泰国罗勇综合炼油石化总厂(IRPC

成功的故事

植物的描述

综合炼油石化综合设施（IRPC）是东南亚第一个完全一体化的石化综合设施，位于泰国罗勇的一个工业区，拥有能源和海港业务，以支持该地区的业务。作为Global Power Synergy PCL的子公司，IRPC Clean Power Company, Ltd （IRPC CP）拥有并经营一家生产和销售蒸汽和电力的热电厂。

现有的循环流化床（CFB）锅炉于20世纪90年代中期投入使用。它由一个自然循环水冷炉、一次/二次/三次过热器和省煤器组成。

CFB蒸汽发生器在525C （977F）和115 bar （1668 psi）条件下的最大连续额定（MCR）主蒸汽流量为130 T/h (286,600 lb/h)，在燃烧烟煤时，锅炉的正常给水温度为195C （383F）。

在排放控制方面，该装置包括一个机械系统，用于向炉中添加石灰石，以控制硫氧化物（SOx），分级燃烧，用于控制氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO），以及一个静电除尘器（ESP），用于控制颗粒物。

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项目的挑战

在最终调试和商业运营移交给IRPC后，该装置立即开始遇到操作和维护问题。主要的操作问题是无法控制炉温。高炉温导致机组通常在不高于70% MCR负荷下运行。

该装置还遇到了维护问题，在管-耐火材料界面和外部再循环回路（l阀）存在严重侵蚀。下部炉的一次气流分配系统（气泡帽的布置和设计）发生了严重的反筛，以及其他一些必须解决的操作和维护问题，以提高机组的可靠性。

解决方案

Babcock & 威尔科克斯 （B&W）对该非B&W锅炉进行了广泛的工程审查，并确定通过考虑以下关键功能条件和CFB设计基础，可以实现CFB锅炉100% MCR运行条件：

• 将炉温控制在适当范围内的能力，要求：
  • 为稳定负荷和瞬态条件回收足够的固体
  • 在炉内产生和保持足够的固体库存，以允许温度控制所需的热量传递，同时将回收的固体良好地分配到炉内
  • 适当的燃料分配到炉底的初级区
• 在主要和次要区域进行适当的燃料/空气混合
• 调节一次空气/二次空气分离的能力
• 向炉内注入足够且分布良好的石灰石的能力
• 控制能力，以保持必要的条件与能力，以应对变化的燃料，负荷，需求，环境条件和其他条件

范围

为了实现这些项目目标，B&W的改造主要集中在三个方面：炉温控制、炉热吸收和侵蚀保护以及排放控制。

炉温控制

炉膛的工作温度取决于所开发的炉膛库存量、炉膛内固体和炉膛受热面之间发生的传热以及燃料燃烧时释放的热量之间的平衡。IRPC循环流化床蒸汽发生器的炉膛库存采用两级颗粒捕获和回收系统进行控制。第一阶段由位于炉内和炉出口后的u型梁完成。第二级是由一个空气加热器出口料斗和一个静电除尘器（ESP）的第一场的组合。

一次固体循环改性

在改造之前，固体从u型梁中出来，进入颗粒储存漏斗，然后通过外部回路（l阀）再循环回熔炉。l阀在将捕获的固体送回炉中的能力非常不一致，导致炉内库存低于预期，炉内工作温度高得令人无法接受。

B&W公司拆除了l型阀，并用颗粒输送漏斗代替了颗粒储存漏斗。所有被u型梁捕获的固体通过自我控制的颗粒传递料斗回收回炉。这种设计有效地将所有捕获的材料回收回炉，而没有与外部再循环回路相关的重大维护和控制问题。

二次固体再循环改性

二次固体捕获和回收系统的改造改造包括将回收灰真空输送系统转换为真空/压力系统，并将原有的空气加热器料斗排出螺旋输送机替换为小型料斗。B&W还改进了喷射系统，以更均匀地将回收的固体分配到炉中。

二级固体捕获和回收系统的优点是二级固体回收的流量可以调节，以控制炉膛工作温度和炉膛库存。该功能允许负载变化或操作异常处理，而不会对蒸汽产生过程产生大的异常。

炉膛吸热和防腐蚀

原炉布置存在以下严重缺陷，导致操作和维护问题：

• 耐火材料涂层部分和裸露部分之间的过渡在该区域经历了严重的侵蚀，造成了过度的维护和可靠性问题。
• 当炉内库存低于预期时，炉内传热面不足。这导致熔炉在高温和二氧化硫排放水平下运行。
• 炉下平面面积不足导致烟气速度高。IRPC机组操作员限制使用新鲜惰性材料来弥补炉内库存的不足，以限制炉内的侵蚀速率，但这导致机组在降级负荷下运行。

炉的修改

改造项目包括对炉子进行两次大的修改，以提高炉子的性能并减少对设备的维护，同时在固定炉子尺寸的限制内进行设计。

第一个改进是在炉后壁上增加了两个水冷翼壁。额外的水冷翼壁旨在降低炉子的工作温度，而不依赖于添加新的惰性材料来增加炉子的库存。

第二种改进是在下炉中，在涂有耐火材料的表面和裸露的管表面之间的界面处增加了一个缩小直径的区域（RDZ）。RDZ是一种非常有效的方法，可以显著减少耐火材料向裸管过渡时的侵蚀，并且易于维护。

考虑到对炉的修改，B&W进行了详细的循环分析，以确保现有的炉水墙、现有的翼墙和新的翼墙符合其循环设计标准。循环分析还用于确定作为改造一部分的立管和供应的适当数量。

一次和二次气流分布

一次配风网改造

循环流化床锅炉上的配风网的设计是为了在整个炉底均匀分布一次燃烧空气，同时防止床上物料反筛进入风箱或配风集管。原系统的气泡帽受到了相当大的侵蚀，配风网的设计无法提供良好的配风，同时也不能防止床料的反筛。

B&W进行了计算流体动力学（CFD）分析，并设计了一个重新设计的空气分配系统，其中包括修复和再利用现有的空气供应集管和大部分阀杆，并重新设计气泡帽，以更有效地分配空气。

二次空气改造

总空气的40 - 60%通过一次配风网进入循环流化床炉。其余的通过位于炉体下部耐火过渡标高附近的喷嘴作为二次风进入炉膛。

B&W确定原系统的空气渗透和分布不足以正确地将空气分配到床上方的炉中。对二次风系统喷嘴进行了改进，以增加系统的能力和覆盖范围。此外，最靠近侧壁的喷嘴被设计成远离炉壁的角度，以提高覆盖范围，并减少高负荷运行时炉壁的侵蚀潜力。

排放控制

在改造前检讨了排放控制系统，发现其不足以达到预期的排放要求。

机械/重力式石灰石进料系统没有在整个炉中充分分配石灰石，导致硫氧化物排放量高于预期。B&W用气动石灰石喷射系统取代了机械进料系统。气动喷射系统显著改善了炉内吸附剂的分布，从而降低了SOx排放和吸附剂使用量。

在ESP的上游装置中还增加了干式吸附剂注入（DSI）系统，虽然石灰石注入系统达到了装置所要求的SOx排放限制，但DSI系统的加入增加了额外的SOx减少能力，从而消除了炼油厂其他地方对SOx捕获系统的需求。

结果

经过改造，锅炉的性能得到了改善。机组成功达到并连续满负荷运行。在该装置的整个运行范围内，床层温度保持在目标值，并保持适当的炉膛库存。达到目标炉膛工作温度也导致在整个蒸汽发生系统中达到目标烟气温度分布。

 

主要范围由Babcock & 威尔科克斯提供

修改上部炉，以方便一次灰循环系统和去除回路密封（l阀）

新的B&W u型梁

修改现有过燃空气（OFA）系统

加装水冷翼壁炉面，保持炉温适宜

对空气系统进行改造，使气泡帽的数量增加一倍，并改善下层炉的空气分配

改造给煤槽和扫风系统

修改再循环灰/砂给料安排

在床到炉的过渡处增加减径区（RDZ）面板

从现有筒仓到加热炉的新型气动石灰石进料系统

u型梁位置的床层、翼壁和对流通道侧壁的耐火材料修改为B&W标准

石灰石卡车卸料系统

干式吸附剂注射（DSI）系统

灰循环系统（底部、空气加热器和ESP）

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