鍋爐改造技術(shù)

鍋爐改造技術(shù)山東恒濤節(jié)能環(huán)保有限公司技術(shù)中心2013年1月目錄一、鍋爐改造二、余熱利用三、搪瓷空預(yù)器搪瓷波紋板搪瓷管鍋爐島鍋爐本體一、鍋爐改造鍋爐改造基本簡(jiǎn)介鍋爐使用壽命一般為30年，正常情況下基本上4年大修一次，每年度都有小修計(jì)劃，市場(chǎng)容量大。如果鍋爐運(yùn)行出現(xiàn)非正常情況或用戶(hù)有特殊要求，則需要對(duì)鍋爐進(jìn)行改造。鍋爐改造不僅是鍋爐本體問(wèn)題，還牽扯到鍋爐范圍內(nèi)所有輔機(jī)、管道等配套設(shè)備問(wèn)題。鍋爐改造前應(yīng)進(jìn)行全面的分析，確定改造方案，然后再進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。現(xiàn)運(yùn)行的基本爐型燃煤類(lèi)：循環(huán)流化床、煤粉爐、鏈條爐、沸騰爐。其他類(lèi)：油/氣爐、生物質(zhì)鍋爐、余熱鍋爐、垃圾（污泥）爐、堿回收爐等。鍋爐改造的主要類(lèi)型鍋爐增容改造燃料改變鍋爐改造提高鍋爐效率改造鍋爐主要部件改造鍋爐大修部件更換鍋爐增容改造鍋爐增容改造的兩種類(lèi)型：鍋爐達(dá)到設(shè)計(jì)出力，但用戶(hù)需要提高出力。鍋爐達(dá)不到額定出力，用戶(hù)要求提高出力改造。鍋爐增容改造的主要技術(shù)增加爐內(nèi)受熱面。增加水冷屏或增加爐內(nèi)省煤器屏受熱面。增加水冷受熱面。通過(guò)抬高鍋爐或改變水冷壁的布置結(jié)構(gòu)以增加水冷受熱面。改變?nèi)紵绞?。鏈條爐改為沸騰加循環(huán)燃燒方式等。燃料改變鍋爐改造燃煤爐改為油、氣爐油、氣爐改為燃煤爐摻燒其他燃料改造實(shí)際燃燃料偏離設(shè)計(jì)燃料改造提高鍋爐效率改造降低排煙溫度調(diào)整燃燒器及配風(fēng)更改燃燒方式以降低各項(xiàng)熱損失鍋爐主要部件改造參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求改造結(jié)構(gòu)形式改造防腐改造防磨改造主要改造部件：水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空預(yù)器等鍋爐大修部件更換單個(gè)部件更換。如省煤器、空預(yù)器、過(guò)熱器等多個(gè)部件整體更換。按照客戶(hù)的要求對(duì)鍋爐的相關(guān)部件進(jìn)行整體更換，而不做改動(dòng)主要爐型改造技術(shù)循環(huán)流化床鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題及改造問(wèn)題一：出力不足或鍋爐增容改造問(wèn)題二：排煙溫度過(guò)高問(wèn)題三：風(fēng)室漏灰問(wèn)題四：床面流化不均問(wèn)題五：爐膛水冷壁磨損、省煤器磨損問(wèn)題六：摻燒其他燃料（氣體、污泥、煤泥、生植物等）問(wèn)題七：省煤器、空預(yù)器積灰及腐蝕問(wèn)題一：出力不足或鍋爐增容改造燃料分析：分析：檢查燃料粒度及其分級(jí)是否符合設(shè)計(jì)要求。措施：不符合時(shí)應(yīng)加強(qiáng)爐前碎煤設(shè)備的碎煤粒度。分離器分析：分析：分離器參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，是否漏風(fēng)，中心筒是否燒壞或掉落，返料器是否有異常。措施：改進(jìn)中心筒或更換中心筒，更換反料器，加強(qiáng)密封焊接。受熱面分析分析：爐膛受熱面是否足夠，省煤器受熱面是否足夠。措施：增加爐內(nèi)水冷屏，爐內(nèi)省煤器屏，增加省煤器受熱面積（光管改翅片管）。問(wèn)題二：排煙溫度過(guò)高分析：排煙溫度是否超過(guò)設(shè)計(jì)值，排煙熱損失大。措施：對(duì)省煤器進(jìn)行改造，增大省煤器受熱面積。問(wèn)題三：風(fēng)室漏灰分析：原設(shè)計(jì)風(fēng)帽是否為菌狀風(fēng)帽或其他容易漏風(fēng)風(fēng)帽。措施：菌狀或其他風(fēng)帽改造為鐘罩型風(fēng)帽。問(wèn)題四：床面流化不均分析：風(fēng)帽布置是否均勻，是否存在對(duì)吹偏吹現(xiàn)象，風(fēng)壓風(fēng)量是否滿(mǎn)足要求，床料粒度是否符合要求。措施：改造流化床，選擇合適的參數(shù)，布風(fēng)板重新開(kāi)孔，更換風(fēng)帽。風(fēng)室加裝導(dǎo)流板，更改風(fēng)室結(jié)構(gòu)，保

證送風(fēng)均勻。問(wèn)題五：爐膛水冷壁磨損、省煤器磨損分析：煙氣流速是否過(guò)高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。措施：改造水冷壁讓彎結(jié)構(gòu)，增加防磨措施（防磨瓦、打澆注料等）；改變結(jié)構(gòu)消除煙氣走廊，降低煙氣流速。問(wèn)題六：摻燒其他燃料（氣體、污泥、煤泥、生植物等）分析：摻燒燃料的性質(zhì)，混合燃燒的特點(diǎn)，對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響（尤其鼓引風(fēng)機(jī)）。措施：核算最大摻燒量，改造燃燒器及送引風(fēng)系統(tǒng)，增加相應(yīng)燃料供給系統(tǒng)。問(wèn)題七：省煤器、空預(yù)器積灰及腐蝕分析：煙氣流速是否合適，省煤器空預(yù)器布置的節(jié)距是否合適，空預(yù)器是否存在低溫腐蝕。措施：改造省煤器，選擇合適煙氣流速，加裝吹灰裝置?？疹A(yù)器加裝暖風(fēng)器，低溫段改為搪瓷管或考登鋼。煤粉鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題及改造問(wèn)題一：煤種變化引起的問(wèn)題問(wèn)題二：過(guò)熱器氣溫過(guò)高、過(guò)低問(wèn)題三：爐膛水冷壁結(jié)焦、過(guò)熱器結(jié)焦問(wèn)題四：負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍問(wèn)題五：飛灰、灰渣含碳量高問(wèn)題六：NOx含量高煤粉鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題及改造問(wèn)題一：煤種變化引起的問(wèn)題分析措施:煤粉爐一般是針對(duì)設(shè)計(jì)煤種，適應(yīng)燃煤變化范圍很窄。煤質(zhì)變差會(huì)導(dǎo)致鍋爐出力不足，煤質(zhì)的變化會(huì)引起煙氣量的變化，會(huì)引起一些問(wèn)題（過(guò)熱器溫升高、省煤器磨損、排煙溫度升高等），因此對(duì)煤質(zhì)變化引起的問(wèn)題是個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題，需要綜合考慮解決。問(wèn)題二：過(guò)熱器氣溫過(guò)高、過(guò)低分析：鍋爐受熱面布置是否合理，過(guò)熱器分級(jí)是否合理，減溫裝置是否正常運(yùn)行。措施：改造燃燒器，增加擺動(dòng)裝置，選擇合適的減溫裝置，改造過(guò)熱器。問(wèn)題三：爐膛水冷壁結(jié)焦、過(guò)熱器結(jié)焦分析：設(shè)計(jì)是否存在問(wèn)題（截面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷），煤質(zhì)是不是有問(wèn)題。措施：綜合考慮設(shè)計(jì)、煤質(zhì)、空氣動(dòng)力場(chǎng)等因素，根據(jù)具體情況進(jìn)行相關(guān)改造。問(wèn)題四：負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍分析：一般煤粉爐調(diào)節(jié)范圍為：70-110%，限制了煤粉爐負(fù)荷的條件范圍。措施：改造為濃淡燃燒器，可實(shí)現(xiàn)鍋爐負(fù)荷在40-110%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。問(wèn)題五：飛灰、灰渣含碳量高分析：鍋爐燃燒系統(tǒng)措施：改造調(diào)整燃燒器，組織良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，使煙氣具有良好的爐內(nèi)充滿(mǎn)度，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，減少各項(xiàng)損失。問(wèn)題六：NOx含量高分析：煤種含N量較高，燃燒器是否為低N燃燒器措施：采用低N燃燒技術(shù)，分級(jí)配風(fēng)燃燒方式，住燃區(qū)低氧燃燒，上部加燃盡風(fēng)，一般可使Nox含量降低30%以上。鏈條爐排鍋爐主要改造類(lèi)型飛灰、大渣含碳量高，化學(xué)不完全燃燒損失改造改造方案：改造爐拱、二次風(fēng)，使燃燒更充分，燃燒時(shí)間更長(zhǎng)。改造為循環(huán)流化床改造方案：鍋爐加高，水冷壁改為膜式壁，增加分離器、返料器、布風(fēng)床、給煤機(jī)、點(diǎn)火器等。改造為燃油（氣）鍋爐改造方案：增加燃燒器，改造水冷壁與爐排。增加鍋爐出力改造改造方案：爐膛抬高增加爐膛受熱面積、省煤器受熱面積，加蒸發(fā)器等。工程實(shí)例鍋爐增容改造（夏津熱電、文豐鋼鐵等）項(xiàng)目：夏津縣熱電有限公司75t/h循環(huán)流化床鍋爐改造鍋爐現(xiàn)存問(wèn)題：鍋爐省煤器高溫段磨損嚴(yán)重，中溫段和低溫段也開(kāi)始出現(xiàn)管路泄漏。過(guò)熱器底部積灰嚴(yán)重。用戶(hù)要求將額定蒸發(fā)量由原來(lái)的75t/h提高至85t/h。改造方案：增加四片水冷屏。省煤器由光管式改造為螺旋翅片管改造后的實(shí)際運(yùn)行情況鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)到85t/h過(guò)熱器、省煤器運(yùn)行良好。提高鍋爐效率改造（時(shí)風(fēng)集團(tuán)項(xiàng)目、濱州天鴻項(xiàng)目等）項(xiàng)目一：山東時(shí)風(fēng)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司130t/h循環(huán)流化床鍋爐改造鍋爐現(xiàn)存的問(wèn)題排煙溫度高返料不好，流化效果差，床溫高。改造方案：改造省煤器。為降低排煙溫度將光管省煤器改造成翅片管省煤器。

改造流化床。將菌狀風(fēng)帽改造為迷宮型鐘罩式風(fēng)帽，布風(fēng)板根據(jù)面積與風(fēng)量重新開(kāi)孔。

改造返料器。返料器的布風(fēng)方式由風(fēng)管式改造為風(fēng)帽式，并增加反料風(fēng)機(jī)（高壓羅茨風(fēng)機(jī)）。改造后實(shí)際運(yùn)行情況：鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)到130t/h，排煙溫度降到設(shè)計(jì)值。床料流化效果與返料效果良好。項(xiàng)目二：西飛國(guó)際SHL35-1.6-AII型鏈條爐改造（未實(shí)施）。鍋爐存在的問(wèn)題：鍋爐出力不足。燃燒效率低。排煙溫度高。改造方案：改變?nèi)紵绞健㈡湕l爐的燃燒方式改變?yōu)榉序v爐燃燒方式。增加飛灰分離回燃裝置。改造省煤器。鍋爐大修部件更換（新龍項(xiàng)目、萊州龍?zhí)╉?xiàng)目等）項(xiàng)目一：萊州龍?zhí)犭娪邢薰?#循環(huán)流化床鍋爐（130t/h)大修更換。改造范圍：高溫省煤器、低溫省煤器二次過(guò)熱器空氣預(yù)熱器埋管改造更換爐墻及其其他部位的前期拆除和后期的砌筑、保溫、設(shè)備恢復(fù)、調(diào)試運(yùn)行，吹管等萊州龍?zhí)┈F(xiàn)場(chǎng)照片項(xiàng)目二：山東新龍集團(tuán)有限公司220t/h煤粉鍋爐改造大修原因：原為東鍋設(shè)計(jì)，后拆遷至壽光新龍集團(tuán)，受熱面頻繁爆管，無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)行。更換范圍：水冷系統(tǒng)。過(guò)熱器系統(tǒng)：屏式過(guò)熱器、頂棚過(guò)熱器、包墻過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器。省煤器系統(tǒng)：高溫段全部更換；低溫段改溫螺旋翅片管?？諝忸A(yù)熱器。新龍現(xiàn)場(chǎng)照片二、余熱利用中國(guó)能源利用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，中國(guó)的能源消費(fèi)量與日俱增，現(xiàn)已成為世界僅次于美國(guó)的能源消費(fèi)大國(guó)。目前中國(guó)能源利用率僅為30%，大量余熱以各種形式被排到大氣中，因此余熱回收利用在中國(guó)具有重要的意義。各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%至67%，可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。對(duì)于火力發(fā)電廠，合理的利用煙氣余熱對(duì)調(diào)高機(jī)組效率，減少煤耗有重要作用。余熱資源按其溫度來(lái)劃分可分三類(lèi)：高溫余熱（溫度高于500℃的余熱資源）中溫余熱（溫度在200-500℃的余熱資源）低溫余熱（溫度低于200℃的煙氣及低于100℃的液體）余熱回收的方式與原則余熱回收方式：熱回收（直接利用熱能）。動(dòng)力回收（轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力或電力再用）。余熱回收原則：高溫?zé)煔庥酂釕?yīng)優(yōu)先由本設(shè)備或本系統(tǒng)加以利用。余熱余能可利用來(lái)生產(chǎn)蒸汽、熱水或熱空氣，以及生產(chǎn)動(dòng)力等。進(jìn)行企業(yè)綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)可行性分析。應(yīng)對(duì)必須回收余熱的熱源載體，制定利用具體管理標(biāo)準(zhǔn)?；痣姀S煙氣余熱利用煙氣余熱利用的方向預(yù)熱助燃空氣預(yù)熱并干燥燃料加熱凝結(jié)水、熱網(wǎng)水主要余熱利用技術(shù)低壓（溫）省煤器蒸汽換熱器低壓（溫）省煤器低壓（溫）省煤器是利用鍋爐排煙余熱、節(jié)約能源的有效措施之一。低壓（溫）省煤器安裝在鍋爐尾部，與主回水成并聯(lián)布置，其進(jìn)口水取自汽輪機(jī)的低壓回?zé)嵯到y(tǒng)。進(jìn)入低省的凝結(jié)水吸收鍋爐排煙熱量后，在除氧器入口與主凝結(jié)水回合。低省跨過(guò)若干級(jí)加熱器，利用級(jí)間壓降客服低省本體及連接管的流阻，不必增設(shè)水泵，提高了運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了排煙余熱的梯級(jí)利用。結(jié)構(gòu)形式與普通省煤器一致，材質(zhì)更考慮防腐蝕。火電廠工藝流程圖蒸汽換熱器基本類(lèi)型蒸汽與水換熱蒸汽與冷空氣換熱應(yīng)用市場(chǎng)垃圾焚燒鍋爐。由于煙氣中含有大量的腐蝕物質(zhì)，常規(guī)空預(yù)器無(wú)法適應(yīng)此種工況，通常采用蒸汽空預(yù)器，

用蒸汽來(lái)加熱空氣，使鍋爐一二次風(fēng)達(dá)到設(shè)計(jì)的溫度，保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。其他行業(yè)使用的蒸汽換熱器。典型的蒸汽空預(yù)器結(jié)構(gòu)分為高溫段與低溫段。高溫段使用高溫高壓的蒸汽（飽和或過(guò)熱）與空氣換熱，低溫段的氣源則來(lái)自汽機(jī)抽氣或二次閃蒸。換熱元件采用翅片管。可以采用蛇形管形式，也可以采用直管形式。為保證一定的蒸汽流速盡量采用小的基管?？疹A(yù)器可以布置在水平通道，也可以布置子垂直通道。蒸汽空預(yù)器三、搪瓷空預(yù)器空預(yù)器分類(lèi)回轉(zhuǎn)式與管式空預(yù)器比較回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是現(xiàn)在各大電廠鍋爐上普遍采用的煙氣尾端換熱裝置。與管式空氣預(yù)熱器相比，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、換熱面密度高、整機(jī)質(zhì)量輕、金屬耗用量少、利于安裝布置、低溫腐蝕較管式換熱器輕等特點(diǎn)，適于在大型鍋爐上使用?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的缺點(diǎn)是漏風(fēng)量大，安裝結(jié)束后一般為8%～12%，運(yùn)行一段時(shí)間后為15％～30％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管式換熱器5％以下的漏風(fēng)量。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造工藝和安裝要求高、運(yùn)行維護(hù)工作量大，熱態(tài)自動(dòng)控制也較為困難?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器模型回轉(zhuǎn)式空預(yù)器結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理空預(yù)器的轉(zhuǎn)子實(shí)際上是一個(gè)上下開(kāi)口的巨大筒體，在其內(nèi)部裝有大量蓄熱單元。蓄熱單元由蓄熱元件組成，蓄熱元件是把物理比熱較高的金屬材料制作成凹凸不平的波浪型片狀，以增大其與空氣的接觸面積。在轉(zhuǎn)子的上下表面上又使用徑向密封片分隔出若干扇形面積的小區(qū)域。以轉(zhuǎn)子的某一個(gè)扇形區(qū)域?yàn)槔?，?dāng)這個(gè)扇形區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到熱風(fēng)側(cè)時(shí)，高溫的煙氣由熱風(fēng)倉(cāng)的頂部流入，穿過(guò)該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的下方流出；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到冷風(fēng)側(cè)時(shí)，低溫的空氣由一次風(fēng)倉(cāng)或二次風(fēng)倉(cāng)的底部流入，穿過(guò)該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的上方流出。在這個(gè)過(guò)程中，高溫的煙氣在流過(guò)蓄熱元件時(shí)將熱量傳導(dǎo)給蓄熱元件，并由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到冷風(fēng)側(cè)，再把熱量傳遞給一、二次風(fēng)，使的冷空氣被預(yù)熱?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的受熱元件（波紋板）常用的受熱元件板型有DU、CU和NF三種。每一種板型都是由定位板和波紋板組成的。波紋板的波紋為有規(guī)則的斜波紋，定位板則是垂直波紋與斜波紋相間。波紋板與定位板的斜波紋與氣流方向成一定夾角，以增強(qiáng)氣流擾動(dòng)，強(qiáng)化傳熱。定位板即是受熱面，又將波紋板相互固定在一定距離，保證氣流有一定的流通截面積。布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的波紋板沿轉(zhuǎn)子高度方向（煙氣流動(dòng)方向）公分三層，即熱端層、中間層及冷端層。分三層的目的是便于波形板的更換，因熱端及中間層不易被腐蝕，可用普通碳鋼，厚度較小，層高可較大，而冷端易受低溫腐蝕，采用耐腐蝕波形厚度較大，層高可較小。對(duì)于固體燃料，熱端和熱端中間層采用24GA材料DU型受熱元件，冷端層和冷端中間層采用18GA材料NF型受熱元件。對(duì)于氣體燃料，采用CU受熱元件，CU型受熱元件材料可采用普通碳鋼。在腐蝕嚴(yán)重條件下，冷端采用搪瓷受熱元件。波紋板板型波紋板板型波紋板結(jié)構(gòu)特性傳熱元件——波紋板空預(yù)器低溫腐蝕空氣預(yù)熱器布置在省煤器之后的煙道中，利用煙氣的余熱加熱鍋爐燃燒所需的空氣，以提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。由于煙氣中含有水蒸氣，而煙氣中水蒸汽的露點(diǎn)(即水露點(diǎn))一般在30-60℃,是較低的，在燃料燃燒過(guò)程中，根據(jù)燃料中灰分的性質(zhì)和采用的燃燒方式，燃料中的硫分可能有大部分(約70-80%)形成SO2及SO3并轉(zhuǎn)入煙氣中，煙氣中的三氧化硫與水蒸汽形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽的露點(diǎn)(也叫酸露點(diǎn)或煙氣露點(diǎn))則較高，根據(jù)有關(guān)研究，煙氣中只要有少量的三氧化硫，煙氣的露點(diǎn)也會(huì)提高很多。煙氣露點(diǎn)的提高，使低溫受熱面在壁溫低于煙氣露點(diǎn)以下的部分有大量硫酸蒸汽凝結(jié)，引起該處受熱面金屬的嚴(yán)重腐蝕及堵灰。SCR煙氣脫硝SCR煙氣脫硝對(duì)空預(yù)器的主要影響煙氣中SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加，煙氣酸露點(diǎn)溫度隨之升高，由此加劇空預(yù)器的酸腐蝕和堵灰。SCR脫硝系統(tǒng)中逃逸的氨氣與煙氣中的SO3和水蒸氣生成硫酸氫氨，在一定溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)的硫酸氫氨具有很大的粘性，易沉積在空預(yù)器的管子表面并吸附煙氣中的飛灰，加劇空預(yù)器堵灰。SCR煙氣脫硝空預(yù)器煙氣與空氣的冷熱端壓差增加，導(dǎo)致空預(yù)器直接漏風(fēng)增大。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)影響煙氣的流場(chǎng)分布，影響傳熱。SCR脫硝空預(yù)器主要技術(shù)要求SCR脫硝裝置中SO2/SO3轉(zhuǎn)化率≤1%SCR脫硝裝置中氨逃逸率≤3ppmSCR脫硝裝置煙氣壓力損失≤1500Pa換熱元件采用先進(jìn)鍍搪瓷工藝，選用先進(jìn)金屬基