提升小吨位燃煤锅炉技术性能的探索

2022-12-09

随着对节能降耗力度的加大, 油田对节能管理的重视, 设备管理由粗放管理向精细化管理的转变, 如何提高锅炉热效率显得更加紧迫, 降低燃料的消耗成为油田开发领域研究的一个重要课题。江苏油田由于储层碎小, 暂时还不能形成整装开采小型站库大量存在, 部分供热锅炉依然选用快装链条燃煤锅炉, 为了有效地提高这些锅炉的热效率, 对江苏油田铜庄站在用的一台2吨快装链条燃煤锅炉进行了分析和研究, 应用了分层燃烧、空气预热器、鼓引风变频调速等技术改造, 取得了不错的效果。

1 存在的问题分析

1.1 影响锅炉热效率原因分析

锅炉主要由“锅”和“炉”两大部分组成, 前者是热交换系统, 通过各种受热面将燃料燃烧的化学能交换给工质水及汽。后者“炉”是燃烧系统, 是燃料的燃烧设备, 通常包括炉排、炉膛、鼓、引风系统等。

锅炉的热损失与五个方面因素有关, 即排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、锅炉散热损失、灰渣物理热损失。

1.2 铜庄站锅炉存在的问题

(1) 锅炉的配套设施不齐全, 投用以来未曾进行过较大的技术改造, 如空气预热器等都未配套, 影响锅炉的技术性能。

(2) 投用时间长, 修理保养投入不到位, 锅炉外保温层部分脱落, 保温效果差, 锅炉外表温度不达标, 锅炉散热损失增大。

(3) 锅炉侧面密封铁损坏, 风道漏风, 导致大量冷空气沿缝隙吸入炉膛和烟道, 造成炉膛温度下降, 排烟量增大, 排烟温度升高, 排烟热损失增加。

(4) 在锅炉配套风机时, 考虑短期的超负荷能力和工艺最大负荷的适当裕量导致选择风机容量偏大, 加之原锅炉鼓、引风机的调节, 是靠闸板调节, 所以当风量变化时, 就风机系统而言, 调节时人为因素影响大, 对操作人员技术素质要求高, 难以根据供热负荷变化实时调节供风量。有时炉膛负压偏小, 形成烧正压, 造成火焰外喷;风室调节装置不灵, 分段送风, 使得锅炉的排烟损失、化学不完全燃烧热损失增大;有时配风过大, 造成空气过剩系数超标, 热损失大, 都严重的影响锅炉整个系统效率。同时风机调整不当, 噪音超标, 易造成噪音扰民。

(5) 锅炉采用的是传统的抛物线形炉拱, 前后拱没有合理配合, 前后气流各自分层流动, 互不干扰、混合性很差, 造成较大的气体不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失, 排烟温度高, 热损失大。

2 提高锅炉热效率的措施

(1) 锅炉外墙保温层进行全部更换。对原保温层进行适当加厚, 同时采用新型高效硅酸盐复合保温材料改造外墙保温层, 这种保温材料具有重量轻、耐高温、导热系数小、热容小、保温绝缘性好、化学性能稳定等优点, 使用后有效降低锅炉的外表面温度, 从而减少了锅炉散热损失。

(2) 整治漏风, 更新锅炉侧面密封铁。对该锅炉前部两边损坏严重, 密封效果差的12块密封铁进行了更换;修补风道、烟道漏风漏烟之处, 清理烟道积灰, 对锅炉看火门、人孔门等漏风之处进行密封, 提高了锅炉密封性, 改善了漏风状况, 减少了漏风造成的烟气散热损失。

(3) 前后拱合理配合。后拱在原有的基础上增长200mm, 增长的出口段为反倾斜, 成“人”字型, 这样的后拱可使拱内烟气导向前拱, 使高温烟气与氧气充分混合, 同时拱下维持高温, 有利燃烬。前拱采用“人”字型, 安装时使前拱的出口高度高于后拱, 加大了前拱后段的张口仰角, 可以吸引更多的后拱高温烟气。

(4) 推广应用锅炉分层燃烧器。在锅炉的前部安装了分层燃烧器, 锅炉分层燃烧技术的基本原理是在煤斗的上半部加装一个滚筒与炉排的驱动装置同步运行, 煤从滚筒上落下时经过筛分装置, 粒度较大的颗粒弹落在距进煤口较远的炉排上, 较小的煤块依次落在距进煤口较近的炉排上, 煤屑则直接落下。这样随着炉排的行走, 炉排上的煤就按颗粒的大小、疏松均匀地自下而上平铺起来, 从而减少了煤层的通风阻力, 使炉排上的煤层通风均匀, 煤屑在煤层的上表面, 能在炉膛内形成半悬浮燃烧, 有利于燃烧, 避免了火口, 火龙。安装使用后改善了燃烧工况, 降低了炉渣含碳量, 提高炉膛温度, 对提高蒸发量也起到了较好的效果。

(5) 应用锅炉鼓、引风机变频调速技术。由于参数测量和复杂性, 鼓风机变频调速采用开环控制方式, 主要以锅炉烟气含氧量作为人工判断风量是否合理, 从而手动调节变频器, 达到燃烧所需最佳风量。由氧化锆检测仪 (含氧量测试) 、变频器、智能数字显示仪、鼓风机组成。

(6) 安装空气预热器。空气预热器安装在锅炉排烟管道上, 进入炉膛的冷空气在空气预热器里同烟道内的高温废气进行热交换, 提高锅炉进气温度, 利用排烟温度加热预热器里的空气, 以较高的温度值送进炉膛参与燃烧, 从而降低了空气进入炉膛后所吸收的热量, 也就是可以从锅炉烟气中回收热量, 降低锅炉排烟温度, 提高锅炉效率。由于用于燃烧过程的空气经过预热后, 有利于引燃着火, 改善燃烧工况, 锅炉在低负荷运行时炉膛温度得到提高, 排烟温度得到了大幅度的降低, 烟气余热得到了进一步的利用, 锅炉的热效率得到了提高。

3 改造效果分析

3.1 经济效益

燃煤锅炉经上述改造后, 经测试, 空气过剩系数由原来的3.02下降为现在2.60, 排烟温度由125℃下降到115℃, 锅炉外表面温度由46.6℃下降到36.2℃, 炉渣含碳量由26.3%下降到25.5%;锅炉热效率由原来的63%提高到现在的73%。按月用煤200吨计算, 每月可节约煤碳28吨, 年节约燃煤费用16万元 (原煤按500元每吨计算) 。经济效益明显。

3.2 社会效益

由于锅炉应用锅炉鼓、引风机变频调速技术, 配风调整实现了自动化, 降低了职工的劳动强度, 对操作人员的技术水平降低了要求, 锅炉的燃烧条件得到进一步改善, 确保了锅炉的排烟达标, 降低了鼓、引风机的噪声污染, 改善了周边居住环境, 消除了环保隐患, 防止了工农纠纷。

4 结语

江苏油田铜庄站在用的这台2吨快装链条燃煤锅炉由于配套不齐全, 影响了技术性能, 热效率不高, 燃煤损耗量大, 针对该炉分别配套完善了分层燃烧、空气预热器、鼓引风变频调速等设施, 有效地改善了锅炉的燃烧运行, 提升了锅炉本身的技术性能, 提高了热效率, 取得了良好的经济和社会效益, 达到了预期目标。该锅炉的技术改造方案, 实施难度不大, 投入费用不高效果明显, 具有一定的推广价值。

摘要：通过对影响锅炉热效率的研究, 找出锅炉的热损失是由五个方面因素决定, 即排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、锅炉散热损失、灰渣物理热损失。针对这些因素分别对老旧锅炉进行技术改造, 主要配套完善了分层燃烧、空气预热器、鼓引风变频调速等设施, 有效地改善了原锅炉的技术性能, 提高了热效率。

关键词：锅炉,分层燃烧,空气预热器,变频调速