循環(huán)流化床鍋爐返料聯(lián)合供風(fēng)工藝運(yùn)行總結(jié)

石松濤， 劉金成

(1. 石家莊正元塔器設(shè)備有限公司， 河北石家莊 052165;2. 河北陽煤正元化工集團(tuán)有限公司， 河北石家莊 050061)

循環(huán)流化床鍋爐特有的返料裝置，是推動(dòng)氣固分離裝置分離下來的高溫物料重新返回爐膛的源動(dòng)力，對自平衡回料裝置對應(yīng)的分離器料腿下方落灰側(cè)和回料斜腿側(cè)2個(gè)區(qū)域的循環(huán)物料分別起到疏松和流化的作用[1]。返料系統(tǒng)是鍋爐循環(huán)燃燒系統(tǒng)中的重要組成部分，對循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。對返料系統(tǒng)的主要要求有：(1) 維持物料的穩(wěn)定流動(dòng)；(2) 避免竄氣；(3) 物料流量可控[2]。

目前，大型循環(huán)流化床鍋爐通常配置2～3臺(tái)返料風(fēng)機(jī)，處于1開1備或2開1備的狀態(tài)，若有多臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，則返料風(fēng)機(jī)數(shù)量較多。當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，如果返料風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，而備機(jī)開啟不及時(shí)，有可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致事故發(fā)生[3]。2010年1月，某廠鍋爐返料風(fēng)機(jī)電機(jī)燒毀，返料風(fēng)終止，鍋爐床料結(jié)焦，導(dǎo)致被迫停爐。2010年8月，某廠運(yùn)行中的返料風(fēng)機(jī)發(fā)生故障造成返料風(fēng)中斷，備用風(fēng)機(jī)未及時(shí)正常啟動(dòng)，2 min內(nèi)造成鍋爐床溫迅速上升，經(jīng)調(diào)整失敗后緊急停爐，發(fā)現(xiàn)爐膛床料40%嚴(yán)重結(jié)焦。

1 設(shè)備及系統(tǒng)現(xiàn)狀

河北陽煤正元化工集團(tuán)有限公司(簡稱正元集團(tuán))下屬子公司河北正元?dú)淠芸萍加邢薰?簡稱正元?dú)淠?年產(chǎn)60萬t合成氨、80萬t尿素裝置配備3臺(tái)260 t/h循環(huán)流化床鍋爐，返料裝置為U形返料器，由鋼外殼與耐火材料襯里組成，耐火材料分內(nèi)、外2層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為高強(qiáng)度耐磨澆注料，外層為保溫澆注料。返料器內(nèi)的松動(dòng)風(fēng)與返料風(fēng)采用高壓冷風(fēng)，由56只小風(fēng)帽送入，返料風(fēng)大，松動(dòng)風(fēng)小，并采用分風(fēng)室送風(fēng)。

若按常規(guī)設(shè)計(jì)，返料風(fēng)機(jī)采用1開1備的常規(guī)配置，3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐則需要配置6臺(tái)返料風(fēng)機(jī)(見圖1)。

圖1 常規(guī)返料風(fēng)機(jī)配置

2 返料風(fēng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化

2.1 工藝優(yōu)化方案

當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，有3臺(tái)返料風(fēng)機(jī)作為備機(jī)，增加了設(shè)備的一次性投資；而且由于各鍋爐的返料風(fēng)機(jī)沒有集中布置，在日常生產(chǎn)運(yùn)行中設(shè)備管理不便，為鍋爐長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行增加了隱患。

正元集團(tuán)組織相關(guān)技術(shù)人員針對返料風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行考察調(diào)研，并與鍋爐廠家進(jìn)行技術(shù)交流，多次組織內(nèi)部專家及相關(guān)部門召開技術(shù)討論會(huì)，最終確定了鍋爐返料風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)合供風(fēng)方案，并申請了國家專利，該專利于2020年1月17日獲得授權(quán)[4]。將鍋爐返料風(fēng)機(jī)聯(lián)合配置，返料風(fēng)風(fēng)管采用總管制，并在返料風(fēng)管上安裝壓力監(jiān)測裝置。在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，其中1臺(tái)開啟的變頻返料風(fēng)機(jī)作為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，確保返料風(fēng)總管上壓力的穩(wěn)定。

該方案由正元?dú)淠芫唧w組織實(shí)施，于2014年10月一次試車成功，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，工藝運(yùn)行穩(wěn)定。

2.2 技術(shù)流程

聯(lián)合配置的各返料風(fēng)機(jī)的返料風(fēng)統(tǒng)一匯總至返料風(fēng)總管，總管中穩(wěn)定的返料風(fēng)通過各循環(huán)流化床的流量調(diào)節(jié)裝置后進(jìn)入各鍋爐的返料器。返料風(fēng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化方案流程見圖2。

1—循環(huán)流化床鍋爐； 2—返料風(fēng)機(jī)； 3—返料風(fēng)總管； 4—壓力監(jiān)測裝置； 5—流量調(diào)節(jié)裝置； 6—流量監(jiān)測裝置。圖2 返料風(fēng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化方案流程

2.3 工藝運(yùn)行情況

返料風(fēng)系統(tǒng)投運(yùn)后工藝指標(biāo)穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行正常，主要指標(biāo)情況見表1。

表1 返料風(fēng)系統(tǒng)主要運(yùn)行指標(biāo)

2.4 技術(shù)先進(jìn)性

(1) 減少了備機(jī)數(shù)量，降低裝置一次性投資。

(2) 只有1臺(tái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，總管壓力穩(wěn)定，鍋爐運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

(3) 返料風(fēng)機(jī)聯(lián)合配置，啟停方便，避免倒備機(jī)或單臺(tái)風(fēng)機(jī)意外停運(yùn)時(shí)因開啟不及時(shí)而出現(xiàn)鍋爐停車事故。

(4) 返料器的返料風(fēng)和松動(dòng)風(fēng)均可調(diào)節(jié)，不會(huì)導(dǎo)致羅茨風(fēng)機(jī)憋壓跳閘，返料風(fēng)帽磨損減小，返料循環(huán)穩(wěn)定性提高。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益

與常規(guī)的鍋爐返料風(fēng)機(jī)配置方式比較，該方案可節(jié)省返料風(fēng)機(jī)的備機(jī)數(shù)量，節(jié)省裝置一次性投資。以正元?dú)淠?臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐為例，常規(guī)設(shè)計(jì)每臺(tái)鍋爐需配置2臺(tái)返料風(fēng)機(jī)，1開1備，共計(jì)6臺(tái)，而優(yōu)化方案只需配置4臺(tái)返料風(fēng)機(jī)。每臺(tái)返料風(fēng)機(jī)單價(jià)29.92萬元(含電機(jī))，則節(jié)約設(shè)備一次性投資59.84萬元。

由于減少了返料風(fēng)機(jī)數(shù)量，相應(yīng)減少了土建投資約18.02萬元、電氣儀表材料費(fèi)用約14.9萬元、工藝管道和管件等附屬設(shè)施投資約3.0萬元，配套設(shè)施合計(jì)節(jié)約投資35.92萬元。

綜上，該方案節(jié)約裝置一次性投資總計(jì)為95.76萬元。

3 結(jié)語

該優(yōu)化方案將返料風(fēng)風(fēng)機(jī)聯(lián)合配置，節(jié)約了裝置一次性投資95.76萬元，經(jīng)濟(jì)效益良好。該優(yōu)化方案僅用1臺(tái)變頻返料風(fēng)機(jī)作為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，保證返料風(fēng)總管上壓力穩(wěn)定，確保鍋爐返料系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；同時(shí)，該方案不會(huì)出現(xiàn)返料風(fēng)機(jī)故障而引起鍋爐暫時(shí)停車的問題，鍋爐運(yùn)行更加安全；返料風(fēng)機(jī)采用聯(lián)合配置方式，變頻風(fēng)機(jī)自動(dòng)穩(wěn)壓，避免了每臺(tái)返料風(fēng)機(jī)的人工調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無人值守，減少操作人員的巡檢和操作強(qiáng)度。鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)，具有較好的推廣價(jià)值。