1、概述
JG35-39/450鍋爐的工作狀態如壓力3.8 MPa左右、溫度為440℃左右，其使用壽命至今達30年，遠超鍋爐受壓元件的計算壽命（10
5h，受壓元件的高溫機械性能、持久強度嚴重降低。長期的運行使鋼材的組織發生改變，碳化物出現球化，應力松弛，密封性能減弱。長期在高溫、高壓、磨損下運行使受壓元件存在較大的缺陷：各受熱面管壁厚嚴重減薄，汽包經補焊后又運行20年，現在焊縫兩側出現多處放射性裂紋，封頭處多腐蝕凹坑，主體結構特別是汽包下的支柱和橫梁嚴重腐蝕、變形。整體水冷壁管壁厚減薄、局部管疲勞裂紋，嚴重威脅著設備的安全運行。鐵廠的生產規模的不斷擴大，生產、生活用汽緊張，為保證公司生產、生活用汽，保證鍋爐設備運行的經濟、安全、穩定，消除因受壓元件的超齡服役、蠕變、疲勞、變形，將可能導致壓力容器、管道斷裂、爆炸等危及設備和人身的安全事故。因此，鍋爐增容改造勢在必行。
2、改造方案論證
2.1方案比較
2.1.1方案1
拆除4臺35 t/h鍋爐改為3臺75 t/h標準鍋爐。
優點：(1)優化生產工藝，方便操作。
(2) 75 t/h鍋爐屬于標準爐型，便于設計、
制造。
缺點：(1)原有的中間儲倉式制粉系統一臺不能滿
足生產需要，兩臺同時運行，風壓不足，而且
熱損失大，電耗高。
(2)土建投資費用每臺約500萬元。
(3)全部投資約l 500萬元。
(4)充分利用原有鍋爐房，在原有4臺35 t/h
鍋爐基礎上改建成3臺75 t/h鍋爐。
2.1.2方案2
在原有鍋爐基礎上改建55 t/h鍋爐。
優點：(1)可以大部分利用原有鍋爐的基礎可節約
投資200萬元。
(2)原制粉系統能滿足生產需要，可節約投資
約100萬元。
缺點：(1) 55 t/h鍋爐屬于非標爐型，不便于設計、
制造。
(2)非標爐型鍋爐不便于今后的調整，不便于
找出爐組最佳工況。但借助于計算機監控系
統得到解決。
2.2 改造方案的確定
改造后兩套方案的總產汽量能滿足鐵廠近10年發展的需要。
方案1：每臺鍋爐投資1 500萬元，且在改造時有兩臺鍋爐退出生產，影響生產的協調、平衡。
方案2：每臺鍋爐投資1 200萬元，每臺節約資金300萬元，4臺改造完成后可節約資金1 200萬元，且改造過程中只有一臺鍋爐退出生產，不影響生產的協調、平衡。
在鍋爐總出力相等的情況下，方案2比方案1少投資1 200萬元，經過論證采用了第2套方案。
三門峽富通新能源生產銷售生物質鍋爐、生物質顆粒燃料等。
3、技術原理
4*鍋爐原基礎的基本尺寸：爐膛寬度柱間距5740mm。爐膛深度間距6 000 mm，運轉層標高6 000 mm。如采用輕型爐墻爐膛深度f前后磚襯間1最大可利用尺寸為5 160 mm，爐膛寬度f兩側磚襯間1最大可利用尺寸為4 980 mm。理論上水只要吸收足夠的熱量就會形成飽和蒸汽及至過熱蒸汽，鍋爐受熱面只要持續吸收一定的熱量就會產生穩定的飽和蒸汽及至過熱蒸汽。同樣鍋爐在一個有效空間內（爐膛內）只要持續加入足夠的燃料使其燃燒，通過改善吸熱介質（受熱面、水、蒸汽）的吸熱、傳熱能力，讓介質能迅速吸收燃料燃燒所放出的化學能，并將其傳遞出去轉換成其它形式的能f如熱能），燃料就會在該空間穩定燃燒。即在一定的容積熱負荷、截面熱負荷下，鍋爐能以一定負荷穩定運行。通過計算在4*工業鍋爐原基礎上增加爐膛高度并增加受熱面，在安全的容積熱負荷、截面熱負荷下，實現4*工業鍋爐額定蒸發量55 t/h可行。
3.1 煙氣流程
煤粉進入燃燒器，在爐膛里與空氣混合、燃燒、燃盡，產生理論燃燒溫度為1 850℃左右的高溫煙氣。高溫煙氣離開爐膛后，以橫向沖刷四排凝渣管，再以橫向的方式沖刷過熱器受熱面，這時的煙溫可降低到573℃左右。煙氣進入尾部煙道后，自上而下地流經省煤器，空氣預熱器、最后由引風機注入煙囪排入大氣。燃燒所需的空氣由鼓風機傳給冷風，經空氣預熱器變成熱風，熱風經風道入燃燒器噴嘴進入爐膛。
3.2汽水流程
除鹽水由水泵加壓，經給水操作臺上水，省煤器加熱，通過給水管進入汽包。汽包內的飽和水分成12個獨立回路進行水循環，有效控制爐組水循環故障，保證各獨立回路安全穩定。由鍋筒水面逸出的飽和蒸汽經布置在汽包內的汽水分離裝置分離后，先進入低溫段過熱器加熱，而后通過減溫器調溫，再進入高溫過熱器加熱到規定參數，最后由出口集箱匯集，并入蒸汽母管供給汽輪機（外網）用汽。
4、改進內容
4.1現場本體改造
4.1.1增加鍋爐的容積 爐墻由重型爐墻改為輕型爐墻，增加爐膛有效橫截面。爐膛高度加高2.5 m。鍋爐的容積有效橫截面和爐膛高度加高增加了鍋爐的容積，為4*鍋爐擴容改造提供了有效空間。
4 .1.2增加受熱面面積 通過改變受熱面管間節距，使各受熱面面積相應增加，從而增加各部分受熱面及總受熱面吸熱量。見表1。
4.1.3燃燒器噴嘴改造將原來的雙蝸殼燃燒器改造成為一、二次風集中布置的無煙煤燃燒器。該燃燒器與衛燃帶配合，可以燃燒無煙煤、貧煤等難于著火的煤種。燃燒器呈正四角布置切圓燃燒，中間濃煤粉區域假想切圓直徑移l 060mm中心為假想切圓直徑∮550mm的淡煤粉燃燒區域，最外面為由側二次風形成的保護性界面。安裝在一、二次風管道上的百葉窗煤粉濃縮器都設有調節裝置，利于燃燒調整及擴大煤種適應性。該燃燒器有以下優點：
①能夠保證穩定、高效燃燒。因中間濃煤粉氣流著火溫度低，著火時間短，所以特別易于穩燃，因該區域形成高溫環境濃淡汽流的逆向旋轉適時混合擾動強烈，煤粉能夠及時著火和燃盡。
②低負荷適應性強。在低負荷時，仍然可以形成煤粉濃度較高的燃燒中心，鍋爐蒸發量在50%額定負荷以上，即可穩燃。
③有效地防止結渣和高溫腐蝕。包圍燃燒中心的二次風在背火側射入爐膛內，在水冷壁附近形成較強的氧化性氣氛，使煤灰熔點提高，減少H2S的形成，從而有效地防止結渣和高溫腐蝕。
④降低NOx排放、保護環境，由于燃燒初期煤粉濃度較高，氧化物較少，使得由燃料氮轉化來的中間產物還原為N，，使燃燒產物滿足日趨嚴格的環保要求。
4.2相關設施、工藝改造
4.2.1 一鍋蒸汽母管改造 將一鍋蒸汽母管分為二段，使每段擁有兩臺爐組的進汽量，并使各段蒸汽用戶負荷與鍋爐產汽相匹配。減少了過去蒸汽過多通過分段門而造成的能量損失。將一鍋蒸汽母管與二鍋蒸汽母管間的管道加粗，并縮短聯通管間的距離，最大限度地降低管道的沿程阻力，提高蒸汽熵、焓。將外網低壓汽的接口移至一鍋蒸汽母管的最北端，這樣由于外網低壓汽上部分用戶常年用汽，從而使母管末端始終有蒸汽通過，消除了過去母管的最北端因溫差而產生的溫度應力，利于管道長周期運行。
4.2.2 除氧器改造 改造后的除氧器參數全部實現自動化控制，保證除鹽水品質。消除過去因人為調整不及時，造成受熱面氧化、腐蝕、熱阻增大的現象，提高了受熱面的使用壽命和傳熱系數。
4.2.3 增設就地點火系統和聲波清灰系統 點火系統使鍋爐點火的安全系數提高，而聲波清灰系統的運行使受熱面更為清潔，傳熱加強，提高了鍋爐的熱效率。
4.2.4給水系統改造。采用給水粗調、微調相結合方法，使鍋爐汽包水位更加穩定、可靠。
4.2.5增設鍋爐自動控制系統。在本臺鍋爐改造中。采用哈爾濱工業大學中遠工控有限公司開發的HIC –1000分布式控制自動系統。該控制系統替代了所有常規熱工二次儀表（數顯表、指針表、記錄儀、單回路控制器、手操器及輔助裝置等），實現了一臺55 t/h鍋爐的熱工部分、制粉系統、電氣部分的自動監視與控制。
5、經濟效益
4*鍋爐改造投產后，10個月來運行穩定，經濟效益顯著。經濟效益計算如下：
5.1 4*鍋爐改造完成后，每年可多產蒸汽
7 000x(55-35)=14.0萬t式中：
7 000-鍋爐一年的運行時間，／h
55-改造后鍋爐的額定負荷，t/h
35-改造前鍋爐的額定負荷，t/h
5.2 4*鍋爐改造完成后，每年多產蒸汽可多發電
14.Ox103÷4.53=3 090.51萬kWh式中：
4.53-生產每度電所耗蒸汽，kg/kWh
5.3每年創經濟效益
3090.51x0.25=772.63萬元式中：
0.25 -發電效益，元/kWh
5.4設備年折舊費
918.21x0.006 67x12=73.49萬元式中：
918.21-購置設備投資，萬元
0.0066-月折舊系數。
12-每年12個月。
5.5實際年創經濟效益
772.63-73.49=699.14萬元
6、結論
4*爐改造后實現了鍋爐的水位、汽溫及燃燒自動調節，HIC-1000分布式控制系統的投入，全面取消了常規儀表以及電氣操作系統，在熱動系統中首次實現鍋爐燃燒全自動。尤其為55 t/h的非標鍋爐及75 t/h以下鍋爐的燃燒自動化投入運行提供了現實依據。同時為我廠鍋爐經濟、高效運行奠定了基礎，降低了維護、運行人員的勞動強度，消除了人為誤操作，強化了燃燒，提高了鍋爐熱效率，為今后鍋爐的改造提供了實踐經驗。
