無(wú)錫UG-75-5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐改造

1、無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能改造項(xiàng)目建議書(shū)淄博嘉周熱電有限公司二00七年十二月第一章 項(xiàng)目背景淄博嘉周熱電有限公司是國(guó)家節(jié)能投資公司一九九一年全國(guó)熱電投標(biāo)中標(biāo)項(xiàng)目，是周村城區(qū)唯一集中供熱熱源點(diǎn)。公司始建于一九九二年，一期工程建設(shè)規(guī)模為375T/h循環(huán)流化床鍋爐和1C12+1B6汽輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18MW，一九九四年六月投產(chǎn)。隨著工業(yè)熱負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，一九九五年建成投運(yùn)了一臺(tái)75T/h循環(huán)流化床鍋爐。為了滿(mǎn)足城區(qū)居民冬季取暖的要求，于一九九七年將C12抽凝式汽輪機(jī)組改造為低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱，在不增加主設(shè)備的情況下，增加取暖面積46萬(wàn)平方米，年利用余熱25.1萬(wàn)GJ。為緩

2、解日益增長(zhǎng)的用熱供需矛盾，二000年建設(shè)了二期工程，建成投運(yùn)了一臺(tái)75T/h循環(huán)流化床鍋爐和一臺(tái)C12汽輪發(fā)電機(jī)組。二00三年擴(kuò)建了三期工程，規(guī)模為2130T/h循環(huán)流化床鍋爐和1C25汽輪發(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)在公司生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到六爐四機(jī)，總裝機(jī)容量為6.6萬(wàn)KW，鍋爐總噸位505T/h。年發(fā)電能力45000萬(wàn)kwh，年供熱能力535萬(wàn)GJ。我公司集發(fā)電、供熱、循環(huán)水供暖為一體，鍋爐以當(dāng)?shù)孛旱V生產(chǎn)的劣質(zhì)煤和煤矸石為主要燃料，自2002年開(kāi)始一直是省經(jīng)貿(mào)委認(rèn)定為資源綜合利用電廠(chǎng)。我公司的投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后，替代了城區(qū)原有的鍋爐250臺(tái)（600噸蒸汽），城區(qū)的熱化系數(shù)已接近0.7，節(jié)能、環(huán)保效果明顯。熱電聯(lián)產(chǎn)、集中

3、供熱和資源綜合利用對(duì)周村區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要的促進(jìn)作用，對(duì)于改善周村城區(qū)的大氣環(huán)境、提高城市現(xiàn)代化水平和人民群眾的生活質(zhì)量發(fā)揮了積極作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)保效益和節(jié)能效益。第二章 項(xiàng)目建設(shè)的必要性我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，煤炭約占一次能源比例59%左右，而在我國(guó)的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電站又占主導(dǎo)地位。節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，推動(dòng)了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有效率高、煤種適應(yīng)性廣、特別適合燃用低熱值劣質(zhì)煤、環(huán)保指標(biāo)好、副產(chǎn)品可再利用、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染等特點(diǎn)。嘉周公司為適應(yīng)電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)和日益嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求，從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略角度

4、出發(fā)，在投資建設(shè)時(shí)選擇了新型的、發(fā)展中的循環(huán)流化床鍋爐。我公司1994年投產(chǎn)的三臺(tái)無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐，就是國(guó)內(nèi)第一代流化床鍋爐，并在當(dāng)時(shí)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源消耗和環(huán)境保護(hù)的要求日趨嚴(yán)格，也促進(jìn)了循環(huán)流化床鍋爐的完善和發(fā)展。我公司使用的無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐基于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平和要求，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)已達(dá)不到現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)。1994年2004年十年間，這三臺(tái)第一代循環(huán)流化床鍋爐已呈現(xiàn)設(shè)備和技術(shù)的老化，其主要參數(shù)也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求：飛灰含碳量為29.1%、灰渣含碳量為3.1%、噸煤產(chǎn)汽量為4.25噸，效率只有70%，造成了

5、煤炭資源的極大浪費(fèi)，在能源極其緊張的今天，已完全不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展和國(guó)家節(jié)能環(huán)保的要求。第三章 項(xiàng)目建設(shè)的方案一、項(xiàng)目建設(shè)的構(gòu)想針對(duì)無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐分離系統(tǒng)分離效率低的不足進(jìn)行有效的改造：將原來(lái)百葉窗分離飛灰不完全通過(guò)改為旋風(fēng)分離全通過(guò)提高其分離效率，并改造磚砌爐頂為膜式水冷壁爐頂增加受熱面提高鍋爐出力。二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和原理1. 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)：一般循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部分。第一部分由爐膛、氣固物料分離設(shè)備（分離器）、固體物料再循環(huán)設(shè)備等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。第二部分為對(duì)流煙道，布置有過(guò)熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。燃燒所需要

6、的一、二次風(fēng)分別從爐膛底部和側(cè)墻送入，燃料的燃燒主要在爐膛中完成，爐膛四周布置有水冷壁管，用于吸收燃燒所產(chǎn)生的部分熱量。由氣流帶出的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過(guò)返料裝置送回爐膛。保證爐內(nèi)顆粒濃度（也就是物料循環(huán)倍率的控制）是循環(huán)流化床鍋爐效率的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，循環(huán)倍率的大小與分離裝置的分離效率息息相關(guān)。2. 百葉窗分離器：百葉窗分離器是早期分離裝置的一種，該分離器由若干的鋼片按一定角度鱗狀布置，煙氣通過(guò)分離器時(shí)較大的顆粒由于其質(zhì)量不同被分離下來(lái)，大部分煙氣和較小的顆粒則通過(guò)鋼片之間的空隙進(jìn)入尾部煙道，分離下來(lái)的大顆粒和部分煙氣就進(jìn)入后部的小型旋風(fēng)分離器中，進(jìn)入爐膛循環(huán)燃燒?？梢?jiàn)，由于煙氣

7、并沒(méi)有全部通過(guò)后面的旋風(fēng)分離器，因而相對(duì)分離效率較低。3. 旋風(fēng)分離器：旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐在結(jié)構(gòu)上的特征之一，其分離性能對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行和效率有較大影響。旋風(fēng)分離器的分離效率通常用切割直徑來(lái)表示，其定義為在給定的顆粒特性和操作條件下分離效率為50%時(shí)的顆粒直徑。大于此直徑的顆粒極有可能在分離器中被分離下來(lái)，而小于這一直徑的顆粒被分離下來(lái)的可能性就小得多。分離器的分離效率和分離器的阻力是評(píng)價(jià)分離器性能的主要指標(biāo)。影響旋風(fēng)分離器性能的因素有煙氣溫度和分離器尺寸。煙氣溫度越高效率越低，分離器直徑越大其分離效率越低。4. 飛灰回送裝置（回料器）回料器是將分離器分離下來(lái)的物料，從分離器下部

8、的低壓側(cè)輸送到燃燒室下部的高壓側(cè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，非機(jī)械式回料器成為循環(huán)流化床鍋爐灰料裝置的主要形式，常見(jiàn)的有U型閥和J型閥。輸送的動(dòng)力來(lái)自流化后物料的重力，因此分離器與回料器之間的立管高度和料位高度對(duì)回送的實(shí)現(xiàn)非常重要。5. 改造后增加重量對(duì)基礎(chǔ)載荷的影響：分離器和爐頂?shù)母脑炜偣苍黾又亓考s58.5噸，無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)載荷安全系數(shù)為1.27，增加的載荷完全在設(shè)計(jì)范圍以?xún)?nèi)。6. 改造技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性：目前，大型的旋風(fēng)分離器技術(shù)已日趨成熟，廣泛地運(yùn)用在循環(huán)流化床鍋爐中。國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)不斷地在這種技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研究改造，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。旋風(fēng)分離器的改造，改變了原

9、來(lái)煙氣不完全通過(guò)分離器而造成的分離效率降低、大量可燃物的損失。分離效率提高后，有更多的細(xì)顆粒被分離送回爐膛參加循環(huán)，床料粒徑變細(xì)，改變了原分離效率較低時(shí)不完全燃燒造成的損失。經(jīng)過(guò)測(cè)算，分離器改進(jìn)后：Ca/S比可降低18%，飛灰可燃物可降低20個(gè)百分點(diǎn)。此外，分離效率提高后，爐內(nèi)顆粒濃度增加，受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加，爐內(nèi)熱負(fù)荷增加。類(lèi)似改造在很多廠(chǎng)家、許多鍋爐上進(jìn)行試驗(yàn)都取得了良好的效果。7. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)的單位：該項(xiàng)目由濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)處進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐方面處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先行列，我公司一期工程以后投產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐均由濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)制造，使用效果很好，能達(dá)到較高的負(fù)荷和效

10、率。濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)處此次設(shè)計(jì)范圍包括：改造工程的力學(xué)計(jì)算、改造工程的熱力計(jì)算、分離器的效率阻力以及改造項(xiàng)目的圖紙等。三、改造方案的介紹：第一項(xiàng) 無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐分離系統(tǒng)改造無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)的分離系統(tǒng)為：爐膛出口后為一次慣性返料，在第二三級(jí)省煤器之間的中低溫區(qū)350左右設(shè)二級(jí)百葉窗分離系統(tǒng)，在其出口處設(shè)計(jì)兩個(gè)小型的旋風(fēng)分離器。因百葉窗分離有部分含有大量可燃物的煙氣通過(guò)了百葉窗進(jìn)入了尾部煙道，所以造成了分離效率的降低和燃料的損失?，F(xiàn)在要進(jìn)行的改造是將此級(jí)百葉窗分離器和小型的旋風(fēng)分離器拆除，上級(jí)省煤器下移，在低溫過(guò)熱器之后設(shè)計(jì)兩側(cè)轉(zhuǎn)向煙道，煙氣

11、包括大量可燃物通過(guò)轉(zhuǎn)向煙道全部進(jìn)入后面的兩個(gè)旋風(fēng)分離器，經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器的分離，一定顆粒的可燃物被分離下來(lái)，由下部的回料器進(jìn)入爐膛循環(huán)燃燒，從而達(dá)到較高的分離效率。由于此項(xiàng)目屬于改造項(xiàng)目，因受原設(shè)備結(jié)構(gòu)的制約，在設(shè)計(jì)中需要改造過(guò)熱器和省煤器，且考慮的數(shù)據(jù)較多。在設(shè)計(jì)中考慮的主要因素有：分離器的直徑、高度、位置，分離器的入口尺寸，分離器的入口煙氣流速，分離器的壓力損失，進(jìn)入分離器的顆粒特性等。 分離器的入口煙氣流速：進(jìn)口風(fēng)速越高，分離效率越高，但運(yùn)行阻力越大。進(jìn)口風(fēng)速過(guò)高，氣流湍流增加以及顆粒反彈加劇，粗顆粒（10m）粉碎細(xì)粉塵增加，二次夾帶嚴(yán)重，使效率降低?？紤]以上因素此次設(shè)計(jì)進(jìn)口風(fēng)速控制在15

12、20m/s。 分離器入口尺寸：分離器入口尺寸決定了進(jìn)口風(fēng)速，進(jìn)口風(fēng)速如果控制在1520m/s，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸，考慮系統(tǒng)阻力的因素，計(jì)算入口尺寸為2000mm700mm 轉(zhuǎn)向煙道及旋風(fēng)筒、中心筒尺寸：這些部位的尺寸與整個(gè)系統(tǒng)的阻力有直接關(guān)系，而且也與分離效率也有很大關(guān)系，旋風(fēng)筒直徑太大分離效率降低，旋風(fēng)筒直徑太小則阻力增加。設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力為8001000pa，考慮結(jié)構(gòu)空間和分離效率，計(jì)算后轉(zhuǎn)向煙道尺寸為2400mm1600mm，旋風(fēng)筒直徑為2250mm，中心筒直徑為1180mm。 改造后的分離效率：按以上數(shù)據(jù)計(jì)算改造后分離效率將達(dá)到90%以上。改造前后鍋爐結(jié)構(gòu)對(duì)照如下：第二項(xiàng) 無(wú)錫UG-75/

13、5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐爐頂改造無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐原設(shè)計(jì)爐頂為磚砌結(jié)構(gòu)，不但損失了一部分受熱面而且易造成爐頂?shù)乃荨８脑旆桨笧椋翰鸪瓉?lái)的磚砌爐頂，設(shè)計(jì)訂制膜式水冷壁爐頂，與原來(lái)爐膛水冷壁焊接構(gòu)成一個(gè)整體。這樣不但增加了受熱面，提高了鍋爐出力，而且增了爐膛的密閉性。第四章 項(xiàng)目施工的計(jì)劃和組織一、施工單位的確定在全國(guó)范圍內(nèi)向具備相應(yīng)資質(zhì)的單位發(fā)放招標(biāo)書(shū)，由具備相應(yīng)施工資質(zhì)的單位進(jìn)行投標(biāo)，由中標(biāo)單位擔(dān)當(dāng)項(xiàng)目的施工。二、施工工期在資金、材料、人員到位的條件下預(yù)計(jì)一臺(tái)爐改造工期為3540天。三、施工的條件由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，供熱能力的增加，預(yù)計(jì)改造的每臺(tái)爐均有至少60天的停

14、爐時(shí)間，因而完全具備施工的時(shí)間。第五章 項(xiàng)目建設(shè)投資預(yù)算一、 設(shè)計(jì)費(fèi)用：15萬(wàn)元二、 單臺(tái)爐改造安裝費(fèi)用: 160萬(wàn)元三、 單臺(tái)爐改造更換相應(yīng)的輔機(jī)費(fèi)用：30萬(wàn)元四、 本次單臺(tái)爐改造的直接材料費(fèi)用：（見(jiàn)表一）材料規(guī)格數(shù)量單位單價(jià)（元）合計(jì)價(jià)格(元)旋風(fēng)筒鋼結(jié)構(gòu)23.55噸10000235500棕剛玉澆注料50噸4658.12232906普通可塑料35噸2136.7574786.25不銹鋼盤(pán)圓6500公斤11.885940耐熱不銹鋼盤(pán)圓6500公斤28.03414017耐熱不銹鋼盤(pán)圓16800公斤28.03422427.2珍珠巖磚7000塊1.087560超輕微珠磚7000塊1.7912530磷

15、酸鹽磚7000塊7.0549350耐火磚5000塊1.5175膠泥25噸4358.97108974.25方木30捆501500密度板35張451575模式壁爐頂3800038000高溫過(guò)熱器6.2噸35000217000低溫過(guò)熱器11.88噸32000377600省煤器10.3銹鋼護(hù)罩3.85噸35000134750珍珠巖50立方74.353717.5石棉絨3000公斤1.544620合計(jì)總金額1697328.2 （表一）五、 項(xiàng)目改造共需投資費(fèi)用： （見(jiàn)表二）項(xiàng)目一臺(tái)爐改造費(fèi)用（萬(wàn)元）三臺(tái)爐改造費(fèi)用（萬(wàn)元）設(shè)計(jì)費(fèi)用1515安裝費(fèi)用160480輔機(jī)費(fèi)用3090直接材料

16、費(fèi)用169.73509.198電除塵180540氣力輸灰120360合計(jì)674.73 1994.19（表二）第六章 項(xiàng)目實(shí)施后的效益分析根據(jù)測(cè)算，改造后鍋爐各項(xiàng)指標(biāo)將大大提高，飛灰含碳量可降低到8%，灰渣含碳量可降低到1.7%左右，噸原煤產(chǎn)汽量提高到5.9噸，效率將達(dá)到80%以上。按每臺(tái)爐每天消耗200 噸標(biāo)煤，熱效率提高約15個(gè)百分點(diǎn)，每年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算，每臺(tái)爐每年可節(jié)煤7500 噸。第七章 項(xiàng)目的實(shí)施一、改造工程的實(shí)施根據(jù)無(wú)錫UG-75/5.3-M3循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能改造方案，2005年，我公司首先在#2爐進(jìn)行改造試驗(yàn)，成功后再在其他爐上推廣。在改造過(guò)程中，除方案中確定的分離系統(tǒng)改造

17、和爐膛改造外，又增加了除塵除灰系統(tǒng)改造。該型鍋爐原來(lái)使用的是水膜除塵器，除塵效率低，造成排煙濃度和黑度不達(dá)標(biāo)。同時(shí)，水膜除塵器使用的是水力輸灰，除塵器收集下來(lái)的飛灰全部用水沖到污水處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)沉淀、加藥澄清處理后，抓斗行車(chē)抓出，汽車(chē)外運(yùn)。由于工藝所限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)污染物排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而且水力輸灰用水量大，占地面積大，容易造成二次污染，飛灰無(wú)法綜合利用。為此，借這次整體改造機(jī)會(huì)，將水膜除塵器更換為靜電除塵器，同時(shí)建設(shè)氣力輸灰系統(tǒng)，收集干灰。改造工程歷時(shí)兩個(gè)多月，鍋爐投運(yùn)后， #2爐帶負(fù)荷能力提高，噸煤產(chǎn)汽量大幅度增加，飛灰含炭量降低20%以上，熱效率明顯提高。針對(duì)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的電除塵器三電場(chǎng)收集的細(xì)

18、灰含炭量超過(guò)了50的問(wèn)題，我公司借鑒煤粉爐上一些先進(jìn)技術(shù)，利用氣流噴射器對(duì)三電場(chǎng)收集下來(lái)的細(xì)灰再送回爐膛二次燃燒，即二次飛灰復(fù)燃，從而達(dá)到降低機(jī)械不完全燃燒損失、提高鍋爐效率的目的。電除塵投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定，除塵效果良好，除塵率達(dá)到99%以上，2#爐排煙濃度、黑度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)每年可節(jié)約沖灰水30萬(wàn)m3。氣力輸灰系統(tǒng)投運(yùn)后，#2爐飛灰實(shí)現(xiàn)了收集、輸送、存放封閉式管理，并可以回收至水泥廠(chǎng)，實(shí)現(xiàn)綜合利用，既減少了二次污染，又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。改造前與改造后主要參數(shù)對(duì)比如下表：參 數(shù)改 造 前改 造 后日期（2003年）4月5月6月7月9月10月11月12月床 溫952968963951930937

19、928926主汽壓力4.834.934.954.9855.115.065.03主汽溫度437440438441442440436440給水溫度135132137135131141138137負(fù) 荷5356646578808177灰渣含炭量3.12.352.212.431.721.331.472.01飛灰含炭量一電場(chǎng)22.3523.0620.1221.446.427.886.926.57二電場(chǎng)32.1737.0130.8832.2212.3713.0115.1114.28三電場(chǎng)52.9450.3349.0650.1318.5516.8820.0619.86排煙溫度8810510910613513

20、8136135O2%13.312.912.712.78.88.78.78.9CO2%6.77.17.27.211.111.311.210.4CO PPM59484645114108111106過(guò)剩系數(shù) %2.792.632.552.541.751.771.781.92噸煤產(chǎn)汽量6.67.47.87.729.639.59.419.32效 率62.268.37271.789.586.587.386.9二、改造項(xiàng)目投資該項(xiàng)目鍋爐本體投資約374萬(wàn)元，電除塵投資180萬(wàn)元，氣力輸灰系統(tǒng)投資120萬(wàn)元，總投資約674萬(wàn)元。三、經(jīng)濟(jì)效益分析1. #2爐經(jīng)過(guò)改造，平均每小時(shí)多帶負(fù)荷15t，按每年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算，可多產(chǎn)汽9萬(wàn)t，這些蒸汽