某公司是开滦集团下属的自备热电厂，现担负着矿区生产供电及当地企事业单位和居民住宅集中供热，年发电量85×10
6kW-h，年供热量3.8×10
5 CJ，总供热面积达4×10
5m2，属于国家产业政策鼓励发展建设的综合能源利用热电厂。1989年电厂一期工程投入运行2台SHF35-39/450锅炉，1995年二期扩建2台UG-35/3. 82-M17型高倍率循环流化床锅炉。锅炉自投入运行以来，故障一直较多，不能长期连续稳定运行。据统计，每年总的运行天数不足200天，且锅炉出力低，造成了设备能力的浪费，使公司经济效益受到严重影响，居民冬季供热得不到保证。
1、循环流化床锅炉在运行中存在的主要问题
1.1锅炉出力不足
正常运行锅炉蒸发量只有15 t/h左右，仅为设计蒸发量的40%～50%，无法满足汽轮机组的要求。
三门峡富通新能源生产销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机、秸秆颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
由于这种35 t/h循环流化床锅炉设计炉膛温度为950℃，燃料为无烟煤，其发热量为18330 KJ/kg。而我厂燃用的是煤矸石，其发热量一般为9923 kj/kg左右，和设计燃料相差近50%。在运行中，沸下温度在850～1050℃之间运行，炉膛出口温度在800～900℃，有时也超过900℃，燃烧室的各项指标均已达到或超过设计指标，但蒸发量仍达不到设计要求。据调查，此型号的循环流化床锅炉均未达到设计的蒸发量。其原因分析如下：
(1)系统运行不正常。UG-35/3. 82-M17型锅炉为高倍率循环流化床锅炉，若回料系统不能稳定运行，即使物料分离器捕捉到一定的物料量，也不能稳定及时地回送炉内，使返送回炉内的物料量减少。由于物料浓度变小，传热系数随之降低，从而影响了炉内的传热，造成悬浮段载热质及其传热量不足，效率降低，锅炉出力达不到额定值。
(2)份额分配不合理。UG-35/3. 82-M17型锅炉布风板面积设计较小，仅484 m2。加之运行中燃用的燃料不能满足设计要求，直接影响运行，使物料的平衡和热量的平衡遭到破坏。循环流化床锅炉在每一负荷工况下，均对应着一定的物料量、物料梯度分布和物料的粒度特性。因燃料的改变，造成锅炉燃烧一次风量的改变，炉内物料的流化状态也就发生了变化，燃烧室上部物料浓度降低，进入分离器的物料量也相对减少，这样不仅影响分离器的分离效率，也降低了分离器的捕捉量，回送量也随之减少，必然影响炉内的传热，从而降低负荷。由于物料量的改变，也影响物料梯度分布变化，物料在炉内分布浓度的变化造成悬浮段传热量的减少，传热系数降低，锅炉出力也就降低。
(3)循环流化床锅炉在设计时没有考虑埋管，炉膛内只布置了膜式水冷壁受热面，其位置在燃烧室高度2900 mm以上，布风板到2900mm高度是用耐火砖砌筑的炉墙，在此沸腾段没有受热面。运行中燃用煤矸石时，回料系统运行不正常，造成没有回料量，使悬浮段的物料浓度减少，热量也减少，密相区和稀相区浓度发生变化，造成受热面吸收的热量不能满足设计要求，而锅炉燃烧过程属于鼓泡床状态下的运行工况，所以造成了锅炉蒸发量不足。
1.2两个回料器不能正常返料。
UG-35/3 .82-M17型锅炉有两个回料系统（惯性室和旋风室），自投入运行以来，回料系统一直达不到设计要求，造成锅炉燃烧与普通流化床一样，完全失去了循环流化床的意义。主要原因分析如下：
该锅炉回料系统采用1台惯性分离器和1台旋风分离器捕集物料，两个分离器均采用“U”型回料阀进行物料返送。锅炉投入运行后，两个回料阀一直不能正常运行。惯性室回料阀因燃用的燃料与设计不符，其返料风速发生变化，造成回料器运行不正常，同时操作人员没有掌握“U”型阀的运行经验，造成回料阀积灰结焦，不能满足循环回料量。而旋风分离器设计中回料阀料腿高度不足，回料口出料位置过低，设计的返料风速和风压不能满足返料要求，造成旋风室不能运行，影响了循环回料量。因两个回料器不能正常返送物料，造成锅炉的物料梯度发生变化，各部的物料浓度分布不合理，从而影响到炉内温度场的均匀性和热量平衡，造成传热量减少，锅炉蒸发量不足。
1.3主蒸汽温度低于额定温度
自锅炉投入运行后，一般情况下蒸汽温度只有360～400℃，不能满足汽轮机组的正常运行。通过分析和热力计算发现，过热器高温受热面面积设计不足是造成过热蒸汽温度偏低的主要原因。
2、UG-35/3. 82-M17型循环流化床
锅炉改造方案
根据同类型锅炉改造方案的优点并结合我公司燃用煤矸石的实际情况，制定了UC-35/3. 82-M17型循环流化床锅炉进行相关改造的方案。
2.1燃烧系统的改造
原锅炉为“品”字型布置，炉膛部分为主燃烧室、惯性分离室，炉膛出口接高温旋风分离器，烟气经连接烟道引到尾部烟道，依次冲刷高温过热器、低温过热器、省煤器、空冷器，然后排出炉体。
此次改造将主燃烧室和惯性室合二为一，形成一个完整的大炉膛，炉膛下部为流化床燃烧区。为了增加有效燃烧面积，重新制造布风室和燃烧床面，用原来隔墙水冷壁向后拉成折焰角，下部与右墙水冷壁汇合。在床内布置埋管受热面，埋管沿炉深方向共布置20排，每排有3根+60×6 mm管子组成，管排上焊有防磨筋片，以延长使用寿命，管排倾斜角为15。，埋管总受热面积为39.2 m2（见图1）。
2.2回料器的改造
旋风分离器沿用原件，接口位置不变。对流化器进行更新，采用“J”阀回料器，料腿高度提高2130 mm，利用立管中建立的料位起到回路密封作用，而且能连续稳定地向炉内返送物料，实现返料自平衡，返送的动力源为回料上升段和下降段料位差。为保证均匀地向炉内返送物料，回料口上移355 mm。
“J”阀回料器系采用钢板卷制而成，底部风箱合理配风，保证连续稳定地向炉内返送固体物料，确保循环灰的良好流动，避免回料器内因局部死区而出现结渣的现象。
2.3高温过热器的改造
为了满足锅炉蒸汽温度要求，在原尾部烟道结构不变的情况下，增加高温过热器受热面积，改变原用的蛇形管尺寸。采用∮42×3.5 mm(12CrlMoV)弯制，管屏用84(1Gr20N114S12)管夹固定，管屏顶部迎风面加装防磨盖板。过热器依然采用原有的吊挂方式固定，过热器集箱全部留用。
3、锅炉改造的效果
3号、4号炉经过改造后，两年来的运行实践证明，改造后的锅炉具备了长期、高水平稳定运行的能力，返料系统及各个改造部分工作正常，锅炉出力可在设计出力50%～110%间较好地调整，汽轮发电机组满负荷运行，锅炉各项指标见表1。
4、结语
采用上述方案，对UG-35/3. 82-M17型循环流化床锅炉进行的改造，解决了原锅炉存在的问题。改造后由于锅炉炉膛面积增大，在料层中加设了39.2 m2埋管受热面，降低了各部分烟气流速，烟气携带的飞灰量下降，燃料利用率提高，分离器和循环回料阀运行正常，满足了物料的循环返送。改造后的锅炉为低倍率循环流化床，适合于燃用开滦集团的煤矸石种类的燃料。
