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1、引言
    水煤漿是70年代石油危機中發展起來的一種新型潔凈代油燃料。由于水煤漿可以和油一樣輸送、儲存和燃燒，燃油鍋爐的改造可基本利用原有設施，改造工作量少、灰渣處理簡單，因而具有投資少、改造周期短等優點，是以煤代油的理想代用燃料。
    浙江大學是我國最早研究水煤漿燃燒技術的單位，也是國家水煤漿工程技術研究中心，在我國水煤漿燃料的工業化應用領域走在了前列。2003年8月本公司與浙江大學熱能工程研究所合作，對中國石化齊魯股份有限公司橡膠廠2臺65t/h中壓燃油鍋爐進行了改燃水煤漿燃料的改造設計，現已投入應用，各項技術參數能達到設計值。下面就改造設計作一些簡單的介紹。
2、改造前情況及改造后性能參數分析
    中國石化齊魯股份有限公司橡膠廠(以下簡稱“橡膠廠”)2臺65 t/h中壓燃油鍋爐為無錫鍋爐廠產品，型號為F65/39 -Y，室內Ⅱ型布置。該鍋爐于1973年6月制造，原設計為燃煤粉，鍋爐到廠安裝時按燃油考慮，安裝后．一直燃用重油和渣油，于1976年12月投產。鍋爐爐膛為矩形截面，尺寸為5945mm×5345mm，燃燒裝置采用四角切圓方式，切圓直徑為+600mm，布置兩組8個油燃燒器。
    原燃油鍋爐的主要技術參數如下：
    鍋爐額定蒸發量65 t/h
    額定蒸汽壓力3.82MPa
    額定蒸汽溫度450℃
    排煙溫度140—160℃
    鍋爐熱效率≥89%
    給水溫度104℃
    冷風溫度30℃
    熱風溫度300—350℃
    改造后的鍋爐要求在燃燒水煤漿時鍋爐性能保證如下：
    鍋爐出力65 t/h
    主蒸汽壓力3.82MPa
    主蒸汽溫度450℃
    排煙溫度≤155℃
    鍋爐熱效率：燃燒勝利水煤漿時，設計熱效率達89%以上。
   鍋爐改造設計的燃料特性如下：
    (1)設計水煤漿燃料（見表1）
    其他特性：重量濃度66%—68%；粘度(u)1200±200mPa．s；平均粒度40～50um;穩定性(無硬沉淀)2—3月。
    (2)校核水煤漿燃料（見表2）
    其他特性：重量濃度68%±2%;粘度u<1200mPa．s；灰熔點DT=1340℃；平均粒度<45um；穩定性（無硬沉淀）3月。
    (3)橡膠廠送鍋爐尾氣
    年平均量2700t；最大瞬時量l.Ot/h；低位發熱量Q=14096kJ／Nm3。
3、燃料消耗量
    鍋爐改造后水煤漿消耗量如表3所示。
4、鍋爐本體改造方案
    本次改造的總體意圖就是在保證鍋爐安全可靠運行及鍋爐性能參數的情況下盡量減少投資費用。根據橡膠廠提供的有關技術資料和提出的技術要求，我們對65 t/h鍋爐改燒水煤漿燃料進行了熱力計算。改造的2臺65t/h鍋爐雖然安裝后一直燃油，但它的原始設計是燃煤粉的，所以這次改造的原始資料包括原煤粉鍋爐的技術資料和后燃油鍋爐的技術資料兩個方面。通過對原始資料的分析和計算，確定了鍋爐本體的改造方案，富通新能源主要生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    改造中鍋爐總體結構基本不變。原設計煤粉爐中的運轉層標高為7000mm，鍋筒標高為20000mm，而在鍋爐房現場燃油鍋爐的運轉層標高為6000mm．鍋筒標高為19000mm。這次改造中保持運轉層仍為6000mm，整個鍋筒部分（含內件、吊裝等）均不變，鍋筒標高仍為19000mm；鍋爐的整體構架不變；爐膛部分除與燃燒器和吹灰器相關部分作修改外，其余不變；受熱面（過熱器、減溫器、省煤器、空氣預熱器）等也作相應改動；鍋爐的尾部除塵增加了靜電除塵器。
4.1爐膛改造方案
    (1)根據水煤漿燃燒器組及燃氣燃燒器的高度和寬度，對原水冷壁開口作相應改變；
    (2)為了強化水煤漿著火，爐膛燃燒器區域布置18m2衛燃帶，其中高度為860mm，厚度為50mm。采用連片布置，材料為碳化硅，衛燃帶布置見圖2；
    (3)在燃燒器附近開設打焦孔，每組燃燒器開設兩個打焦孔。根據橡膠廠提出的安裝位置要求開設吹灰孔。
4.2燃燒器
    在原燃燒器位置安裝水煤漿燃燒器。設計燃燒器共5層，一次風2層，二次風3層，自上而下分別為上二次風、上一次風、中二次風、下一次風和下二次風。燃燒器四角切圓布置，切圓直徑為∮600mm。兩層一次風燃燒器中均布置水煤漿噴嘴，正常運行時投用8個水煤漿噴嘴。一臺鍋爐布置4個燃氣燃燒器，由橡膠廠提供，布置在上二次風燃燒器噴口中。在4個下二次風燃燒器噴口里設置4個點火油槍，點火油槍由橡膠廠提供，點火油采用輕柴油。
    鍋爐啟動時，處于下二次風噴口的點火油槍首先投用；鍋爐運行到30%～50%負荷時，再逐個投入水煤漿燃燒器；待水煤漿能穩定燃燒時，停用點火油槍。燃用水煤漿時，鍋爐最低負荷約為50%。
4.3水煤漿噴嘴
    采用由浙江大學研制的撞擊式多級霧化型水煤漿噴嘴。水煤漿噴嘴的主要技術參數如表4所示。當鍋爐改造完成進行調試時，調節霧化蒸汽流量約為滿負荷下水煤漿流量的25%。當鍋爐正常運行時，即使鍋爐負荷以及水煤漿流量發生變化，但霧化蒸汽的流量不變，仍然保持為滿負荷下水煤漿流量的25%。
4.4受熱面改造方案
    根據熱力計算，65t/h鍋爐改燃水煤漿后，爐膛熱負荷有所增大，爐膛出口煙溫有所提高，要求的減溫器調溫能力加大，原使用的面式減溫器的調溫能力只有25℃，不能滿足鍋爐的性能要求。經與用戶協商，采取更換面式減溫器，同時把低溫過熱器管系的縱向排數由原來的10排改為8排，減溫器最大調溫能力為50℃。減溫器集箱規格為+426mm×25mm，材質為20G/GB5310，傳熱面采用+16mm×3mm螺旋管。
    根據熱力計算，原鍋爐的省煤器受熱面保持不變，省煤器出口為非沸騰水。
    用戶根據鍋爐的使用情況，要求在改造中更換上級空預器和中級空預器（下級空氣預熱器在以前的大修中已更換過）。根據熱力計算，為了保證一定的熱風溫度和排煙溫度，保持空氣預熱器幾何尺寸不變，管子采用+40mm×1.5mm螺旋槽管。
    改造后鍋爐的熱力計算匯總如表5。
4.5熱風管道
    從上級空氣預熱器出口至水煤漿四角燃燒器的一、二次風管進口屬本次鍋爐本體的改造范圍。改造中充分利用了原有的熱風管道，只把原來進油燃燒器的分叉風管進行了更換。
4.6吹灰和防磨
    根據用戶提供的吹灰器位置，負責在爐膛水冷壁區域預留吹灰孔。吹灰器系統由橡膠廠負責采購、安裝和調試。
    由于水煤漿含有10%左右的灰分，同時與煤粉爐比較，煙氣流速有所提高。為了減少煙氣對受熱面的磨損，在省煤器入口的前兩排直管上和彎頭迎風面都設置防磨蓋板，其中上級省煤器防磨蓋板的材質為lCr20N114Si2，下級省煤器防磨蓋板的材質為Q235 - AF。在更換的上級空預器和中級空預器煙氣入口處均安裝有防磨套管。
4.7其他改造
    根據改造要求，對鍋爐的操作平臺、扶梯和部分管道等作相應改動。
5、煙風阻力計算
    根據煙風阻力計算，鍋爐全燒水煤漿時鍋爐本體空氣側阻力（不含燃燒器阻力）為1435Pa，鍋爐本體煙氣側阻力為1520Pa。燃燒器設計阻力為1500Pa，鍋爐尾部電除塵器的阻力為50Pa。
    考慮空氣溫度為20℃時，在滿負荷下燃用勝利水煤漿所需的空氣量為75440m3／h（取旺=1.2）。考慮排煙溫度為150℃時，得到的煙氣量為155485m3/h(取a=1.4)。
    鍋爐原有的引風機型號為Y4 - 73 - 11No.20D，風量為1660001T13／l1，風壓為2050Pa;原有的鼓風機型號為G4 - 73 - 11No.16D，風量為90000m3/h，風壓為3700Pa，基本滿足改造鍋爐的要求。
6、煙氣露點
    燃用勝利水煤漿時，考慮煙氣中水蒸氣、硫酸蒸汽和飛灰的影響，計算得到煙氣露點為100℃左右。~鍋爐改造設計中取用的排煙溫度為155℃，一般不考慮下級空氣預熱器的低溫腐蝕問題。
7、結束語
    通過實際運行，改造后鍋爐的各項技術參數能達到設計值，而且投資少，改造周期短。值得引起注意的是鍋爐的吹灰系統，應針對不同受熱面的不同特點，建立合理的吹灰周期，同時也要加強重點部位的局部吹灰，以保證鍋爐安全可靠地運行。