当前，我国大力提倡建设资源节约型、环境保护型社会，实现可持续发展。锅炉节能改造、降低成本已成为热电企业在市场经济中立足的基础。我公司（以下简称公司）依靠科技创新和技术进步，对燃用福建无烟煤的２台７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉（内部编号３号４号锅炉）实施综合节能改造，采用水处理工艺改造、减温器改造、回收利用锅炉启停期间排汽、风帽改型、回料灰放至尾部烟道、改造二次风、安装冷渣器、应用全自动燃烧优化控制系统（ＢＣＳ）等多项综合节能改造措施，显着提高了锅炉运行的安全可靠性和经济合理性，增强了热电企业的核心竞争力。本文介绍我公司７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉综合节能改造的内容及其节能减排效果，供同行参考。

锅炉节能改造措施及效果

　　1、水处理工艺由一级除盐改为二级除盐公司２台７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉和２台６ＭＷ新型背压机组为中温中压参数，供热量大且冷凝水不回收，水源取自市政自来水，采用一级除盐的离子交换水处理方式，化学水处理工艺流程见图１。正常情况下，单母管制的各制水设备并列运行，水泵为二运一备或者一运一备。多年运行实践表明，除盐水ＳｉＯ２浓度小于１０μｇ／Ｌ时，锅炉排污率控制在０．５％～１．０％即可保证炉水与蒸汽品质；当除盐水ＳｉＯ２浓度大于１０μｇ／Ｌ且上升时，炉水ＳｉＯ浓度、蒸汽ＳｉＯ含量随之上升，造成水渣较多，可能造成炉水与蒸汽品质不符合要求，其杂质含量也可能超过限量要求，危及锅炉与汽轮机的安全运行。增大锅炉排污率虽然排掉了高浓度盐分及水渣，可降低ＳｉＯ２值满足炉水水质要求，且锅炉连排水经节流后送入连排扩容器，由于其压力突然降低而扩容蒸发，其中２９．５４％闪蒸为可利用蒸汽进入大气式除氧器，其余部分排入定排扩容器后排至全厂污水系统统一送至工业区污水处理厂，但这会损失大量的热量和优质的除盐水，导致锅炉效率下降。

　　为减小锅炉排污率和提高蒸汽品质之间的矛盾，公司加强化学技术监督工作，采取加测炉水电导率和含硅量调整磷酸根控制要求、将蒸汽硅纳入运行监督范围、建立铁分析项目初步准确掌握水汽系统铁含量分布等措施，多年来除盐水合格率均为１００％、全厂水汽合格率在９９．９％以上，原则上２台７５ｔ／ｈ锅炉的连排水率控制在３％以内。

　　为减少锅炉连排水的热量损失和水量损失，在比较分析反渗透处理工艺和离子交换处理工艺的优缺点（见表１）后，通过技术经济比较后认为２种工艺均能满足要求。结合现场实际情况，本着技术可行、运行可靠、节约投资并与现有制水系统配套一致的原则，确定采用离子交换水处理工艺。对１台Φ２５００ｍｍ混合离子交换器和２台Φ２０００ｍｍ混合离子交换器进行技术性、经济性、可靠性等比较分析，认为２套方案均能满足要求。但是受场地限制，１台Φ２５００ｍｍ混合离子交换器的通道非常狭窄，并存在混合离子交换器失效停运时，一级除盐水进入除盐水箱，水质较难保证达到二级除盐水标准的要求；当除盐水储存量小时不利于混合离子交换器的化学交换。而２台Φ２０００ｍｍ混合离子交换器能满足生产需要，正常运行可以做到一用一备，能更好地稳定在二级除盐水出水水质，虽然投资高出约２０万元，从水质控制角度２台方案优于１台方案，且运行费用相当。经过与设计院反复论证，最终选择增设２台Φ２０００ｍｍ混合离子交换器的技术改造方案。公司投资８０多万元，在现有阴离子交换器后增设２套Φ２０００ｍｍ混合离子交换器（单台额定出力１５７ｔ／ｈ，最大出力１８８ｔ／ｈ，一用一备），使除盐水质稳定在二级除盐水标准（见表２），满足《ＧＢ／Ｔ１２１４５－２０１６火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》和《ＤＬ／Ｔ２４６－２０１５化学监督导则》等有关标准要求，可降低锅炉排污率，减少热能损失和水资源损失；同时，避免在阳、阴离子交换器失效而监督不及时导致发生短时间的出水水质恶化现象，对除盐水水质起到保护作用。据悉，这是国内首家在中温中压参数热电厂中设立二级除盐设备。

表１ 反渗透处理工艺和离子交换处理工艺性能比较分析表

表２ 一级除盐水与二级除盐水的出水品质对比表

　　经过一段时间的摸索，在加强定期排污工作的同时停止锅炉连续排污，２台７５ｔ／ｈ锅炉可减少４．２ｔ／ｈ连排水。同时，将原来炉内水添加ＮａＰＯ４控制磷酸根浓度为５～１５ｍｇ／Ｌ处理工艺，改成控制磷酸根浓度小于８ｍｇ／Ｌ、辅以ＮａＯＨ处理的低磷酸盐处理工艺，从机理上保证了炉内水处理工况的安全性、合理性、可靠性。经综合分析，改造后可节水４０４１２ｔ／ａ，节标煤５２１．４ｔ／ａ（每年回收热量１６１４０．１ＧＪ，折合标煤６５９．５ｔ／ａ；无排污水闪蒸，需要汽机多抽气来补充除氧器需要的这部分热量，在多发电９３７．５ＭＷ·ｈ／ａ的同时多消耗１３８．１ｔ／ａ标煤），多上网电量１０６０．２ＭＷ·ｈ／ａ（据统计制作１ｔ除盐水耗电０．６０４ｋＷ·ｈ，输送１ｔ除盐水耗电０．２１０ｋＷ·ｈ，给水泵耗电２．５２５ｋＷ·ｈ才能将１ｔ给水送到锅炉，则减少１ｔ连排水可节电２．３５３ｋＷ·ｈ；同时混合离子交换器运行增加制二级除盐水系统耗电０．１０ｋＷ·ｈ／ｔ，合计节电１２２．７ＭＷ·ｈ／ａ），节约纯酸０．７９ｔ／ａ、纯碱０．８６ｔ／ａ（制作１ｔ一级除盐水量需要１．１０ｔ自来水、５８８ｇ纯酸、９２７ｇ纯碱，减少了酸碱消耗；同时，混合离子交换器再生需要消耗酸碱，计算得出二级除盐水的混合离子交换器酸耗５．６３ｇ／ｔ和碱耗６．１５ｇ／ｔ）、节约磷酸三钠０．４５ｔ／ａ；多耗氢氧化钠５６．４ｋｇ／ａ，多补充０．２０ｔ阳树脂、０．３６ｔ阴树脂。

　　2、面式减温器改造为喷水减温器每台７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉配置１台外径为４２６ｍｍ的面式减温器，减温幅度为２２℃，减温焓降５６．５ｋＪ／ｋｇ。３号锅炉调试期间，燃用设计煤种龙岩无烟煤（见表３），随着回料量的增加，锅炉出力超过６０ｔ／ｈ时，炉膛出口烟温逐渐上升到８００℃（额定负荷时设计炉膛出口烟温为８２０℃）以上，即使减温水全开仍出现过热蒸汽超温现象。根据锅炉厂的修改意见，割除１排（共４排）７５．２ｍ２低温过热器管，占低温过热器总面积的２４．５％，过热蒸汽温度保持正常，即使出力达到８０ｔ／ｈ时，也不会出现过热蒸汽超温现象。４号锅炉则直接去除２４．５％低温过热器面积后安装。２００８年以后主要燃用校核煤种天湖山无烟煤，在锅炉出力低于６５ｔ／ｈ时，出现过热蒸汽温度偏低现象，即使减温水全关过热蒸汽温度仍在４２０℃左右。

表３ 设计煤种、校核煤种与日常燃用煤的煤质分析

　　在水处理系统增设混合离子交换器后，水质能稳定达到二级除盐水标准（见表２），满足了喷水式减温器的要求，特将面式减温器改造为喷水式减温器。改造时，拆除面式减温器，在其位置增设低温过热器出口集箱和高温过热器入口集箱，增设Φ２７３ｍｍ×２０ｍｍ的喷水减温器（额定负荷７５ｔ／ｈ、额定参数３．８２ＭＰａ／４５０℃时，按减温幅度４５℃设计，减温水量为３５３２ｋｇ／ｈ），并恢复原割除的低温过热器面积。低温过热器出口的过热蒸汽经出口集箱进入喷水减温器，经减温后的蒸汽流向高温过热入口集箱进入高温过热器。这是福建省首家、国内率先将中温中压参数的７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉面式减温器改造为喷水式减温器，达到了国内先进水平，在福建省内处于领先水平。

　　锅炉节能改造后，方便气温调节和运行操作，可避免主蒸汽超温，确保机组安全；优化锅炉运行，使煤炭燃烧达到更佳的效果，显着提高锅炉运行的经济性，增强了供热企业的核心竞争力。经对比改造前后的运行数据并计算，可提高锅炉运行热效率０．４０％～０．８０％，取平均值计算每年可节省标煤１３３５ｔ，减排２５．２８ｔＳＯ２、１３．７０ｔＮＯｘ、５．７９ｔ粉尘、２２７７．１ｔＣＯ２，节能效果和社会效益均十分显着。

　　3、回收利用ＣＦＢ锅炉启停过程及压火期间排汽由于ＣＦＢ锅炉采用母管制运行和汽轮机采用定压启动运行方式，在锅炉启动、停运过程和压火备用、压火启动、压火期间需持续较长时间的开启对空排气阀使过热器得到足够的冷却，并开启锅炉主蒸汽管道的电动隔离阀和手动隔离阀前疏水阀对蒸汽管道进行暖管，不仅浪费大量的热能和介质，而且排汽噪音影响周边环境（虽然对空排气阀安装了消音器），还存在过热器超温的安全隐患。

　　经分析，ＣＦＢ锅炉启停过程及压火期间排汽品质优于热网供热蒸汽，为此对主蒸汽系统进行优化改造，充分利用了现有减温减压器等设备，将这些排汽送至热网利用。改造内容包括：在３号４号锅炉主蒸汽隔离阀前分别引出１根材质为２０Ｇ／ＧＢ５３１０的ＤＮ８０管道至２号减温减压器（型号ＷＹ１００－３．８２／４５０－０．９／３００，蒸汽容量１００ｔ／ｈ，主蒸汽参数３．８２ＭＰａ／４５０℃，二次蒸汽参数０．９ＭＰａ／３００℃），加装２个串联Ｚ４１Ｙ－１００ＩＤＮ８０型铬钼钢闸阀用于隔离（当启动锅炉汽包压力达到１．２ＭＰａ左右时，远高于热网压力０．６ＭＰａ开启该隔离阀，当停运锅炉的余气压力低于１．０ＭＰａ时关闭该锅炉的隔离阀），将ＣＦＢ锅炉启停过程及压火期间产生的蒸汽通过减温减压器引入热网，供热用户使用，见图２。

　　改造后，锅炉启停过程及压火期间的大部分排气通过主蒸汽管道和新增管道经过减温减压器进入热网，大大降低了噪音污染，还周边居民一个良好的生活环境；保证锅炉主蒸汽管道得到充分的暖管，减少了主蒸汽管道在启动过程中产生过大的热应力，消除了过热器超温隐患；据统计每年可回收利用３２０１ＧＪ热量和回收二级除盐水１０２４ｔ、多供蒸汽１１５５ｔ，避免了这些热量排入大气所造成的热污染，节能环保效益非常明显。

　　4、蘑菇型风帽替代Γ型定向风帽２台７５ｔ／ｈＣＦＢ锅炉由后墙水冷壁下联箱稀拉一半数量的管子形成总风室的底部及水冷布风板，水冷布风板上装有８０９个Γ型定向风帽，风帽采用美国ＣＥ公司设计的Γ型定向风帽技术，见图３ａ。风帽出口以一定的角度围绕布风板上的两个排渣管布置，使流化床布风均匀，有利于床内细颗粒的流化以及把较大颗粒排向排渣管口；形成左右两个旋转流场，流场中心即为漏渣管口。锅炉运行十多年来，长期存在Γ型定向风帽磨损和脱落、炉膛热电偶套管磨损、水冷风室漏渣等缺陷，严重影响了锅炉的安全、稳定和经济运行。分析认为Γ型定向风帽存在局部阻力系数低的先天不足，必须提高风帽的出口速度才能保证足够的布风板阻力。经过与锅炉厂家设计人员多次沟通、论证，针对该公司锅炉运行实际情况，决定采用蘑菇型风帽替代Γ型定向风帽的技术改造：风帽布局不变，风帽材质为ＺＧ８Ｃｒ２６Ｎｉ４Ｍｎ３Ｎｒｅ，风管通径Φ２８ｍｍ，在布风板上的开口由Φ３２ｍｍ扩大到Φ３５ｍｍ，出风口为两层６个Φ６．６ｍｍ孔组成，见图３ｂ。保持两侧放渣口３２个定向风帽，保证风帽下孔Φ６．６ｍｍ中心与布风板上耐火浇注料上表面的高度为１０ｍｍ。

　　改造后，点火流化风量从２６０００ｍ３／ｈ以上降低到２２０００ｍ３／ｈ左右，正常运行时一次风机电流下降１．３～２．０Ａ，一次风机电耗降低２３ｋＷ·ｈ、二次风机电耗增加６ｋＷ·ｈ（保证烟气氧含量一致），合计可节电２５８ＭＷ·ｈ／ａ；改善了密相区内物料浓度，密相区内的床料流化均匀，燃烧稳定，锅炉效率平均提高０．２５％，可节约标煤４６６．３ｔ／ａ；原设计的Γ型定向风帽，即使选用较好的材质，一般使用寿命在１．５ａ左右。