上海能源矸石熱電廠鍋爐改造的研究及實施

陳廣

概述：上海矸廠熱電廠鍋爐燃料以選煤廠洗選后的次煤為主，主要成分是煤矸石和煤泥，其含水量高，粘度大。給煤采用爐前墻給煤方式，正常運行時，燃料經(jīng)兩根落煤管以55°傾角自流到爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。自建廠投入運行以來，鍋爐運行中一直存在落煤管堵塞問題，且每次都需要人工敲打處理，嚴(yán)重時會導(dǎo)致爐火上竄，甚至被迫壓火來疏通落煤管。致使鍋爐降負(fù)荷運行，既影響生產(chǎn)，又對設(shè)備及人員安全造成很大的威脅。電力技術(shù)中心檢修部于2016年8月至11月，先后對矸石熱電廠#9鍋爐、#8鍋爐、#0鍋爐進(jìn)行大幅度改造，解決了鍋爐落煤管經(jīng)常堵塞，煙氣反竄，吸風(fēng)機出力超負(fù)荷，脫硫脫硝不達(dá)標(biāo)等問題。

存在問題：落煤管容易堵塞，需要運行人員人工清堵，存在被燒傷的可能； 當(dāng)控制負(fù)壓較低時，會造成煙氣反竄，燒損給煤機皮帶，為了防止人員受到傷害和皮帶損壞，負(fù)壓必須提高較多，一般在1200KPa左右，這就造成大量煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，不但增加了尾部煙道受熱面的磨損，還造成因煙氣量過大，脫硫系統(tǒng)不能正常投用，氧量過大（一般在13%左右）造成NOx折算值不合格，嚴(yán)重制約了機組的帶負(fù)荷能力。

解決方案：

一、原因分析

通過對給煤系統(tǒng)各管路的查看發(fā)現(xiàn)了以下問題：

1）鍋爐落煤管下段坡度較小，燃料無法很好地在此管段內(nèi)流動，容易造成搭橋、堵煤的現(xiàn)象。如圖1所示。

2）落煤管沒有相應(yīng)的防堵和清管設(shè)施，燃料含水量大，顆粒較大的燃料可以直接落入爐膛燃燒，顆粒較小的燃料就會吸附在落煤管上，積少成多，最后發(fā)生堵塞。落煤管沒有清理堵管的設(shè)備，全部是通過人工敲打，不僅效率低，而且存在安全隱患。

3）立管采用的普通鋼管，摩擦系數(shù)較大，易粘煤堵管；且上口與給煤機接口處的變徑過大，由大口徑直接變成小口徑，導(dǎo)致積煤嚴(yán)重。

4）#8、#9爐給煤機有做密封的基礎(chǔ)，但為開放式的，#0爐給煤機下還有一段輸煤皮帶，將給煤機來煤通過皮帶送入爐膛，既不利于文明生產(chǎn)，也增加了故障點，開放式的結(jié)構(gòu)，造成煙氣量過大。

二、制定方案

通過上述的調(diào)查分析，針對造成堵煤的三大原因制定相應(yīng)的改造方案，并針對煙氣反竄采取了相應(yīng)密封措施。

1）將鍋爐落煤管下段坡度增大，由原來的55°改為68°。同時在下段管內(nèi)設(shè)置振動溜槽，增加一臺氣動振動器進(jìn)行振動落料。從而降低了燃料的下滑阻力，減少燃料沉積搭橋現(xiàn)象。

2）在斜管內(nèi)增加振動溜槽，通過氣動振動器振動。不但可以防止堵塞，同時還可以用來處理堵塞問題。同時落煤管下段的上端、中部也增加送煤風(fēng)口，從而減少上部小顆粒燃料的吸附沉積。

3）給煤機出口落煤管改用方錐形，落煤管底板加設(shè)微晶板，其超低摩擦系數(shù)和較好的耐磨性，可以更好防止細(xì)小顆粒燃料粘附。

4）#8、#9爐原給煤機各人孔門全部為開口式的，現(xiàn)擬全部重新密封，并在給煤機機尾加裝一次風(fēng)，作密封風(fēng)，解決煙氣反竄，粉塵外冒的問題，其中#0爐還擬拆除給煤機下一段輸煤皮帶及其驅(qū)動，將來煤直接卸煤入爐膛。

三、項目實施

1）詳細(xì)設(shè)計

將整個#0爐、#8爐、#9爐的（每爐共2個落煤管）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為最上段，直接與給煤機出口相連。落煤管II在落煤管I下方，通過法蘭與其相連。落煤管III在落煤管II下方，通過金屬膨脹節(jié)相連，金屬膨脹節(jié)可以消除鍋爐熱位移對落煤管的影響。落煤管I、II、III基本成一條直線，其傾角為75°，底板全部襯微晶板。落煤管IV在落煤管III下方，焊接連接，管內(nèi)采用縫隙過風(fēng)，增加送煤風(fēng)的吹掃力度，同時內(nèi)部裝有振動溜槽，振動流槽上端安裝氣動振動器，落煤管IV的傾角為68°。如圖2所示。

我們?nèi)∠?0爐給煤機下輸送皮帶及其驅(qū)動，將兩臺給煤機加長2400mm，并重新調(diào)整角度，采取了給煤機給煤直達(dá)爐膛落煤口的設(shè)計；

對抽壞長期不能運行的#0爐乙側(cè)冷渣器（內(nèi)部石灰石已板結(jié)報廢），我們采用了青島青天滾筒式冷渣器改造。

2）制造安裝

落煤管采取金工車間預(yù)制，現(xiàn)場連接的方式，先安裝落煤管I、II，再組焊落煤管III、IV，然后焊接金屬膨脹節(jié)，最后安裝其他部件。安裝過程中按圖紙及設(shè)計要求進(jìn)行施工，考慮到膨脹節(jié)落煤管爐墻承接部位較薄，難以承受下部落煤管重量，現(xiàn)用彈性支吊架補償，要求充分考慮鍋爐運行時，其膨脹伸展問題，防止鋼性拉裂鍋爐水冷壁。

我們?nèi)∠?0爐給煤機下輸送皮帶及其驅(qū)動，將兩臺給煤機加長2400mm，并重新調(diào)整角度，采取了給煤機給煤直達(dá)爐膛落煤口的設(shè)計，給煤機內(nèi)部皮帶及其機架一并沿長，為了防止皮帶散煤，同時配裝刮板鏈條清除落煤。

使用效果：項目完工后即進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，主要是對氣動振動器進(jìn)行啟動運行試驗，檢查啟動性能、運行穩(wěn)定性及振動效果。經(jīng)過試驗，各項試驗數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計及使用要求?，F(xiàn)場試驗完成后，項目順利通過竣工驗收，并交付使用。鍋爐投入生產(chǎn)后，連續(xù)運行一個月未出現(xiàn)堵煤問題，運行平穩(wěn)，落煤管溫度低于規(guī)定值。使用效果良好，得到了使用部門的認(rèn)可；特別是在正常下煤的情況下，由于給煤機系統(tǒng)得到了密封，負(fù)壓提到了改善，降到-300KPa左右，煙氣量降低了25%左右，吸風(fēng)機電流從過去的38A降到現(xiàn)在的30A左右，節(jié)約了大量的廠用電，最主要的是脫硫系統(tǒng)可以正常運行了，氧量也降低較多（8.0%）左右，保證了環(huán)保數(shù)據(jù)的達(dá)標(biāo)，發(fā)電負(fù)荷能力提高了10%。

（以在運的#9鍋爐為例），也就說改造后矸石電廠社會效益有了較大的提升，以降低矸石熱電廠年廠用電率1.5%計算（以在運的#9鍋爐為例，單機廠用電率下降2%折算），每年發(fā)電2.6億計算，節(jié)省廠用電390萬度，還可以減少一次風(fēng)機、吸風(fēng)機出力，減少修理費用和修理時間，提高供暖的可靠性，解決脫硫脫硝長期不達(dá)標(biāo)，帶負(fù)荷偏低等問題，綜合經(jīng)濟效益數(shù)百萬以上。