略谈石油锅炉改造的探讨

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1燃料

由于乙焦密度高，进入炉膛后燃烧基本是平直的，而干气密度较液体燃料轻很多，炉膛烟气出口在炉膛后侧上部，由于烟囱拔风效应，故干气燃料总是飘向炉膛上部燃烧。同时，乙焦进入炉膛前，已被预加热到150～160℃，而干气则以常温状态进入炉膛燃烧，两者相比，干气着火时间相对延迟，致使干气燃烧后温度场后移，造成炉膛辐射换热量减少，对流换热量增加，排烟温度相应提高［1］。根据相关经验，气体燃料燃烧后排烟温度一般比液体燃料高15～18K，在其他损失不变的情况下，由于排烟热的损失，锅炉效率会降低超过1%。单台烧嘴最多可掺烧1500m3/h干气，每台锅炉有6个烧嘴，所以单台锅炉可掺烧9000m3/h干气，干气低位发热值36.1MJ/m3，计算出单台锅炉烧干气最大可提供热量为325GJ/h。乙焦低位发热值40.6GJ/m3，以乙焦供给量12.5t/h计，单台锅炉烧乙焦最大可提供热量为508GJ/h。由于燃烧干气提供给锅炉受热面总的热量相对较少，在锅炉本体不作改动的情况下，要保障过热蒸汽品质、过热器强度和锅炉安全性，掺气量会受到一定限制。根据相关锅炉改造的经验，在70%掺气和30%烧油的工况下，达到掺气极限负荷。即在单烧气的情况下，锅炉出力可达到70%，即100～110t/h(如需进一步提高出力，再投用部分油枪即可)，锅炉部分油气混烧时锅炉运行负荷不低于改造前锅炉的运行负荷。

2过热器开工

1级、2级组成，2级过热器的材质为STBA24S，属于合金钢材料，使用温度可达到580℃，已能满足使用要求。而1级过热器的材质为碳钢和两种规格的合金钢，1级过热器由60组蛇型管排(管屏)组成，每组管排有8根炉管，外形尺寸为572mm×7000mm，由3种规格材质的炉管组成，管内蒸汽温度由低温向高温排列，材质依次提高，低温段前5根是STB42S材质，中间2根是STBA12S，最后一根出口管的材料是STBA22S。对1级过热器管进行强度校核，根据锅炉强度计算公式，壁厚t=pd200s+p+0.005d式中:p为锅炉最大工作压力，MPa;d为一级过热器管管子外径，mm;t为管壁实际厚度，mm;s为允许拉伸应力，kg/mm2。3种材料的过热器管壁厚计算结果如下:1级过热器管束(前5根管子)的壁厚为4.51mm，其材质为STB42S，相当于我国的20G;中间2根的壁厚为4.26mm，材质为TBA12S，相当于我国的15MoG;最后1根的壁厚为4.08mm，材质为STBA22S材料，相当于我国的12Cr1MoVG。根据《JISB8201陆用钢制锅炉的构造》规范钢材许用应力表，STB42S的使用温度在450℃以下，STBA12S在500℃以下，STBA22S在550℃以下。不考虑腐蚀和磨损，根据强度公式计算出3种规格的材料在极限应力下的温度为:STB42S材料极限金属温度425℃，减去40K的壁厚温差，相应的蒸汽温度极限值为385℃;STBA12S的材料金属温度475℃，相应的蒸汽温度在445℃;STBA22S材料金属温度在532℃，相应的蒸汽温度在502℃。开工锅炉在日常的使用中，以B炉为例:锅炉在检修后运行一段时间，1级过热器的蒸汽温度分别如下:在锅炉负荷为103t/h时，蒸汽温度为450℃，O2的体积分数为2.70%;在锅炉负荷为120t/h时，蒸汽温度为457℃，O2的体积分数为2.72%;在锅炉负荷为130t/h时，蒸汽温度为460℃，O2的体积分数为2.70%。显然1级过热器的蒸汽温度已超设计数据，锅炉如果改烧干气，1级过热器肯定超温。据此认为:锅炉如果要掺烧干气，1级过热器必须升级材质，应改为与STBA22S相当的材料12Cr1MoVG。

作者：诸国民单位：中国石化上海石油化工股份有限公司