1、概況
    茂名石化分公司動(dòng)力廠2臺(tái)410Uh循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是茂名石化100萬噸／年乙烯改造的配套項(xiàng)目。主要設(shè)備包括2臺(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐、1臺(tái)40MW雙抽冷凝式汽輪機(jī)和1臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)。鍋爐主燃料為貴州煤，同時(shí)考慮滲燒部分石油焦，為此鍋爐設(shè)計(jì)燃料為100%貴州煤，校核燃料為70%貴州煤+30%石油焦。點(diǎn)火燃料用輕柴油，采用爐內(nèi)添加石灰石進(jìn)行脫硫。燃料通過鐵路運(yùn)輸在卸煤槽卸下，然后通過輸送帶進(jìn)入干煤棚存放，經(jīng)過篩選、破碎，最后通過棧橋輸送到爐前煤倉。CFB鍋爐主要向茂名石化公司100萬噸／年乙烯等化工裝置提供超高壓蒸汽（12.5Mpa/530℃）、高壓蒸汽（4.3Mpa/390℃）、中壓蒸汽（1.7Mpa/290℃）、超高壓鍋爐給水、高壓鍋爐給水。富余的蒸汽將提供給熱電二車間一臺(tái)40MW汽輪發(fā)電機(jī)組和熱電一車間的兩臺(tái)25MW汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
    2臺(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐于2004年4月18日開工建設(shè)。1#CFB鍋爐2005年12月28日試運(yùn)行，2#CFB鍋爐2006年2月28日試運(yùn)行。自鍋爐試運(yùn)行以來，原煤倉經(jīng)常發(fā)生堵煤、搭橋現(xiàn)象，特別是陰雨天，煤的表面水分較高時(shí)更加嚴(yán)重，成為制約裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的最大瓶頸。
2、現(xiàn)狀
    煤前倉的頻繁堵煤，造成了2臺(tái)CFB鍋爐8臺(tái)給煤機(jī)幾乎同時(shí)斷煤，處理恢復(fù)不及時(shí)的，導(dǎo)致鍋爐低溫MFI'保護(hù)動(dòng)作，鍋爐跳停。為平衡鍋爐汽壓，在床溫波動(dòng)情況下，需頻繁啟停放空閥，造成鍋爐啟動(dòng)放空排汽損耗大，鍋爐效率低。表l和表2是煤倉改造前，鍋爐煤倉堵煤和鍋爐放空情況統(tǒng)計(jì)。
3、改造前的原煤倉設(shè)計(jì)簡介
    茂名石化分公司動(dòng)力廠2臺(tái)CFB鍋爐由FosterWheeler公司設(shè)計(jì)、制造，采用棱臺(tái)形四分水、泥鋼混合式結(jié)構(gòu)。煤倉、爐前封閉式皮帶給煤系統(tǒng)，四臺(tái)給煤機(jī)進(jìn)出口均設(shè)氣動(dòng)煤閘閥，并各引一路壓力風(fēng)送入給煤機(jī)防止?fàn)t火反竄。煤倉內(nèi)壁襯2.OOmm厚不銹鋼板，煤倉東西向與水平夾角分別為75.670、84.530、78.690、81.490，南北向與水平夾角分別為73.860、71,150，下部接小煤斗，煤倉上口為7100x3800mm，煤倉出口為900x460mm的矩形截面，高度10.50米，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，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。
    改造前采用的防堵措施：煤倉東西方位上各設(shè)置一臺(tái)疏松機(jī)，北方位上各安裝一臺(tái)空氣炮。原煤倉設(shè)計(jì)示意圖見圖1。
4、原煤倉堵煤原因分析
    ①原煤倉設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分析
原煤倉呈棱臺(tái)形，上口大，下口小，高徑比太大。物料自上而下靠自重下落。下落的物料由于在方形容器內(nèi)流動(dòng)，故愈向下流動(dòng)，面積愈小，對(duì)物料本身就形成擠壓，摩擦系數(shù)增加是造成堵塞的主要原因。
    ②給煤機(jī)內(nèi)部壓力平衡的分析
    因?yàn)镃FB鍋爐的給煤機(jī)為壓力式，為防止?fàn)t膛熱煙氣倒灌，給煤機(jī)采用一次風(fēng)進(jìn)行密封，壓力為2-4kPa，在煤斗內(nèi)會(huì)形成上托力，抵消了煤斗原煤的部分下滑力，這也是形成堵煤的因素之一。
    ③煤的表面水分問題的分析
    樣煤的表面水分設(shè)計(jì)為8.46%，此含水量在茂名地區(qū)屬于正常含水量。設(shè)計(jì)要求貯煤場必須全部設(shè)置干煤棚，防止煤在貯存期間雨水的浸入。茂名分公司動(dòng)力廠CFB鍋爐干煤棚分南、北千煤棚，煤棚全長156米，寬33米。由于壓縮投資，原設(shè)計(jì)煤棚只蓋了78米，因此，部分原煤露天存放或被雨淋濕，也是形成堵煤的原因之一。
    ④燃煤粒徑問題的分析
    原煤粒徑的大小，也會(huì)造成煤倉堵煤。因?yàn)槊毫６冗^細(xì)，煤粒之間相互作用增大，加速了煤在煤倉搭橋及板結(jié)。對(duì)2006年6、7月份人廠原煤的粒度統(tǒng)計(jì)見表3。
    從表3可見，入廠煤粒度小于0.45mm的平均比例為28.2%，為人爐煤粒度要求上限的1.82倍。粒度偏小的原煤再經(jīng)過破碎機(jī)的破碎擠壓后，煤粒度就會(huì)變得更細(xì)，可見，入廠煤粒徑偏小，增加了堵煤的機(jī)率。
    ⑤解決問題的方向
    通過對(duì)影響原煤倉堵煤的因素分析，燃煤粒徑，從工藝系統(tǒng)及供應(yīng)等因素考慮，進(jìn)一步采取措施較困難。燃煤表面水分的改進(jìn)，可采取補(bǔ)齊干煤棚的屋面來解決，項(xiàng)目已列入公司技改計(jì)劃。鍋爐廠家不同意改造落煤管工藝流程，因此改造的重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)原煤倉結(jié)構(gòu)的改進(jìn)上，如減少煤斗壁的阻力、增加煤的流動(dòng)性、加大出口煤斗的尺寸等。東糖電廠等單位原煤倉的改造，證明此方向是可行的，可取得較好的效果。
5、改造的措施及效果
    (1)改造措施
    經(jīng)過調(diào)研和分析，對(duì)2臺(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐煤倉輪換進(jìn)行了改造。改造的措施如下。
    ①在原煤倉標(biāo)高26米處截除原煤倉下部分，改成喇叭段，增設(shè)二級(jí)緩沖煤斗�？紤]到原煤的腐蝕性以及增加原煤流動(dòng)性，決定在喇叭段、二級(jí)緩沖斗內(nèi)壁上內(nèi)襯5mm厚不銹鋼板。
    ②增大給煤機(jī)入料口的尺寸。給煤機(jī)人口尺寸由原來的900mmx460mm增大到1200mmx800mm。另外，由于煤斗下料中心發(fā)生位移，給煤機(jī)入口皮帶托輥數(shù)量，由3根增加到5根。
    ③煤倉內(nèi)混凝土表面全部刷環(huán)氧樹脂涂層防牯處理，增加原煤人口處流動(dòng)性。
    ④拆除給煤機(jī)入口氣動(dòng)閘門，更換為插桿閥。
    ⑤重新安裝75L型空氣炮，保證每臺(tái)給煤機(jī)煤倉南北方位有2臺(tái)空氣炮，并調(diào)整了空氣炮出氣咀角度，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一氣源，遠(yuǎn)程控制。
    ⑥疏松機(jī)材質(zhì)全部更換為不銹鋼，確保運(yùn)行中不出現(xiàn)折斷現(xiàn)象。
    改造后的原煤倉示意圖見圖2。
    (2)改造后的效果
    改造后的1#、2#CFB鍋爐堵煤現(xiàn)象大大地改善，特別是對(duì)水份比較大的燃煤效果更加顯著，堵煤只是偶爾現(xiàn)象，可以保持煤斗較長時(shí)間不堵煤。鍋爐放空量也大大降低，同時(shí)改變了CFB鍋爐不能全燒原煤的現(xiàn)狀。改造取得了預(yù)期目標(biāo)。
①造后堵煤次數(shù)和放空量
改造后堵煤次數(shù)和放空量統(tǒng)計(jì)分別見表4和表5。
②經(jīng)濟(jì)效益煤倉改造后，鍋爐啟動(dòng)放空量由原來的18.5噸／小時(shí)下降為2.47噸／小時(shí)，節(jié)約蒸汽16.03噸／小時(shí)，按鍋爐一年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)，每噸蒸汽成本100元計(jì)算，一年可節(jié)約蒸汽成本近1300萬元。
   ③社會(huì)效益
   2臺(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐煤倉的成功改造，大大地提高了CFB鍋爐運(yùn)行可靠性，為茂名石化分公司動(dòng)力廠2006年全年實(shí)現(xiàn)節(jié)油20萬噸，直接創(chuàng)造效益2.08億元做出了積極貢獻(xiàn)。也為2007年煉油項(xiàng)目CFB鍋爐的設(shè)計(jì)選型提供了有益參考。
6、結(jié)束語
    茂名石化分公司動(dòng)力廠2臺(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐長周期運(yùn)行，表明原煤倉的改造是成功的，可以得出以下結(jié)論。
    ①煤倉線型應(yīng)盡量采用等截面變化率的雙曲線或近似雙曲線煤斗。
    ②給煤機(jī)人料口的尺寸應(yīng)盡量放大。
    ③在給煤機(jī)上部設(shè)置敞開的緩沖煤斗，直接通煤效果更好。
    ④在緩沖煤斗上各安裝。2臺(tái)疏松機(jī)或振打器，提高通煤效果。
    ⑤建議大型循環(huán)流化床鍋爐的煤倉內(nèi)襯設(shè)計(jì)時(shí)采用耐磨金屬板，厚度不小于5mm，煤倉與內(nèi)襯板采用塞焊，焊點(diǎn)處應(yīng)磨平修正，以減少內(nèi)襯板變形、脫落等缺陷，增加煤的流動(dòng)速度。
    ⑥建議大型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)增設(shè)給煤機(jī)出口氣力密封裝置，壓住爐煙反竄，消除或減小給煤機(jī)內(nèi)部密封壓力，以增加煤斗燃煤的下滑速度。
    ⑦建議原煤倉設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)縮小有效容積，上煤總量最好按鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行所需5-6小時(shí)考慮，也就是。“勤上煤，少上煤”的原則。