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      略談石油鍋爐改造的探討

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      略談石油鍋爐改造的探討

      1燃料

      由于乙焦密度高,進入爐膛后燃燒基本是平直的,而干氣密度較液體燃料輕很多,爐膛煙氣出口在爐膛后側上部,由于煙囪拔風效應,故干氣燃料總是飄向爐膛上部燃燒。同時,乙焦進入爐膛前,已被預加熱到150~160℃,而干氣則以常溫狀態進入爐膛燃燒,兩者相比,干氣著火時間相對延遲,致使干氣燃燒后溫度場后移,造成爐膛輻射換熱量減少,對流換熱量增加,排煙溫度相應提高[1]。根據相關經驗,氣體燃料燃燒后排煙溫度一般比液體燃料高15~18K,在其他損失不變的情況下,由于排煙熱的損失,鍋爐效率會降低超過1%。單臺燒嘴最多可摻燒1500m3/h干氣,每臺鍋爐有6個燒嘴,所以單臺鍋爐可摻燒9000m3/h干氣,干氣低位發熱值36.1MJ/m3,計算出單臺鍋爐燒干氣最大可提供熱量為325GJ/h。乙焦低位發熱值40.6GJ/m3,以乙焦供給量12.5t/h計,單臺鍋爐燒乙焦最大可提供熱量為508GJ/h。由于燃燒干氣提供給鍋爐受熱面總的熱量相對較少,在鍋爐本體不作改動的情況下,要保障過熱蒸汽品質、過熱器強度和鍋爐安全性,摻氣量會受到一定限制。根據相關鍋爐改造的經驗,在70%摻氣和30%燒油的工況下,達到摻氣極限負荷。即在單燒氣的情況下,鍋爐出力可達到70%,即100~110t/h(如需進一步提高出力,再投用部分油槍即可),鍋爐部分油氣混燒時鍋爐運行負荷不低于改造前鍋爐的運行負荷。

      2過熱器開工

      1級、2級組成,2級過熱器的材質為STBA24S,屬于合金鋼材料,使用溫度可達到580℃,已能滿足使用要求。而1級過熱器的材質為碳鋼和兩種規格的合金鋼,1級過熱器由60組蛇型管排(管屏)組成,每組管排有8根爐管,外形尺寸為572mm×7000mm,由3種規格材質的爐管組成,管內蒸汽溫度由低溫向高溫排列,材質依次提高,低溫段前5根是STB42S材質,中間2根是STBA12S,最后一根出口管的材料是STBA22S。對1級過熱器管進行強度校核,根據鍋爐強度計算公式,壁厚t=pd200s+p+0.005d式中:p為鍋爐最大工作壓力,MPa;d為一級過熱器管管子外徑,mm;t為管壁實際厚度,mm;s為允許拉伸應力,kg/mm2。3種材料的過熱器管壁厚計算結果如下:1級過熱器管束(前5根管子)的壁厚為4.51mm,其材質為STB42S,相當于我國的20G;中間2根的壁厚為4.26mm,材質為TBA12S,相當于我國的15MoG;最后1根的壁厚為4.08mm,材質為STBA22S材料,相當于我國的12Cr1MoVG。根據《JISB8201陸用鋼制鍋爐的構造》規范鋼材許用應力表,STB42S的使用溫度在450℃以下,STBA12S在500℃以下,STBA22S在550℃以下。不考慮腐蝕和磨損,根據強度公式計算出3種規格的材料在極限應力下的溫度為:STB42S材料極限金屬溫度425℃,減去40K的壁厚溫差,相應的蒸汽溫度極限值為385℃;STBA12S的材料金屬溫度475℃,相應的蒸汽溫度在445℃;STBA22S材料金屬溫度在532℃,相應的蒸汽溫度在502℃。開工鍋爐在日常的使用中,以B爐為例:鍋爐在檢修后運行一段時間,1級過熱器的蒸汽溫度分別如下:在鍋爐負荷為103t/h時,蒸汽溫度為450℃,O2的體積分數為2.70%;在鍋爐負荷為120t/h時,蒸汽溫度為457℃,O2的體積分數為2.72%;在鍋爐負荷為130t/h時,蒸汽溫度為460℃,O2的體積分數為2.70%。顯然1級過熱器的蒸汽溫度已超設計數據,鍋爐如果改燒干氣,1級過熱器肯定超溫。據此認為:鍋爐如果要摻燒干氣,1級過熱器必須升級材質,應改為與STBA22S相當的材料12Cr1MoVG。

      作者:諸國民單位:中國石化上海石油化工股份有限公司

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