引 言
某礦務局自備電廠原有兩臺65t/h煤粉鍋爐，在上世紀90年代初投產(chǎn)建成，由于我國環(huán)境保護要求的日益提高和國家能源政策的調(diào)整，該鍋爐被列為我國2000年初必須關停的對象。為了最大限度地利用資源，節(jié)省投資，該鍋爐在1999年進行了循環(huán)流化床燃燒工程的改造設計。
原煤粉鍋爐型號為BG - 65/39 -M，自然循環(huán)，Ⅱ型布置，前吊后支結(jié)構，由北京鍋爐廠設計制造。鍋爐改造工作由北京巴布科克·威爾科克斯有限公司（簡稱巴威公司）設計和實施，在保留原布置方式、鍋筒及過熱器、鋼結(jié)構不變的情況下，將爐膛、燃燒系統(tǒng)進行了改造，并將相關部件和尾部受熱面做適當調(diào)整和修改，將其改造成為燃燒劣質(zhì)混煤的低倍率循環(huán)流化床鍋爐。
1、鍋爐及燃燒系統(tǒng)工程改造設計
1.1鍋爐本體及主要附件的改造
1.1.1爐膛
爐膛的改造主要有：上部為水冷壁，采用懸吊結(jié)構，下部為重型爐墻，為支承結(jié)構，而爐膛中部為密封結(jié)構。爐膛底部布置了三個彼此獨立的流化床，并在密相區(qū)布置有橫埋管受熱面。為防止埋管磨損，每根埋管的迎風面設置了四片防磨鰭片，并在最外側(cè)的二片鰭片的端部焊有碳化鎢防磨涂料。
在爐膛密相區(qū)的兩側(cè)墻上各布置一個啟動燃燒器，二次風從爐膛的稀相區(qū)接人，在爐膛內(nèi)形成四角切園燃燒。前水冷壁和側(cè)水冷壁由原水冷壁改造而成。后水冷壁重新設計制作，去掉了折煙角和凝渣管，在爐膛出口處布置有槽型分離器，使得后水冷壁位置前移。側(cè)水冷壁也是改造而成，將后水冷壁位置前移，減少了一個回路，把去掉的回路改作為側(cè)包墻。
三門峽富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，這種生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，如下圖所示：
1.1.2過熱器、減溫器
高溫過熱器保持不變，但減少了低溫過熱器管的圈數(shù)，并將其人口集箱的位置前移，加長其水平管段。調(diào)溫系統(tǒng)保持不變，仍為自冷凝噴水減溫系統(tǒng)。
1.1.3省煤器
省煤器由二級布置改為單級布置，蛇形管由光管改為膜片式，并增加管圈數(shù)，去掉了相應的中間集箱。增加了省煤器頂部護板，在省煤器的迎風面和彎頭處均布置了采用耐磨鐵鋁瓷材料制作的防磨蓋板。
1.1.4空氣預熱器
空氣預熱器由雙級布置改為單級布置，只保留下級空氣預熱器。
1.1.5下降管、供水管和頂部連接管
將原下降管改短，新增設了埋管并對水冷壁作了改動，相應地增減了頂部連接管和供水管。
1.1.6增設灰分離循環(huán)系統(tǒng)
鍋爐改造增設了二級分離，內(nèi)循環(huán)加外循環(huán)系統(tǒng)。其中，一級分離采用兩排撞擊式金屬槽型高溫分離器，懸吊在頂板上，錯列布置在爐膛出口處。二級分離器采用兩個下排氣式旋風分離器，同樣懸吊在頂板上，布置在鍋爐轉(zhuǎn)向處。經(jīng)一級分離器分離下來的物料，沿后水冷壁靠重力下降進入到爐膛，進行爐內(nèi)循環(huán)。未被槽型分離器分離的較細的固體顆粒，由二級分離器分離后經(jīng)兩個回灰管、回料控制閥從爐膛后墻返回到爐膛內(nèi)，形成外循環(huán)。
1.1.7風系統(tǒng)的改造
改造后的一、二次風以及播煤風、回灰風和冷卻風等均來自同一臺鼓風機，風量根據(jù)燃燒所需的比例進行分配，風壓按燃燒要求進行調(diào)節(jié)。
1.1.8給煤、排渣裝置
在爐膛前墻沿寬度方向增設了三個給煤裝置，在底部增設了三個事故排渣口。
1.1.9其它部分
鋼架部分除增加支承重型爐墻和流化床燃燒系統(tǒng)的鋼架外，基本不變。頂板由于增加了旋風分離裝置而進行了加強。護板由于去掉了凝渣管和轉(zhuǎn)向室，改動較大。而平臺扶梯和剛性梁則根據(jù)鍋爐的變化做了相應的改動。
在側(cè)墻上設置了兩個自動點火油槍，作為鍋爐冷態(tài)啟動使用。
根據(jù)流化床鍋爐自吹灰能力較強的特點，去掉了過熱器區(qū)的吹灰器，保留省煤器的吹灰器。
1.2 電廠其它工藝設施和系統(tǒng)的改造
根據(jù)鍋爐的改造方案，設計單位也對原電廠的舊設施、設備進行了改造，主要包括：
a．由于鍋爐改造為循環(huán)流化床鍋爐，因此拆除了原燃燒制粉系統(tǒng)中的制粉管道、送粉管道、原煤管道及其相關的設備。熱風道由于系統(tǒng)及接入口位置變化較大，實際也全部拆除。原煙道和冷風道根據(jù)實際情況利用了一部分；
b．將原煤倉和粉倉經(jīng)核算后，均作為改造后的煤倉共同使用。并再增設一渣倉；
c．根據(jù)改造后的情況，重新設計了鼓風機、引風機、皮帶稱重式給煤機以及篩分、除渣設施：
d．由于鍋爐改造后的主汽、給水接口位置、參數(shù)均未發(fā)生變化，因此汽水系統(tǒng)的改動很小；
e．土建工程沒有大的改動，根據(jù)需要對部分設施進行了加固，拆除和增設了部分設備基礎。
1.3鍋爐改造后的主要燃燒系統(tǒng)圖
鍋爐改造后的主要燃燒系統(tǒng)如圖1所示：
2、改造分析
a．改造前后主要參數(shù)及指標見表1及表2：
從以上兩表可以看出，改造后的鍋爐雖然煤質(zhì)特性發(fā)生了較大的變化，但其主蒸汽及主給水的參數(shù)都沒有改變。這樣，既保證了鍋爐燃燒與排放符合有關要求，又可以使全廠汽機及熱力系統(tǒng)保持基本不變，大大節(jié)省了改造的費用；
b．這種小型鍋爐改為循環(huán)流化床燃燒時，宜采用低倍率的循環(huán)流化床燃燒方式。盡管循環(huán)倍率愈高，燃燒效率愈高，但其要求的鼓風機功率也愈高，造成爐膛上部受熱面磨損的程度也愈嚴重。對于舊爐改造，投資有限，自控程度不高，運行經(jīng)驗不足，使鍋爐能夠長期安全經(jīng)濟滿發(fā)是主要出發(fā)點，所以采用低倍率循環(huán)流化床燃燒方式是較為經(jīng)濟、合理的方式；
c．在鍋爐改造時應特別注意受熱面的防磨和鍋爐的密封問題。磨損問題直接影響到鍋爐能否長期安全運行。在本例中，對埋管加裝防磨鰭片是非常必要的，可以使埋管壽命大大增加。鍋爐的密封問題如果處理不好，大量煙氣外漏，會造成鍋爐房的環(huán)境嚴重污染。在本例中，北京巴威公司大量采用了美國BABCOCK＆WILCOX公司的爐頂密封技術，同時，對空氣預熱器的連通罩，采用加厚鋼板和框架用角鋼密封；
d．本例中分級燃燒吸取了煤粉爐的特點，部分熱風作力二次風送人爐內(nèi)，使進入稀相區(qū)的細煤粒及可燃氣體得以繼續(xù)燃燒，既提高了燃燒效率，又降低了NOx排放；
e．本例中，槽型分離器的采用是北京巴威公司流化床鍋爐產(chǎn)品設計的獨到之處。它是在引進與消化美國BABOOCK &WILCOX公司試驗研究成果和實際運行經(jīng)驗的基礎上設計而成的，具有以下優(yōu)點：
1)使得鍋爐整體設計緊湊，尤其適于小型煤粉鍋爐改造為循環(huán)流化床鍋爐；
2)可提高鍋爐啟運速度，便于分離器維修，且降低了分離器的熱損失；
3)進入槽型分離器的煙速低而且均勻，把分離器磨損問題降到最低點；
4)配合灰斗，回料控制閥可進行物料控制。
對于類似的小型鍋爐的改造，采用槽型分離器是一種可行的方法。
f．在工藝和系統(tǒng)設計上，由于是改造項目，投資不大，在符合環(huán)保要求及保證機組安全穩(wěn)定運行的前提下，應認真校核原有的系統(tǒng)，充分利用原有的設施、設備，以便最大限度的節(jié)省投資，實現(xiàn)改造效益的最大化。
3、結(jié)束語
本例中所采用的改造方法具有投資小，工期短，見效快的特點，它是小型煤粉鍋爐進行循環(huán)流化床燃燒改造的一種切實有效的方法。
