引  言
    某礦務(wù)局自備電廠原有兩臺(tái)65t/h煤粉鍋爐，在上世紀(jì)90年代初投產(chǎn)建成，由于我國(guó)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高和國(guó)家能源政策的調(diào)整，該鍋爐被列為我國(guó)2000年初必須關(guān)停的對(duì)象。為了最大限度地利用資源，節(jié)省投資，該鍋爐在1999年進(jìn)行了循環(huán)流化床燃燒工程的改造設(shè)計(jì)。
    原煤粉鍋爐型號(hào)為BG - 65/39 -M，自然循環(huán)，Ⅱ型布置，前吊后支結(jié)構(gòu)，由北京鍋爐廠設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱巴威公司）設(shè)計(jì)和實(shí)施，在保留原布置方式、鍋筒及過(guò)熱器、鋼結(jié)構(gòu)不變的情況下，將爐膛、燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并將相關(guān)部件和尾部受熱面做適當(dāng)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(shè)計(jì)
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(gòu)，下部為重型爐墻，為支承結(jié)構(gòu)，而爐膛中部為密封結(jié)構(gòu)。爐膛底部布置了三個(gè)彼此獨(dú)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(fēng)面設(shè)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(gè)啟動(dòng)燃燒器，二次風(fēng)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(shè)計(jì)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(gè)回路，把去掉的回路改作為側(cè)包墻。
     三門(mén)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(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，如下圖所示：1.1.2過(guò)熱器、減溫器
  高溫過(guò)熱器保持不變，但減少了低溫過(guò)熱器管的圈數(shù)，并將其人口集箱的位置前移，加長(zhǎng)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(jí)布置改為單級(jí)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(yīng)的中間集箱。增加了省煤器頂部護(hù)板，在省煤器的迎風(fēng)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(yù)熱器
  空氣預(yù)熱器由雙級(jí)布置改為單級(jí)布置，只保留下級(jí)空氣預(yù)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(shè)了埋管并對(duì)水冷壁作了改動(dòng)，相應(yīng)地增減了頂部連接管和供水管。
1.1.6增設(shè)灰分離循環(huán)系統(tǒng)
    鍋爐改造增設(shè)了二級(jí)分離，內(nèi)循環(huán)加外循環(huán)系統(tǒng)。其中，一級(jí)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(cuò)列布置在爐膛出口處。二級(jí)分離器采用兩個(gè)下排氣式旋風(fēng)分離器，同樣懸吊在頂板上，布置在鍋爐轉(zhuǎn)向處。經(jīng)一級(jí)分離器分離下來(lái)的物料，沿后水冷壁靠重力下降進(jìn)入到爐膛，進(jìn)行爐內(nèi)循環(huán)。未被槽型分離器分離的較細(xì)的固體顆粒，由二級(jí)分離器分離后經(jīng)兩個(gè)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(fēng)系統(tǒng)的改造
    改造后的一、二次風(fēng)以及播煤風(fēng)、回灰風(fēng)和冷卻風(fēng)等均來(lái)自同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量根據(jù)燃燒所需的比例進(jìn)行分配，風(fēng)壓按燃燒要求進(jìn)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(shè)了三個(gè)給煤裝置，在底部增設(shè)了三個(gè)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(fēng)分離裝置而進(jìn)行了加強(qiáng)。護(hù)板由于去掉了凝渣管和轉(zhuǎn)向室，改動(dòng)較大。而平臺(tái)扶梯和剛性梁則根據(jù)鍋爐的變化做了相應(yīng)的改動(dòng)。
    在側(cè)墻上設(shè)置了兩個(gè)自動(dòng)點(diǎn)火油槍，作為鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)使用。
    根據(jù)流化床鍋爐自吹灰能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，去掉了過(guò)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(shè)施和系統(tǒng)的改造
    根據(jù)鍋爐的改造方案，設(shè)計(jì)單位也對(duì)原電廠的舊設(shè)施、設(shè)備進(jìn)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(guān)的設(shè)備。熱風(fēng)道由于系統(tǒng)及接入口位置變化較大，實(shí)際也全部拆除。原煙道和冷風(fēng)道根據(jù)實(shí)際情況利用了一部分；
    b．將原煤倉(cāng)和粉倉(cāng)經(jīng)核算后，均作為改造后的煤倉(cāng)共同使用。并再增設(shè)一渣倉(cāng)；
    c．根據(jù)改造后的情況，重新設(shè)計(jì)了鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、皮帶稱重式給煤機(jī)以及篩分、除渣設(shè)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(dòng)很小；
    e．土建工程沒(méi)有大的改動(dòng)，根據(jù)需要對(duì)部分設(shè)施進(jìn)行了加固，拆除和增設(shè)了部分設(shè)備基礎(chǔ)。
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(biāo)見(jiàn)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(méi)有改變。這樣，既保證了鍋爐燃燒與排放符合有關(guān)要求，又可以使全廠汽機(jī)及熱力系統(tǒng)保持基本不變，大大節(jié)省了改造的費(fèi)用；
    b．這種小型鍋爐改為循環(huán)流化床燃燒時(shí)，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(fēng)機(jī)功率也愈高，造成爐膛上部受熱面磨損的程度也愈嚴(yán)重。對(duì)于舊爐改造，投資有限，自控程度不高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，使鍋爐能夠長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)滿發(fā)是主要出發(fā)點(diǎn)，所以采用低倍率循環(huán)流化床燃燒方式是較為經(jīng)濟(jì)、合理的方式；
    c．在鍋爐改造時(shí)應(yīng)特別注意受熱面的防磨和鍋爐的密封問(wèn)題。磨損問(wèn)題直接影響到鍋爐能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行。在本例中，對(duì)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(wèn)題如果處理不好，大量煙氣外漏，會(huì)造成鍋爐房的環(huán)境嚴(yán)重污染。在本例中，北京巴威公司大量采用了美國(guó)BABCOCK＆WILCOX公司的爐頂密封技術(shù)，同時(shí)，對(duì)空氣預(yù)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(jí)燃燒吸取了煤粉爐的特點(diǎn)，部分熱風(fēng)作力二次風(fēng)送人爐內(nèi)，使進(jìn)入稀相區(qū)的細(xì)煤粒及可燃?xì)怏w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(shè)計(jì)的獨(dú)到之處。它是在引進(jìn)與消化美國(guó)BABOOCK &WILCOX公司試驗(yàn)研究成果和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
    1)使得鍋爐整體設(shè)計(jì)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(yùn)速度，便于分離器維修，且降低了分離器的熱損失；
    3)進(jìn)入槽型分離器的煙速低而且均勻，把分離器磨損問(wèn)題降到最低點(diǎn)；
    4)配合灰斗，回料控制閥可進(jìn)行物料控制。
    對(duì)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(shè)計(jì)上，由于是改造項(xiàng)目，投資不大，在符合環(huán)保要求及保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，應(yīng)認(rèn)真校核原有的系統(tǒng)，充分利用原有的設(shè)施、設(shè)備，以便最大限度的節(jié)省投資，實(shí)現(xiàn)改造效益的最大化。
3、結(jié)束語(yǔ)
    本例中所采用的改造方法具有投資小，工期短，見(jiàn)效快的特點(diǎn)，它是小型煤粉鍋爐進(jìn)行循環(huán)流化床燃燒改造的一種切實(shí)有效的方法。