小结气化锅炉的改造方法
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1燃烧系统改造
本次燃烧系统改造施工，从界外用直径为250mm的总管连接到炉前，再分别用直径为150mm的支管连接到A/B炉，距离比较长。主要更换了直径125～250mm的管子约1km，直径15～40mm的管子约2km，各类阀门、流量计、阻火器等约60套，燃烧器面板共12套。控制与操作系统锅炉运行燃料由乙烯焦油掺烧重油改为掺烧干气，增加了干气供应系统，需要在锅炉控制系统中新增干气的控制。系统上设有干气流量检测，作为干气流量的指示和控制;干气流量调节阀参与到锅炉负荷调节中;干气喷前压力变送器用来表征烧嘴的运行状态;3只压力开关的信号进入集散控制系统(DCS)，采用3取2方式作为干气压力低低工况的联锁信号;气动切断阀在需要停烧干气或联锁时切断干气。在每台锅炉的干气总管上设立了快速切断阀。由于改造后的锅炉燃油量减少，原燃油供应系统、雾化蒸汽系统可以满足要求，可保持不变。原点火系统、原火焰监视系统及其他原控制和操作系统不作改变。燃烧系统为了尽可能减少改动和节省改造费用，本次燃烧器改造利用原配风系统，只新增气体烧嘴。这样在进行干气相关操作时，也可以利用原配风操作程序，保证了燃烧的稳定和操作简便，便于操作工掌握，对原锅炉破坏程度也可降至最低。新燃烧器为平流配风形式，可以进行低氧燃烧。一、二次风同时进入风筒，一次风经过油枪稳焰器，二次风进入外围直流通道。进入稳焰器的一次风为旋转气流，出口处产生一个适应于着火的高温烟气回流区，使火焰稳定。然后二次风高速补入，并在离喷口较远处与未燃尽的燃料气流强烈混合，使燃烧后期供氧充分，从看火孔观察火焰状态，调节风门挡板进风量，达到低氧燃烧及降低烟气中污染物的排放。新燃烧器中燃油枪结构和关键尺寸保持不变，新面板预留好原油枪接口，单烧燃料油时，仍能保证原燃油系统的效果;原燃烧器的看火孔、点火装置利旧。改造后的燃烧器，新面板材质为Q235－B，利用原火炬气烧嘴接口安装两根新燃气枪，在新的小面板上增加4根直径为40mm的燃气喷枪，实现部分气代油燃烧过程。针对单烧燃料油(或燃料气)时，燃料气(或油)烧嘴的热保护问题，燃气枪材质采用哈氏C材料，该材料耐热耐腐蚀，耐热温度高达1100℃。同时枪管密封形式采用填料密封，可以在不烧气的条件下退出工作位置保护烧嘴。其工作范围内本身处于高温燃烧区域，故使用过程中不会出现脱火和回火。为保证负荷稳定，除点火状态外，同一烧嘴不可进行油气混烧，即单烧油或单烧气。
2更换
单台数量为60屏，每屏8根炉管，采用弯头焊接的连接型式，管子规格统一为Φ60mm。在锅炉总图中前5根材料由STB42S改为12Cr1MoVG，长度为5mm;中间2根材料由STBA12S改为12Cr1MoVG，长度为5mm和6mm，最后1根出口管材料由STBA22S改为12Cr1MoVG，长度为7mm。具体与集箱接口尺寸在距离一级过热器出口集箱中心线700mm处。1级过热管屏的管子壁厚按照蒸汽压力13MPa，一级过热蒸汽出口温度500℃，蒸汽流量按160t/h进行校核设计，使最高承受温度从532℃(对应蒸汽温度502℃)升级为575℃(对应蒸汽温度545℃)，强度校核按《JISB8201陆用钢制锅炉的构造》进行核算。管屏组装完出厂前进行25MPa水压合格检验。过热器更换更换1级过热器主要工作是拆除原旧炉管，焊接新炉管，主要为60道12Cr1MoVG与STBA22S对接口，60道12Cr1MoVG与20G对接口，焊口经100%拍片合格，最后对锅炉进行15MPa超压水压试验合格，锅炉主要部件更换检修质量达到国家及上海市相关标准。施工期间，得到上海市特种设备监督检验技术研究院指导和监督。
3改造效果
选择典型的锅炉全部烧油、全部烧气和其他工况进行对比(根据控制室自动记录仪数据整理)，相关数据。选取改造前6个燃烧器全部烧乙焦(负荷为106t/h)与改造后6个燃烧器全部烧干气(负荷为100t/h)这两个典型例子进行比较。不难发现，改造后饱和蒸汽温度有明显下降，下降值为13K，说明炉膛内干气燃烧总热量减少，使炉膛内炉管吸收的总热量减少，引起饱和蒸汽温度下降，而排烟温度上升17K，说明炉膛内干气燃烧温度场后移很明显。从排放情况对比看，改造前烟尘101.88mg/m3(超标)，SO2为246.3mg/m3，NOx324.21mg/m3。改造后烟尘7.28mg/m3、SO2为103mg/m3、NOx355mg/m3。排放NOx变化不明显，反而有所上升，但烟尘和SO2排放值下降十分明显，说明改造效果很好。锅炉负荷在全部燃气状况下可达100t/h，从工艺安全考虑，可采用4+2燃料供应方式(4根干气烧嘴、2根乙烯焦油烧嘴)或采用5+1燃料供应方式(5根干气烧嘴、1根乙烯焦油烧嘴)比较合理。现在锅炉按5+1燃料供应方式运行，通过锅炉风门挡板调节来调整锅炉燃烧含氧量等措施，使烟气中烟尘的质量浓度为2～9mg/m3，SO2为20～80mg/m3，NOx为280～320mg/m3，完全达到所需排放指标要求。
4结语
燃烧器噪音也满足1m处不大于70dB的控制要求。通过这次气代油改造，减少直接火炬气排放，节省下来的乙烯焦油作为其他装置生产原料，取得了巨大的经济效益，锅炉通过掺烧干气，大大的减少了烟尘、SO2及NOx的排放，也为改善环境，建设美好社会作出了巨大的贡献。
作者：高寒单位：简阳石化公司
