Описание плана модернизации малых и средних котлов с циркуляционной пылевой камерой для увеличения их производительности

Thread Content

У котла с циркуляционной пылевой камерой мощностью 15 т/ч, находящегося на одном из бумажных заводов в провинции Фуцзянь, существуют проблемы: недостаточная мощность котла, низкая температура перегретого пара и высокая температура отходящих газов. Для решения этих проблем были проведены модификации котла, что принесло хорошие результаты. Ниже приводится описание плана модификаций и характеристик работы котла. I. Общие сведения о проекте На электростанции одной из бумажных компаний в провинции Фуцзянь установлен котел с циркуляционной пылевой камерой мощностью 15 т/ч вместе с турбогенератором мощностью 1,5 МВт. Котел произведен на одном из заводов в провинции Хунань; это котел с низким коэффициентом использования, работающий при средней температуре и давлении. У котла один котельный барабан, водяные радиаторы с естественной циркуляцией воды. В котле имеется разделитель высокой температуры с клапаном для возврата материала. В задней части котла расположены два перегревателя, три экономайзера и один предварительный нагреватель воздуха. Корпус котла, разделитель и задняя часть дымохода имеют прочную конструкцию. Котел работает на бесдымном угле из Лунъяня; низкая теплотворная способность этого угля составляет примерно 4800 ккал/кг. С момента начала его эксплуатации существуют следующие проблемы: 1) мощность котла не достигает номинального значения, что не позволяет обеспечить потребности в паре для производства бумаги; максимальная мощность котла составляет около 10 т/ч, при этом температура в камере сгорания превышает 1000°C. 2. Температура перегретого пара слишком низкая; при отсутствии использования воды для охлаждения температура основного пара составляет всего около 380°C. Это препятствует запуску турбогенераторной установки, что серьезно снижает ее тепловую эффективность и экономическую выгоду для предприятия. 3. Температура дымовых газов достигает 220°C, из-за чего мешки фильтров часто сгорают. Для решения вышеуказанных проблем и повышения коэффициента использования установки, а также общей тепловой эффективности, пользователь решил провести полную модернизацию котла. II. Принципы и подходы к реконструкции 1. Реконструкция осуществляется в соответствии с принципами безопасности и надежности, высокой эффективности, экономичности и экологичности, то есть при условии сохранения мощности и характеристик котла максимально используются существующие элементы системы и конструктивные части устройства. 2. Котел работает в одиночном режиме, запасного котла нет, а в окрестностях завода также отсутствуют другие источники тепла. Реконструкция котла означает простой всего завода, поэтому при разработке плана реконструкции необходимо учитывать возможность максимального сокращения сроков работ. 3. Исходная котельная представляла собой котел с циркулирующим пыловым слоем низкой производительности, с тяжелыми стенками котла; он был расположен внутри здания. Учитывая факторы, связанные с местом размещения, инвестициями и сроками строительства, при реконструкции был снова выбран котел низкой производительности. Высота исходного котла осталась прежней. Была использована существующая крыша котла, сепаратор, верхняя часть камеры сгорания и система трубопроводов; при этом была полностью переработана система сгорания. Также была оптимизирована конструкция задних частей котла для решения проблем недостаточной мощности, низкой температуры пара и высокой температуры дымовых газов. III. Конкретные меры по трансформации
1. Нижняя часть камеры сгорания преобразуется в конструкцию с разницей высот, при этом модифицируются нижняя часть камеры сгорания и система распределения воздуха. Площадь основного слоя составляет 2,24 м², площадь вспомогательного слоя — 3,92 м². Площадь пластин для распределения воздуха увеличивается с 3,8 м² до 6,16 м². Под вспомогательной кроватью установлено 22 трубопровода, площадь составляет примерно 21 кв. м. Основная цель изменений — оптимизировать процесс сгорания топлива в котле на основе существующей конструкции камеры сгорания. Это позволяет сохранить мощность котла при одновременном повышении эффективности сгорания. Кроме того, размещение труб на участках с высокой высотой, мелким размером частиц и низкой скоростью флюидизации помогает решить проблему износа труб, характерную для котлов с низким коэффициентом использования. 2. Соответствующие водопроводные и пароводяные трубы регулируются в соответствии с требованиями к изменению конструкции ； 3. Учитывая, что увеличение высоты камеры сгорания требует значительных затрат, длительного времени на монтаж, а также необходимости замены всего огнеупорного материала, при этом эффективность работы котла увеличивается лишь незначительно, общая экономическая целесообразность такого решения невысока. К тому же, по расчетам, исходные размеры камеры сгорания уже позволяют обеспечить мощность котла в 15 тонн. Поэтому в данном варианте камеру сгорания увеличивать не будем, а разделитель также не требует корректировки ； 4. Количество рядов высокотемпературных перегревателей увеличено с 7 до 11; диаметр труб изменен на Φ32*3,5 для соответствия требованиям к скорости потока и параметрам пара ； 5. Количество труб в низкотемпературном перегревателе увеличено с 10 до 14; диаметр труб изменен на 32*3,5 для соответствия требованиям к скорости потока и параметрам пара. Все коллекторы, входящие и выходящие из перегревателя, а также коллектор для снижения температуры заменены; для снижения температуры используется панельный редуктор температуры ； 6. Количество сегментов высокотемпературных элементов увеличено с 16 до 22 ； Между котлами с низкой и средней температурой работы установлен переходный коллектор для удобства технического обслуживания; количество трубных элементов сокращено с 24 до 22 в целях снижения скорости потока дымовых газов ； 8. В предварительном нагревателе используется конструкция с независимыми трубными коробками для первичного и вторичного воздуха; общая высота трубных коробок увеличивается на 35%. Трубы расположены таким образом, чтобы обеспечить герметичность при одновременном увеличении площади поверхности для теплообмена и эффективности этого процесса. На первичный воздух приходится 40%, а на вторичный — 60%. Характеристики труб и их расположение остаются прежними. 9. Вместо L-образного возвратного устройства используется U-образное, что облегчает контроль за процессом возврата материала. 10. В котле используется бесдымный уголь из Лунъяня, который имеет высокое содержание тонкого порошка и плохо сгорает. Поэтому способ подачи угля был изменен на подачу под давлением с помощью спирального устройства в зону плотного потока в основной камере котла. Это позволяет увеличить время пребывания угля в котле и обеспечить эффективное сгорание. 11. Для соответствия требованиям к конфигурации дифференциальной камеры котлу необходимо добавить ещё один вентилятор в качестве первичного вентилятора (объем потока воздуха — 9000 м³/ч, полное давление — 13500 Па); существующий вентилятор будет использоваться в качестве вторичного вентилятора, а вентилятор для отвода воздуха останется в прежнем использовании. IV. Рабочие характеристики после реконструкции
Реконструкция котла началась в середине августа 2018 года, а была завершена в начале октября того же года. Котел был введен в эксплуатацию 3 января 2019 года (эксплуатация была отложена из-за планов производства клиента). В целом, котел работает стабильно. Характеристики его работы после технической модернизации следующие: 1) Производительность котла по выработке пара составляет 15 т/ч; при такой нагрузке котел может работать стабильно и безопасно в течение длительного времени. Температура в камере сгорания поддерживается на уровне примерно 950°C. 2. Температура перегретого пара достигает заданного уровня в 450°C, а объем воды, используемой для охлаждения, находится в допустимых пределах. Это обеспечивает соответствие параметрам пара, поступающего в турбину, что способствует повышению общей тепловой эффективности установки. 3. Температура дымовых газов при номинальной нагрузке составляет примерно 158°C, что соответствует требованиям проекта. 4. Для котла требуется зажигание только основного камня; площадь камня для зажигания уменьшилась по сравнению с предыдущей конфигурацией, **что сокращает время зажигания и экономит затраты на топливо для зажигания. 5. Содержание углерода в шлаке снизилось по сравнению с периодом до реконструкции, что в основном обусловлено внедрением системы горения с разной скоростью потока газа в верхней и нижней частях печи; это способствовало усилению внутреннего циркуляции и увеличению времени пребывания материала внутри печи. 6. Поскольку трубопроводы расположены в вспомогательном бункере, у угля, поступающего в котел, высокая теплотворная способность и низкий содержание золы; поэтому при запуске котла увеличение нагрузки происходит медленно. Рекомендуется до зажигания как можно больше загрузить вспомогательный бункер. Во время зажигания следует использовать уголь с более низкой теплотворной способностью. Это позволит после запуска вспомогательного бункера быстро увеличить дифференциальное давление в слое угля и сократить время на увеличение нагрузки. V. Заключение. Согласно сравнительному анализу данных о работе котла до и после реконструкции, его мощность, параметры пара и температура выхлопных газов соответствуют проектным требованиям. После ввода в эксплуатацию турбины было обеспечено эффективное использование тепловой энергии пара, что принесло компании значительную выгоду. Таким образом, цели реконструкции с целью увеличения мощности были достигнуты.