解决水煤浆锅炉安全生产的瓶颈问题

解决水煤浆锅炉安全生产的“瓶颈”问题延长水煤浆锅炉运行周期刘仁楼中国石油吉林石化有机合成厂摘要：对水煤浆锅炉运行中出现的瓶颈问题进行初步探讨，并提出了改造措施及操作措施，对延长水煤浆锅炉运行周期起到了一定的作用，由每月停车清灰延长为每季度停车清灰。关键词：瓶颈问题，水煤浆锅炉，运行周期一、75t/h水煤浆锅炉吉林石化有机合成厂新增一台室外露天布置的超高压TG-75/12-J水煤浆锅炉，本体采用浙江大学热能工程研究所技术，由南通锅炉厂负责制造，该水煤浆锅炉在中国属首创，该锅炉于2003年12月和2004年4月分二个阶段完成了冷态及燃烧调整试验，试验结果达到了设计规定的指标，取得了可贵的实验数据及运行经验，为进一步推广水煤浆在石化企业中的应用起到了示范作用，该锅炉的设计及冷热态调试内容和结果，试验测得各工况下热效率在90%以上，燃烧效率均高于99%，燃烧时火焰明亮，切圆居中，无火焰贴壁现象，烟囱排放的烟色好，无黑烟，采用的油、水煤浆两用燃烧器适应性能好，在烧油和烧浆时都能稳定着火，炉膛火焰充满度好，且配风调节方便，能适应不同负荷运行要求，试验表明，改变一次风大小是调节水煤浆着火距离的主要手段，油气混烧火焰行程要低于浆气混烧，而浆气混烧火焰行程又低于全浆燃烧。本锅炉是单锅筒，自然循环水管锅炉，露天布置，锅炉本体呈π型布置，钢架固定结构，前部为吊挂结构，尾部为钢架支承结构，固态排渣，炉膛断面为正方形，锅炉采用四角直流式水煤浆燃烧器，在水平烟道内布置了两级垂直式对流过热器及包墙过热器，在低温过热器出口至高温过热器冷段入口安装一级减温器，在高温过热器冷、热端之间安装二级减温故知新器，调节汽温，尾部垂直烟道中放置了两级交错的钢管式省煤器和管式空气预热器，采用轻型炉墙结构，采用刮板式捞渣机。燃烧室内膜式水冷壁构成，炉膛断面呈正方形a（深度）×b（宽度）=5570mm×5570mm，炉膛水冷壁由∮60×6mm高压锅炉管与扁钢焊成，水冷壁节距为80mm，在炉膛下部由前后水冷壁组成冷灰斗，整个水冷壁悬挂在顶板梁上，自由向下膨胀，在冷灰斗依靠膨胀节实现其密封，炉膛容积为405.1m3,为保证水循环安全可靠，把前后及两侧水冷壁分成三个独立的循环回路，共计12个循环回路。为有利于水煤浆的着火，在水煤浆燃烧器标高区段的周围增设卫燃带，卫燃带部分的水冷壁改为销钉管，卫燃带面积18.45m2。燃烧器及点火系统采用浙江大学热能工程研究所研制的水煤浆燃烧器，它具有强化着火和稳定燃烧的优点，燃烧器按水煤浆、油两用设计，燃烧器呈四角布置，切圆燃烧，假想切圆直径为∮600mm，燃烧器共分五层，依次自下而上第一层的瓦斯气点火燃烧器喷口，第一、三、五层为二次风喷口，分为下、中、上三层，第二、四层为燃烧水煤浆、油喷口，水煤浆喷咀使用浙江大学热能工程研究所研制的撞击式多级雾化型喷咀。水煤浆锅炉主要技术参数：额定蒸发量75t/h额定工作压力12MPa额定蒸汽温度525℃排烟温度146℃给水温度150℃热效率90.3%热风温度350℃冷风温度5℃燃料种类水煤浆、油、燃料气二、水煤浆的燃烧及系统运行经过2003年12月至2005年5月近一年多的调整、测试和运行摸索，系统不断完善和操作，工人技术水平提高和运行经验的掌握，使得水煤浆的燃烧和锅炉稳定运行已不存在问题。自投产以来，在燃料平衡上发挥上一定作用，累计总烧浆量达到7万吨，日消耗量160-170吨，节约燃料油3.5万吨，蒸汽成本大幅度下降，其运行的各项指标如下：运行负荷：50-57t/h；蒸汽温度：500-510℃；水煤浆温度：40-60℃；水煤浆压力：0.6-0.8MPa；单支水煤浆喷咀量：1.3-1.6t/h；雾化蒸汽压力:0.8-1.0MPa；雾化蒸汽温度：280-290℃热风温度：300-350℃；炉膛出口温度：750-950℃；排烟温度：140-150℃；氧量：5-6%；飞灰含碳量：6%，一般在4.2-5.3%之间；灰渣含碳量：3%，一般在1.6-2.6之间；蒸汽品质符合高压锅炉蒸汽标准要求。三、水煤浆锅炉存在的瓶颈问题及针对问题所采取的措施由于设计、制造、设备质量、安装施工等原因，水煤浆锅炉运行中存在许多瓶颈问题，我们针对这些问题进行整改并采取措施，保证了水煤浆锅炉安全生产。1、锅炉积灰问题：水煤浆锅炉炉膛内积灰结焦严重，炉内、过热器水平烟道、低温空气预热器出口烟道积灰较多，局部积灰厚度达1米，部分高温过热器管束外部积灰挂壁较重，影响了传热及烟气流通，烟气流通面积减小，导致烟道不畅，炉内经常发生正压，其原因是：（1）、锅炉尾部烟道太长，弯头较多，阻力大；（2）、高温过热器设计布置有问题；针对以上问题，现维持水煤浆锅炉运行主要采取了以下措施：（1）、增加声波吹灰频次，由原来4小时改为2小时；（2）、在对炉本体不做大的改动情况下，利用锅炉原有备用孔采用美国材质A312耐热钢、吹灰管线采用管径∮57×3.5mm，炉内吹灰管长2.5m，钻∮5mm孔200个，分别安装在炉膛上部高温过热器入口处，加装2个固定管蒸汽吹灰器，高温过热器与低温过热器之间加装2个固定管蒸汽吹灰器，空气预热器出口加装1个固定管吹灰器，进行人工手动吹灰，每班一次，每次吹灰5分钟，目前效果较好。（3）、加强配风调整及燃烧调整，消除燃烧缺陷，保证燃烧火焰居中，减少火焰贴壁，火焰太短，充满度不好，火焰刚度不强等现象的发生。2、水煤浆锅炉所有仪表自动投不上，均手动调节，水煤浆锅炉汽包水位控制、主蒸汽温度控制、热负荷控制由于采用电动执行机构，误差较大，滞后大，很难实现自动调整，上述问题很难在短时间内解决。针对上述问题，采取如下措施：（1）、强化DCS监盘，及时调整；（2）、室内设两人监控水煤浆锅炉，1人调整水位，另1人调整燃烧及蒸汽温度；（3）、室外做到24小时不间断巡检。3、炉前水煤浆雾化系统蒸汽没有自动调节系统。水煤浆雾化蒸汽系统无调节阀，浆量无法与雾化蒸汽量达到匹配，容易造成燃烧不好及浆枪堵塞，这一问题短时间内解决不了。针对上述问题，采取如下措施，保证浆枪雾化燃烧正常：（1）、室外加强巡检，掌握浆压与雾化蒸汽压力之间差值，及时用现场截阀调整；（2）、室内加强监视DCS各点温度变化，锅炉负荷变化，发现异常及时处理。4、水煤浆供浆质量存在问题：由于106厂供浆颗粒大，杂物多，经常造成水煤浆锅炉浆枪喷咀堵塞，影响锅炉负荷，导致蒸汽系统波动。针对上述问题，采取如下措施：（1）、与工厂、公司联系，反映浆质量不好；（2）、调整供浆系统滤浆器动、静平衡盘间隙，以求最佳效果；（3）、对滤浆器2小时排渣一次；（4）、室内外加强对浆枪运行监控，发现枪堵及时处理。5、烟道系统设计没有人孔，给锅炉运行带来不便，掌握不了尾部烟道积灰情况，更无法将烟道内积灰清除掉。针对上述问题，采取如下措施：对烟道系统进行改造，保证了停车烟道积灰的清除。2004年3月锅炉停车期间，烟道开4个人孔，做为每次停车清灰用。6、水煤浆锅炉冷灰斗埋刮板捞渣机，水封渣槽没有检查孔，水煤浆锅炉停车后再开车，捞渣机开不起来，底部的积灰将链条粘住。针对上述问题，采取如下措施：对冷灰斗进行改造，保证了埋刮板捞渣机安全运行。捞渣机水封槽下开三个500*500mm人孔，停车时将捞渣机内堆积的炉渣捞净。7、106厂供浆通过取样观察，稳定性极差，沉淀速度快，原设计浆储罐进浆是从罐顶进浆，经常造成输浆泵入口进浆困难，入口管道堵塞问题。针对上述问题，采取如下措施：对水煤浆储罐V-801进浆系统进行改造，保证了浆不沉淀，将进浆由上进浆改为下进浆，下进浆可将罐内浆搅动起来，避免沉淀，保证了输浆泵正常运行。8、捞渣机链条，拖辊、刮板、磨损严重，链子经常断，检修频繁，平均6天检修一次，1个月链条全部更换。采取措施：捞渣机运行由原来连续运行改为间断运行，每小时启动一次，运转5分钟，将渣捞净后，停止运行，目前捞渣机实现了长周期稳定运行。9、供浆系统采用电伴热，运行中电伴热经常发生温控器接线端子接触不良，接头烧断，电伴热短路故障等，造成浆温下降，影响锅炉燃烧，负荷波动等。采取措施：将电伴热带拆除，配热水管线伴热，供浆系统正常，燃烧比较好稳定。10、对备用供浆泵入口管堵塞现象进行改造；采取措施：在备用泵出口加阀至V-801出口管线循环。11、对卸浆泵入口管线堵塞进行改造：采取措施：卸浆泵入口加阀至输浆泵入口，每天对P-725卸浆泵进行自身打循环，保证了卸浆泵入口管线不堵塞。四、效益测算水煤浆锅炉自投产以来，在蒸汽平衡、燃料平衡方面，为工厂节能降耗做出贡献。累计烧浆达到7万吨，节油3.5万吨，按每燃烧2吨水煤浆可以替代1吨燃料油，水煤浆实际到厂平均价500元/吨，以及燃料油平均价1800元/吨计算，扣除水煤浆费用，检修费用、人工费、运输费等，净创效益2000多万元。五、结束语吉林石化有机合成厂75t/h水煤浆锅炉，属国内首创产品，特别是应用在石化企业乙烯装置上，通过一年多的运行摸索，取得了可贵的运行经验，为进一步推广水煤浆在石化企业上应用起到了示范作用，锅炉各项参数达到了设计要求，飞灰含碳量6%,、炉渣含碳量3%,锅炉燃烧效率均高于99%,锅炉热效率在90%以上。锅炉排出的灰尘SO2和NOX均达到国家环保要求。