次，其中因空预器堵灰停炉10次。严重影响了机组的长周期运行，增加了检修人员的检修工作量，现场的设备卫生也急剧下降，给公司造成了巨大的经济损失。启停一次炉按照10万元计算，因空预器堵灰造成启停炉损失约100万元。

2.2 技术改造可行性

结合本项目运行情况分析，参考国内相关文献研究，电厂锅炉运行中，由于空预器积灰导致的现象较为常见，相关技术改造方案也较为成熟。翟博（2022）[1]在研究中，以三分仓回转式空预器数为例，说明扇形板、风道及磨料系统改造具体方案。李杰等（2020）[2]在研究中以某电厂空预器技术改造为例，说明基于循环风的风量分切技术改造运行方案。屈跃进（2019）[3]在研究中提出基于间隙自补偿密封片和蛇形弹性密封片的技术改造方案。在与锅炉生产企业及研究院沟通交流过程中，分析空预器堵灰现象原因，提出给水加热式换热器进行提高风温施工方案。方案实施成本较低，能够有效解决空预器积灰问题，因此技术改造具有良好可实施性。

3 技术改造方案

3.1 现有运行情况分析

结合生产运维数据统计，因空预器堵灰现象造成的停炉事故，整体占比达到70%以上，已经对机组正常运行产生明显影响。以本机组运行情况为例，在某一运行周期内，停机频次及具体原因如表1所示。

3.2 技术改造方案思路

因本企业同类项目都出现过空预器堵灰造成的停炉现象，绿色环保运营管理部专门成立空预器堵灰攻坚克难小组，依据运营管理部2021年8月4日《生物质送风系统外置空预器方案讨论会议纪要》要求，本项目积极联系锅炉厂和广轻院对空预器堵灰问题进行分析、研究，最终确定采用给水加热式换热器进行提高风温的施工方案，从而提高排烟温度，以解决空预器堵灰问题[4]。

3.3 技术改造具体方案

3.3.1 在给水母管上引出两路管道（Φ168×16mm，20G），分别作为外置空预器的进、出水管，用以加热一、二次冷风，每路支管（Φ133×13mm，20G）均布置有调节阀，用于调节出口风温。加热后的回水并入给水母管后进入省煤器进口集箱。由于两路支管与给水母管为并联形式，所以不会增加水侧阻力。

3.3.2 一、二次风暖风器均布置在风机出口冷风通道内，为卧式布置，设计时考虑风阻不大于600pa；空气从暖风器下部进入上部引出，高压给水从上部引入下部引出。

暖风器管子采用Φ32×4，20G+铝鳍片逆流错列布置，以增大换热面积，减小设备体积。具体设备及构造如图1所示。

图1 暖风器改造示意图

因本次技改项目工程量大，施工周期长，拟计划在停炉期间进行施工，生物质机组于2021年12月05日停炉开始进行外置空预器技改，于2021年12月10日改造完成，成功启动。改造过程中技术部专业人员对现场施工人员进行安全交底，确保零事故，紧盯现场，不放过任何一个细小环节，特别是重点隐蔽部位、管道焊口射线以及设备定位安装，水压试验等工作。

3.4 技术改造实施办法

本次施工技改采用公开招标方式进行招投标，根据报价，最终确定价格最低和施工最优的山东军辉建设集团有限公司为本次施工技改的合作方（129.2130万元），停炉技改过程中施工方严抓现场管理，积极协调人员提前办理入厂手续，提前准备工作，先后投入70多人次，焊机6台，射线机2台，高压焊工8人，起重工具若干。鉴于工期短任务重，施工方组织人员进行24h倒班制，人员休息工作不能停止，积极抢工期，赶进度，最终圆满完成了本次施工技改工作，没有影响机组启动。

4 技术改造效果评价[5-6]

①施工管理评价施工单位指定专职安全员，进行现场监督管理，轮流检查。本次施工未出现一起人身伤害和设备损坏事故。②经费预算评价，本次施工完全按照合同招标价格进行，未出现多余款项支出现象。③工期评价，本次施工加班加点24h轮流作业，按照检修技改计划有序推进未拖延工期。④改造后运行情况评价，改造后锅炉排烟温度较改造前提高约20℃；一、二次入口风温明显提高，且不受外界环境温度影响，可随工况调节；空预器差压比较稳定，锅炉运行周期明显延长（最高纪录119天），彻底解决了因空预器堵灰造成机组频繁停运的问题。⑤效益评价，本次改造费用约129万元，改造后2022年全年运行时间（8027h）较改造前2021年（7299h）多运行728h（约30天），因改造后排烟温度升高约20℃造成锅炉热效率降低约1.5%，燃料消耗增加约11.72t/日；上网电量、环保耗材、燃料结算单价等数据取自本项目2022年度生产数据平均值，改造后产生的经济效益如表2所示。

表2 本项目技术改造经济效益分析

通过以上可以看出技改后锅炉运行周期明显增加，经济效益明显增长，每年可为公司创收522.18万元。

5 结束语

生物质锅炉发电是实现生活垃圾资源化利用的重要途径，对优化地方能源供给结构、改善生态环境具有重要的促进作用。但是在锅炉运行中，空预器积灰现象发生，对正常生产作业会产生极为显著影响。本项目实施过程中，参考相关类型企业技术改造方案，结合实际提出具体施工措施，在企业领导层高度重视，技术人员深度参与情形下，取得良好的改造效果，空预器积灰现象得以有效消除，为正常生产提供坚实保障，有效提升企业整体效益水平。