馬躍軍

（渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

鍋爐增容改造方案及分析

馬躍軍

（渤天化工有限責(zé)任公司，天津 300480）

渤天化工熱電廠(chǎng)供汽能力在三期電站工程未投入使用之前，總的蒸汽負(fù)荷不能滿(mǎn)足公司化工生產(chǎn)需要。為了盡快提高熱電廠(chǎng)蒸汽的供應(yīng)能力，在原來(lái)75 t鍋爐上通過(guò)加大受熱面等技術(shù)改造，使得每臺(tái)鍋爐蒸發(fā)量提高了20%。

鍋爐增容；調(diào)整受熱面；強(qiáng)度核算

1　前言

渤天化工有限責(zé)任公司熱電分廠(chǎng)現(xiàn)有WGZ90/ 6.28-1型鍋爐3臺(tái)（即1#2#3#號(hào)爐），CG-75/6.28-MXF型鍋爐2臺(tái) （即4#5#號(hào)爐），C12-60/10型汽輪發(fā)電機(jī)組1套，B6-60/10型汽輪發(fā)電機(jī)組3套。隨著化工生產(chǎn)發(fā)展的需要和向化工小區(qū)供熱的現(xiàn)狀，分廠(chǎng)已經(jīng)在2002年對(duì)1#2#3#號(hào)爐（原為WGZ 75/ 6.28-1）進(jìn)行了增容改造，經(jīng)過(guò)運(yùn)行調(diào)試達(dá)到了預(yù)期效果。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足生產(chǎn)擴(kuò)建的需要，緩解冬季蒸汽供應(yīng)緊張的局面，分廠(chǎng)提出對(duì)4#5#號(hào)爐再進(jìn)行增容改造。CG-75/6.28-MXF型鍋爐增容至90 t/h。

2　4#、5#鍋爐增容改造技術(shù)分析

2.1鍋爐參數(shù)及燃料

鍋爐參數(shù)

鍋爐額定蒸發(fā)量：D=75 t/h；

過(guò)熱蒸汽壓力：P=6.28 MPa；

過(guò)熱蒸汽溫度：t=450℃；

給水溫度：t=104℃；

燃料：貧煤摻混石灰石。

原煤元素分析

Car=60.88Har=3.20Oar=3.51

Nar=0.92Sar=1.94Aar=28.56

Minh=1.44Vdaf=17.74

Qnet.ar=24 374 kJ/kg

t1=1 410℃；t2＞1 500℃；t3＞1 500℃

Car-收到基固定碳含量；Har-收到基氫含量；

Oar-收到基氧含量；Nar-收到基氮含量；

Sar-收到基硫含量；Aar-收到基灰含量；

Minh-收到基水分；Vdaf-收到基揮發(fā)分；

Qnet.ar-收到基低位發(fā)熱量；

t1-煤的變形溫度；t2-煤的軟化溫度；t3-煤的流動(dòng)溫度。

根據(jù)實(shí)際的爐前混合燃燒按原煤∶石灰石=85∶15。

2.24#、5#鍋爐在90 t/h負(fù)荷下的熱力計(jì)算及數(shù)據(jù)分析

鍋爐一般都具有超額定負(fù)荷能力，但其裕度大小卻和很多因素有關(guān)。不僅受燃料性質(zhì)的影響，還受到鍋爐各輔機(jī)設(shè)備等影響。對(duì)旋風(fēng)爐而言，其負(fù)荷特性除與煤粉爐有相似之處外，由于其爐型結(jié)構(gòu)和排渣方式不同，又有其自己的特點(diǎn)。若僅就燃燒設(shè)備本身而言，旋風(fēng)爐超負(fù)荷運(yùn)行的能力是比較強(qiáng)的，因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)增大旋風(fēng)爐的負(fù)荷，其爐內(nèi)熱強(qiáng)度及溫度水平都會(huì)提高，有利于燃燒和流渣。此外，旋風(fēng)爐的飛灰量較煤粉爐少，飛灰也比較細(xì)，其超負(fù)荷能力與煤粉爐不同，在很大程度上受到對(duì)流受熱面磨損的限制。但是在其他方面旋風(fēng)爐超負(fù)荷運(yùn)行所受到的限制和煤粉爐是差不多的。

75 t/h立式旋風(fēng)爐的設(shè)計(jì)裕度一般在5%～10%，也就是在80 t/h負(fù)荷左右，如果要進(jìn)一步提高負(fù)荷就必須對(duì)影響鍋爐出力的制約點(diǎn)進(jìn)行改造。

根據(jù)75 t/h鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，在75 t/h和90 t/h負(fù)荷下，熱力計(jì)算匯總表見(jiàn)表1和表2。

表1　D=75 t/h熱力計(jì)算匯總表

表2　D=90 t/h熱力計(jì)算匯總表

由上述熱力計(jì)算可以得到以下結(jié)論。

（1）補(bǔ)渣管束平均流速較大，有可能造成渣井正壓，需要增加通流面積。

（2）減溫焓偏大，目前的減溫器不能滿(mǎn)足過(guò)熱器溫度控制的需要，需增加換熱面積。

（3）蒸發(fā)受熱面、預(yù)熱受熱面、過(guò)熱受熱面，基本能夠達(dá)到D=90 t/h負(fù)荷的需要，而且3項(xiàng)分配比例合理。

2.3煙氣阻力計(jì)算匯總對(duì)比及分析

鍋爐負(fù)荷由D=75 t/h增至D=90 t/h，送入的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量都要增加，為驗(yàn)證原鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)能否適合，就必須進(jìn)行阻力、煙氣量和風(fēng)量計(jì)算。煙氣阻力匯總表見(jiàn)表3。（1）由于排煙量的增加，引風(fēng)機(jī)需要改型更換。（2）鼓風(fēng)機(jī)由于壓頭較低，不能滿(mǎn)足二次風(fēng)速的要求，需要改型更換。

2.4汽包、集箱強(qiáng)度計(jì)算及結(jié)論

鍋爐容量由D=75 t/h增至D=90 t/h，汽水阻力增加，在過(guò)熱器出口壓力仍為6.28 MPa的條件下，汽包承受的壓力和溫度就要提高，

2.4.1D=90 t/h負(fù)荷時(shí)鍋筒筒體壁厚計(jì)算

表3　計(jì)算匯總

式中：P—計(jì)算壓力（表壓），7.49 MPa；

Dn—鍋筒筒體內(nèi)直徑，1 600 mm；

?min—最小減弱系數(shù)，0.737；

［σ］—許用應(yīng)力，190.74 MPa。

Sl=43.80 mm

鍋筒最小需要壁厚：

Smin=Sl+C=43.80+4=47.80（mm）

式中：C—附加壁厚，4 mm；

鍋筒實(shí)際壁厚：S=50 mm。

Sy鍋筒筒體有效壁厚46 mm。

β=1.06

結(jié)論：S＞Smin，β＜1.2，鍋爐增容至D=90 t/h時(shí)汽包體壁厚滿(mǎn)足要求。

2.4.2D=90 t/h負(fù)荷時(shí)水壓試驗(yàn)最高允許壓力的計(jì)算

式中：φsw—水壓試驗(yàn)時(shí)最小減弱系數(shù)，0.737；

σs—在20℃時(shí)材料的屈服極限，390 MPa；

水壓試驗(yàn)壓力（表壓）Ps=1.25P=1.25×7.49= 9.36（MPa）結(jié)論：Psw＞Ps鍋爐在超壓試驗(yàn)時(shí)滿(mǎn)足要求。

2.4.3D=90 t/h負(fù)荷時(shí)聯(lián)箱強(qiáng)度計(jì)算及超水壓試驗(yàn)（見(jiàn)表4）

結(jié)論：本表列各集箱均S＞Smin；Psw＞=Ps；［d］＞=d；滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

2.5汽包安全閥排放量計(jì)算及結(jié)論

2.5.1鍋筒上裝置的安全閥排汽能力

E1=CA（10.2P+1）k；

式中：C—安全閥排放系數(shù)，0.37；

A—安全閥排汽面積，1 608.5 mm2；

P—鍋筒計(jì)算壓力，6.91 MPa；

k—安全閥入口處蒸汽修正系數(shù)，1。

E=0.37×1 608.5×（10.2×6.91+1）×1=44 423.88（ks/h）

2.5.2過(guò)熱器出口集箱安全閥排汽能力

E=CA（10.2P+1）k；

式中：C—安全閥排放系數(shù)，0.38；

A—安全閥排汽面積，2 513.27 mm2；

P—集箱計(jì)算壓力，6.59 MPa；

K—安全閥入口處蒸汽修正系數(shù)，1。

表4　D=90 t/h負(fù)荷時(shí)聯(lián)箱強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

E2=0.38×2 513.27×（10.2×6.59+1）×1

=50 883（ks/h）

安全閥排汽能力：E=E1+E2=44 423.88+50 883= 95 306.88（ks/h）

結(jié)論：由于安全閥排汽能力大于鍋爐改造后的蒸發(fā)量90 t/h，所以安全閥不需要改動(dòng)。

2.6制粉系統(tǒng)計(jì)算及結(jié)論

2.6.1球蘑機(jī)出力計(jì)算

式中：D—滾筒直徑，2.5 m；

L—滾筒長(zhǎng)度，3.9 m；

n—滾筒轉(zhuǎn)速，20.63 r/min；

?—裝球率，0.235；

Kgkm—燃料可磨系數(shù)，1.148；

Kif—球蘑機(jī)漏風(fēng)修正系數(shù)，1；

Knb—護(hù)板形狀修正系數(shù)，1；

Kms—護(hù)板磨損修正系數(shù)，0.9；

R90—煤粉細(xì)度，17%。

代入上面的公式計(jì)算得B=17.52 t/h

2.6.2磨煤機(jī)所需功率計(jì)算

式中：r—?jiǎng)偳蚨逊e比重，4.9 t/m3；

Kr—燃料系數(shù)，0.95；

nad—傳動(dòng)效率，0.8。

其余參數(shù)上面已經(jīng)給出，代入公式計(jì)算得N= 231（kW）

計(jì)算結(jié)果分析：球磨機(jī)制粉能力為17.52 t/h，大于90 t/h負(fù)荷所需的煤粉量14.2 t/h，球磨機(jī)能夠滿(mǎn)足改造后的需要。改造后，球磨機(jī)所需電功率為231kW，取k=1.2，所需的電動(dòng)機(jī)最小功率為227.2 kW，原電動(dòng)機(jī)功率為310 kW，滿(mǎn)足需要。但是由于鍋爐制粉系統(tǒng)漏風(fēng)量較大，原粗粉分離器應(yīng)改型。

3　4#、5#鍋爐增容改造的主要部件

3.1前置室補(bǔ)渣管束及過(guò)度煙道

為了改善渣井環(huán)境，應(yīng)降低補(bǔ)渣管束處的煙氣速度增加燃燒行程，改善燃燒。將前置室的水冷壁管向上加長(zhǎng)1 500 mm，補(bǔ)渣管束處過(guò)度煙道在將原來(lái)的四排補(bǔ)渣管改為五排的基礎(chǔ)上，高度上相對(duì)增加240 mm，這樣既適當(dāng)增加了旋風(fēng)爐和爐膛的受熱面，也適當(dāng)?shù)脑黾恿诵L(fēng)筒的相對(duì)高度。改造后，在負(fù)荷D=90 t/h時(shí)補(bǔ)渣管束處的煙速已經(jīng)降至27.8 m/s，過(guò)度煙道除了向上增加240 mm外，寬度增加了240 mm。

3.2二次室水冷壁、折煙角

二次室水冷壁保持不動(dòng)，由于過(guò)度煙道尺寸發(fā)生變化，折煙角要做相應(yīng)的改變，以保證燃燼室容積熱強(qiáng)度和斷面強(qiáng)度。

3.3減溫器

本廠(chǎng)采用的減溫器能力是按額定負(fù)荷時(shí)減溫器的1.5倍進(jìn)行設(shè)計(jì)的，正常的減溫水流量應(yīng)為額定蒸發(fā)量的15%～50%（即11.25～37.5 t/h），根據(jù)熱力計(jì)算可知，75 t/h負(fù)荷時(shí)減溫焓為90.8 kJ/kg，減溫器的最大減溫能力應(yīng)為136.22 kJ/kg，而D=90 t/h負(fù)荷時(shí)，減溫量為110.45 kJ/kg，減溫器的減溫能力是夠的。但是，從以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，減溫水在75 t/h負(fù)荷時(shí)有時(shí)已經(jīng)在全開(kāi)狀態(tài)，所以減溫器就必須更換。為了節(jié)約投資減少施工量，在減溫器外筒體及進(jìn)出氣管不變的情況下，增加減溫器冷卻盤(pán)管的直徑 （由12×3改為14×3）和盤(pán)管的形狀，減溫器的換熱面積每臺(tái)由2.2 m2增至4.18 m2。

3.4蒸汽分離裝置

汽包內(nèi)布置有直徑為?315的10只右向旋分離器和6只左向旋分離器，每只旋風(fēng)分離器的出力約為5.1 t/h，總出力約為81.6 t/h。顯然若鍋爐在90 t/h負(fù)荷時(shí)運(yùn)行，旋風(fēng)分離器的出力是不夠的，但是，由于旋風(fēng)分離器后另外附一些汽水分離設(shè)備，如清潔孔板、均汽板、擋板等，分離效果比較好，且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試測(cè)得當(dāng)鍋爐在90 t/h負(fù)荷時(shí)，蒸汽品質(zhì)并未惡化，高負(fù)荷僅僅只是在短時(shí)間運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)較大的情況，所以蒸汽分離裝置不做改動(dòng)。

3.5燃燒器、二次風(fēng)口

鍋爐的負(fù)荷由75 t/h增加至90 t/h，煤量增加了2.3 t/h，輸送煤粉的一次風(fēng)量和風(fēng)速就要增加，為了確保一次風(fēng)在前置爐內(nèi)形成易著火的閉式射流工況，同時(shí)保證一、二次風(fēng)的合理比例，就要求對(duì)現(xiàn)有的噴燃器和二次風(fēng)噴口進(jìn)行改造。為了提高二次風(fēng)速，把現(xiàn)在的2 mm×500 mm×190 mm改為2 mm× 450 mm×190 mm，同時(shí)二次風(fēng)擋板改為耐熱鑄鋼件。由于前置爐向上提1 500 mm，二次風(fēng)口也相應(yīng)的向上提了1 000 mm，著火段高度由原來(lái)的998 mm改為1 398 mm。

3.6制粉系統(tǒng)

現(xiàn)有的鍋爐制粉系統(tǒng)是為75 t/g負(fù)荷配制的，從前面球蘑機(jī)出力校核計(jì)算可以看出，球蘑機(jī)的出力能夠滿(mǎn)足90 t/g負(fù)荷的需要，但是根據(jù)多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)看，當(dāng)媒質(zhì)較差或雨天煤較濕時(shí)，制粉就很難滿(mǎn)足大負(fù)荷的要求，為此，把目前普通的WG-CB-3100粗粉分離器和T55-9-2150細(xì)粉分離器改為WL-CB-I多通道軸向型粗粉分離器和HW-GXB -I型高效細(xì)粉分離器，多通道軸向型粗粉分離器較普通型粗粉分離器增加了分離次數(shù)，減少了二次飛揚(yáng)，能夠把球磨機(jī)磨出的合格煤粉高比例的分離出來(lái)，減少了回粉量，既降低球磨機(jī)的電耗又提高了制粉的出力。HW-GXB-I型高效細(xì)粉分離器的作用是把粗粉分離器分離出來(lái)的合格煤粉從制粉系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)煤混合物中分離出來(lái)，分離效率是91%，而普通的細(xì)粉分離器的分離效率只有75%～80%，這樣，在很大程度上降低了三次風(fēng)的帶粉量，使更多的煤粉進(jìn)入前置爐而不是二次室，延長(zhǎng)了煤粉在爐內(nèi)的燃燒行程，增加了煤的燃燼度，降低了飛灰含碳量和排煙溫度，也減少了排粉機(jī)由于3次風(fēng)含煤量較多造成的磨損，三次風(fēng)帶粉較多也影響到鍋爐的效率和過(guò)熱汽溫，特別是在增容后，鍋爐減溫器的減溫能力裕量減少，這也是細(xì)粉分離器改型的一個(gè)主要原因。

3.7鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)

鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)是由鍋爐煙風(fēng)阻力和風(fēng)量、煙氣量來(lái)決定的，原來(lái)鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)G5-48-11N015D，風(fēng)量88 633 m3/h，風(fēng)壓7 930 Pa；引風(fēng)機(jī)Y4-73-11D018D，風(fēng)量17 500 m3/h，風(fēng)壓2 810 Pa。以不能滿(mǎn)足90 t/h負(fù)荷的需要，應(yīng)重新選型。改造后的鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)為G4-60-16.5D，風(fēng)量105 000 m3/h，風(fēng)壓10 000 Pa，引風(fēng)機(jī)Y4-73-12NO19.5D，風(fēng)量225 000 m3/h，風(fēng)壓3 300 Pa。根據(jù)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓重新選定電動(dòng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為YKK400-4（IP44），功率為400 kW，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為YKK400-6（IP54），功率為315 kW。

排粉機(jī)的選型是由制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量和阻力決定的，制粉系統(tǒng)的干燥劑量決定通風(fēng)量，在計(jì)算干燥劑量時(shí)，現(xiàn)有設(shè)備在90 t/h負(fù)荷時(shí)仍有一定裕度，所以排粉機(jī)不變動(dòng)。

3.8其他

在鍋爐改造過(guò)程中，除上述主要項(xiàng)目外，還有一些雜項(xiàng)，例如：細(xì)粉分離器下粉管鎖氣器更換、三次風(fēng)口由手動(dòng)改為電動(dòng)、一、二次風(fēng)壓表管改造等。

4　結(jié)論

增容后的每臺(tái)鍋爐提高出力15 t/h，改造后的鍋爐各項(xiàng)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比改造前明顯提高，噸蒸汽的人工費(fèi)用、電耗、檢修費(fèi)用明顯降低。

施工過(guò)程中，又有針對(duì)性的對(duì)送粉系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高了煤種的使用范圍和燃燒的穩(wěn)定性，并且解決了電站鍋爐排煙溫度高、熱風(fēng)溫度高和主汽溫度高的“三高”難題，通過(guò)這次改造緩解了熱電分廠(chǎng)蒸汽供應(yīng)緊張的局面，并且鍋爐的熱效率也提高了1.5%以上。

LG化學(xué)近期宣布未來(lái)將更注重高附加值石化產(chǎn)品

LG化學(xué)于上周日宣布今后公司的基礎(chǔ)材料業(yè)務(wù)將聚焦于高附加值石化產(chǎn)品方面，以應(yīng)對(duì)日益凸顯的供大于求現(xiàn)象。

在經(jīng)歷了原材料降價(jià)風(fēng)波之后，韓國(guó)的石化產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出了一股瞬時(shí)熱潮。LG化學(xué)基礎(chǔ)材料業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人SonOk-dong在接受采訪(fǎng)時(shí)表示：“未來(lái)的一切都是不確定的，因此我們要未雨綢繆，走在別人的前面，盡我們的所能來(lái)為企業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)，從容應(yīng)對(duì)前方的艱難險(xiǎn)阻?！?/p>

LG計(jì)劃將石化產(chǎn)品銷(xiāo)售額從目前的3萬(wàn)億韓元提升至2020年的7萬(wàn)億韓元，這些產(chǎn)品包括茂金屬聚烯烴、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯、工程塑料以及環(huán)保合成橡膠等。為此，截至2018年公司將累計(jì)投資4 000億韓元用以提振合成樹(shù)脂生產(chǎn)。同時(shí)LG正積極尋求與各大技術(shù)公司展開(kāi)合作，以增強(qiáng)其工程塑料業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，LG還宣布將提高包括乙烯和丙烯在內(nèi)的現(xiàn)行產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。比方說(shuō)，公司正試圖擴(kuò)大乙烯的生產(chǎn)以支援其高附加值石化產(chǎn)品業(yè)務(wù)。目前，LG的乙烯產(chǎn)能為220萬(wàn)t/a。

多措施降本增效上海氯堿化工上半年扭虧為盈

上海氯堿化工股份有限公司近日晚間發(fā)布2016年半年報(bào)，公司2016年1-6月實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入31.19億元，同比下降1.65%，歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)1 233萬(wàn)元，同比增長(zhǎng)125.36%。

氯堿化工于2015年度報(bào)告中披露預(yù)計(jì)2016年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入61.21億元，報(bào)告期內(nèi)，公司已實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入31.19億元，完成年度預(yù)算的51%。

氯堿化工表示，上半年公司實(shí)現(xiàn)盈利的主要原因有：（1）優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。嚴(yán)控物耗能耗，加強(qiáng)管理，減少生產(chǎn)波動(dòng)，確保裝置高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。（2）優(yōu)化銷(xiāo)售結(jié)構(gòu)。按照效益優(yōu)先原則，優(yōu)化燒堿等產(chǎn)品的區(qū)域市場(chǎng)平衡；強(qiáng)化差異化營(yíng)銷(xiāo)，抓住機(jī)遇，擴(kuò)大糊狀樹(shù)脂的營(yíng)銷(xiāo)。（3）降本增效，嚴(yán)控三項(xiàng)費(fèi)用。公司通過(guò)加強(qiáng)管理、完善財(cái)務(wù)制度等手段，上半年三項(xiàng)費(fèi)用比去年同期下降32%。

Scheme and analysis about retrofit capacities of boilers

MA Yue-jun
（Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480，China）

Before three phase power station engineering were put into use of Botian chemical pyroelectricity plant，the total steam load can’t meet the needs of the company’s chemical production.In order to improve the steam supply of thermal power plant as soon as possible.It makes each boiler capacity increased 20%by the technical transformation of increased the heating surface in the original 75 t boiler.

boiler capacity expansion；adjust the heating surface；intensity calculation

TQ083+.3

B

1009-1785（2016）08-0038-05

2016-07-22