1、概況
    茂名石化分公司動力廠2臺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目。主要設備包括2臺410t/h循環(huán)流化床鍋爐、1臺40MW雙抽冷凝式汽輪機和1臺50MW發(fā)電機。鍋爐主燃料為貴州煤，同時考慮滲燒部分石油焦，為此鍋爐設計燃料為100%貴州煤，校核燃料為70%貴州煤+30%石油焦。點火燃料用輕柴油，采用爐內添加石灰石進行脫硫。燃料通過鐵路運輸在卸煤槽卸下，然后通過輸送帶進入干煤棚存放，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40MW汽輪發(fā)電機組和熱電一車間的兩臺25MW汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
    2臺410t/h循環(huán)流化床鍋爐于2004年4月18日開工建設。1#CFB鍋爐2005年12月28日試運行，2#CFB鍋爐2006年2月28日試運行。自鍋爐試運行以來，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更加嚴重，成為制約裝置安全穩(wěn)定運行的最大瓶頸。
2、現(xiàn)狀
    煤前倉的頻繁堵煤，造成了2臺CFB鍋爐8臺給煤機幾乎同時斷煤，處理恢復不及時的，導致鍋爐低溫MFI'保護動作，鍋爐跳停。為平衡鍋爐汽壓，在床溫波動情況下，需頻繁啟停放空閥，造成鍋爐啟動放空排汽損耗大，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。
3、改造前的原煤倉設計簡介
    茂名石化分公司動力廠2臺CFB鍋爐由FosterWheeler公司設計、制造，采用棱臺形四分水、泥鋼混合式結構。煤倉、爐前封閉式皮帶給煤系統(tǒng)，四臺給煤機進出口均設氣動煤閘閥，并各引一路壓力風送入給煤機防止爐火反竄。煤倉內壁襯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，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    改造前采用的防堵措施：煤倉東西方位上各設置一臺疏松機，北方位上各安裝一臺空氣炮。原煤倉設計示意圖見圖1。
4、原煤倉堵煤原因分析
    ①原煤倉設計結構的分析
原煤倉呈棱臺形，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流動，故愈向下流動，面積愈小，對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給煤機內部壓力平衡的分析
    因為CFB鍋爐的給煤機為壓力式，為防止爐膛熱煙氣倒灌，給煤機采用一次風進行密封，壓力為2-4kPa，在煤斗內會形成上托力，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
    樣煤的表面水分設計為8.46%，此含水量在茂名地區(qū)屬于正常含水量。設計要求貯煤場必須全部設置干煤棚，防止煤在貯存期間雨水的浸入。茂名分公司動力廠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，原設計煤棚只蓋了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，也會造成煤倉堵煤。因為煤粒度過細，煤粒之間相互作用增大，加速了煤在煤倉搭橋及板結。對2006年6、7月份人廠原煤的粒度統(tǒng)計見表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)過破碎機的破碎擠壓后，煤粒度就會變得更細，可見，入廠煤粒徑偏小，增加了堵煤的機率。
    ⑤解決問題的方向
    通過對影響原煤倉堵煤的因素分析，燃煤粒徑，從工藝系統(tǒng)及供應等因素考慮，進一步采取措施較困難。燃煤表面水分的改進，可采取補齊干煤棚的屋面來解決，項目已列入公司技改計劃。鍋爐廠家不同意改造落煤管工藝流程，因此改造的重點應放在對原煤倉結構的改進上，如減少煤斗壁的阻力、增加煤的流動性、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)過調研和分析，對2臺410t/h循環(huán)流化床鍋爐煤倉輪換進行了改造。改造的措施如下。
    ①在原煤倉標高26米處截除原煤倉下部分，改成喇叭段，增設二級緩沖煤斗。考慮到原煤的腐蝕性以及增加原煤流動性，決定在喇叭段、二級緩沖斗內壁上內襯5mm厚不銹鋼板。
    ②增大給煤機入料口的尺寸。給煤機人口尺寸由原來的900mmx460mm增大到1200mmx800mm。另外，由于煤斗下料中心發(fā)生位移，給煤機入口皮帶托輥數(shù)量，由3根增加到5根。
    ③煤倉內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性。
    ④拆除給煤機入口氣動閘門，更換為插桿閥。
    ⑤重新安裝75L型空氣炮，保證每臺給煤機煤倉南北方位有2臺空氣炮，并調整了空氣炮出氣咀角度，實現(xiàn)統(tǒng)一氣源，遠程控制。
    ⑥疏松機材質全部更換為不銹鋼，確保運行中不出現(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間不堵煤。鍋爐放空量也大大降低，同時改變了CFB鍋爐不能全燒原煤的現(xiàn)狀。改造取得了預期目標。
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)計分別見表4和表5。
②經(jīng)濟效益煤倉改造后，鍋爐啟動放空量由原來的18.5噸／小時下降為2.47噸／小時，節(jié)約蒸汽16.03噸／小時，按鍋爐一年運行8000小時計，每噸蒸汽成本100元計算，一年可節(jié)約蒸汽成本近1300萬元。
   ③社會效益
   2臺410t/h循環(huán)流化床鍋爐煤倉的成功改造，大大地提高了CFB鍋爐運行可靠性，為茂名石化分公司動力廠2006年全年實現(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。也為2007年煉油項目CFB鍋爐的設計選型提供了有益參考。
6、結束語
    茂名石化分公司動力廠2臺410t/h循環(huán)流化床鍋爐長周期運行，表明原煤倉的改造是成功的，可以得出以下結論。
    ①煤倉線型應盡量采用等截面變化率的雙曲線或近似雙曲線煤斗。
    ②給煤機人料口的尺寸應盡量放大。
    ③在給煤機上部設置敞開的緩沖煤斗，直接通煤效果更好。
    ④在緩沖煤斗上各安裝。2臺疏松機或振打器，提高通煤效果。
    ⑤建議大型循環(huán)流化床鍋爐的煤倉內襯設計時采用耐磨金屬板，厚度不小于5mm，煤倉與內襯板采用塞焊，焊點處應磨平修正，以減少內襯板變形、脫落等缺陷，增加煤的流動速度。
    ⑥建議大型循環(huán)流化床鍋爐設計時增設給煤機出口氣力密封裝置，壓住爐煙反竄，消除或減小給煤機內部密封壓力，以增加煤斗燃煤的下滑速度。
    ⑦建議原煤倉設計時，適當縮小有效容積，上煤總量最好按鍋爐滿負荷運行所需5-6小時考慮，也就是。“勤上煤，少上煤”的原則。