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35t/h抛煤机锅炉改造为40t/h循环流化床锅炉的设计方案
发布时间：2013-06-10 08:05 来源：未知
1、前言
我国是一个以煤为主要能源的国家，一次能源中煤约占75%，煤产量中70qo用于电站锅炉，工业锅炉以及炉窑。电站锅炉容量较大，大部分为煤粉锅炉，只有小部分是链条炉和沸腾炉；工业锅炉容量较小，大部分是链条炉，只有小部分是油炉和沸腾炉。这些锅炉大多是十多年前生产的，不仅效率低、煤耗大、煤种适应性差、污染严重，而且机械化、自动化程度低、劳动强度大、安全性能差，这不仅影响锅炉本身的安全经济运行，也对经济发展和环境保护造成影响，但同时将其全部更换成新锅炉不但不现实，而且也很不经济。
为了提高锅炉效率，扩大燃料适应范围和负荷调节范围，减少粉尘污染和大气污染，延长锅炉寿命，对一些存在问题的旧锅炉进行改造是十分必要的。
循环流化床技术作为一种新颖的高效低污染清洁燃烧技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、脱硫效果好、氮氧化物排放低、灰渣利用价值高和负荷调节范围大，负荷调节快的特点。采用把原有的常规锅炉改造为循环流化床锅炉可提高对煤种的适应性，提高燃烧效率和锅炉的热效率，减少S02和NOx的排放，同时可延长超龄锅炉的服役。
本文介绍我公司为辽宁某热电厂将35 t/h抛煤机倒转炉排链条炉改造为40 t/h循环流化床的实例。
2、改造条件与要求
2.1改造背景
辽宁阜新某热电厂原有三台35t/h抛煤机链条锅炉，设计煤种为烟煤，由于抛煤机链条锅炉对燃料的要求较高，实际燃用煤质的低位发热值不能低于17600 kj/kg，运行成本较高。由于受煤源和价格的限制，近年来一直无法使用设计煤种，只能燃用当地低热值的3000—3500 kj/kg的劣质煤，运行成本非常高，电厂一直处于亏损状态。2005年热电厂被一民营企业收购。考虑循环流化床锅炉既可以燃烧低热值燃料，又能进行炉内脱硫，使环保达标，其灰渣还能用于水泥生产，因此该电厂提出将原有的抛煤机倒转炉排链条炉改造为可以燃烧劣质燃料的循环流
锅炉原设计燃料为淮南大通烟煤，低位发热量为21383kj/kg，设计热效率为81.9%，改造之前锅炉实际的运行效率为67%，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
改造前锅炉基本尺寸：
锅筒中心标高17950 mm
锅炉左，右柱中心宽度7690 mm
炉膛截面尺寸4140 mm×4330 mm
锅炉运转层标高6000 mm
锅炉前、后柱中心深度11082 mm
2.3用户对锅炉改造的要求
(1)改造后燃用给定设计煤种时，锅炉给水温化床锅炉，以降低运行成本，提高企业经济效益。
2.2改造前锅炉情况
原链条锅炉型号为xx - 35/3. 82 - M2．该锅炉改造前的总图如图l所示。该锅炉为单锅筒的自然循环水管锅炉，抛煤机倒转链条炉排。整个布置为典型的Ⅱ型结构、双层布置。运行层为6m，运行层下出灰闯标高为Om。炉排下沿宽度方向双侧进风，每侧前后分为6个风室，每个风室进风管上都装有风量调节阀门。炉膛四周布置51x3的光管水冷壁。低温过热器，两级过热器之间布置有表面式减温器，过热器均为顺列布置。在尾部烟井的上部布置有钢管省煤器，省煤器分为上下两级，错列布置。省煤器下面布置有两级管式空气预热器，空预器上级为立式布置，下级为卧式布置。温度、工作压力、过热蒸汽温度不变，但蒸发量要提高到40t/h;
(2)燃料适应性要强，煤的热值在3000～3800 kj/kg均可保证蒸发量不低于40 t/h，且锅炉效率不低于86%；
(3)尽量不变动锅炉基础和钢结构；
(4)原锅炉的汽包不动；
(5)所需的新部件尽量小，辅助设备尽量加以利用。
3、改造方案
3.1锅炉改造的技术支持
循环流化床锅炉发展到今天，就35 t/h容量级来说，可采用的技术很多，如下排气循环流化床锅炉，带竖埋管的内循环流化床锅炉、带横埋管的外置分离器的低倍率循环流化床锅炉等。根据用户使用的是劣质煤，并要把锅炉蒸发量提高到40t/h，且要求锅炉效率不低于86%的要求，我们采用了中国科学院工程热物理研究所高温绝热分离的循环流化床锅炉技术。
中国科学院工程热物理研究所长期从事循环流化床锅炉的研究与开发工作，到目前为止，已经开发了35。480t/h系列容量的锅炉，在循环流化床锅炉的研发、设计、运行方面积累了丰富的经验。我公司自2003年起与中国科学院工程热物理研究所开始技术合作，共同开发35。130 t/h系列容量的循环流化床锅炉。本次锅炉改造，由中国科学院工程热物理研究所和我公司共同完成。
3.2锅炉改造的总体考虑
由于原锅炉为抛煤机倒转炉排链条炉，相对于同样容量的一般循环流化床锅炉来说，炉膛尺寸显得“矮胖”。由于循环流化床锅炉的燃烧温度低于链条炉，同时燃料发热量较低，若只利用原有锅炉高度不仅很难将蒸发量提高到40t/h，而且锅炉燃烧效率也得不到保证。为拿出切实可行的方案，达到用户满意，我们几次到锅炉房实地测量，在用户的积极配合下，设计院详细核定了锅炉房基础负荷，最后根据锅炉房实际高度，征得用户认可将锅炉整体向上提高8m。
根据改造锅炉的具体情况，保留原锅炉尾部两根柱23、Z4不动，仍然布置省煤器和空气预热器；在原锅炉的炉前第一根柱Z，向前新加柱Z0，向后新加柱22(原锅炉柱Z，不动，继续做炉室的承载柱)，新加的柱Zo、22之间形成新炉膛；取消原锅炉22，新加水泥柱Z与原水泥柱23之间形成旋风分离器空间。锅炉改造后的锅炉基础见图2。
在改造设计中，除保留原锅筒外（新的膜式壁与锅筒之间靠新加的中间集箱连接），还利用了原来锅炉的前三组省煤器，同时增加了一级省煤器，布置方式与原来相同；利用了一组卧式空气预热器；炉膛、过热器全部采用新加工制造。
3.3改造后锅炉主要参数及性能指标设计煤种见表l，改造后锅炉主要参数及性能指标见表2。
3.4锅炉总体布置
(1)整体概述
本锅炉采用中温中压参数、单汽包自然循环、膜式水冷壁、分散下降管，平衡通风、绝热旋风分离器、一级喷水减温器调节蒸汽温度的结构。锅炉采用支吊结合的固定方式，锅炉运转层标高仍为6000 mm。锅炉采用位于炉膛前墙水冷壁下部的两点给煤，采用位于炉膛底部布风板上的两点排渣。
锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部布风板进入炉膛，二次风从炉膛的前后墙进入炉膛。
旋风分离器位于炉膛出口和尾部竖井烟道之间，旋风分离器下端的返料器将分离下来的物料送回炉膛。
高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器依次布置在尾部竖井烟道之中。
(2)锅炉汽水系统
锅炉给水分为两路，一路进入喷水减温器，调节低温过热器的出口蒸汽温度，另一路直接进入省煤器进口集箱，经过水平布置的四级错列光管省煤器，汇集到省煤器的出口集箱，由引出管接至汽包。
锅炉采用自然循环，汽包内的锅水由分散下降管分配到膜式水冷壁下集箱，经炉膛膜式水冷壁加热后成为汽水混合物，随后经水冷壁上集箱、汽水引出管引入汽包后进行汽水分离。被分离出来的水进入汽包水空间，进行再循环。分离出来的饱和蒸汽从汽包顶部的蒸汽连接管引至过热器悬吊管，进入低温过热器、喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽机。
(4)锅炉基本尺寸
改造后锅炉简图见图3。
锅筒中心标高25900 mm
锅炉左、右柱中心宽度5490 mm
炉膛布风板尺寸3200 mm X1340 mm
尾部过热器下降烟道4100 mm X1900 mm
尾部空预器下降烟道3500mm X1490 mm
锅炉运转层标高6000 mm
锅炉前后柱中心深度11110 mm
炉膛上部尺寸3200 mm×3200 mm
尾部省煤器下降烟道4100 mm×1490 mm
5、锅炉主要系统的设计和参数选取
(1)燃烧过程组织
改造后锅炉采用循环流化床燃烧方式。燃煤和空气在炉膛内流态化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换，离开炉膛并夹带有大量物料的烟气经过高温旋风分离器之后，绝大部分固体物料被旋风分离器分离下来，经返料器返回炉膛，烟气则进入尾
(3)锅炉烟风系统
锅炉采用平衡通风，炉膛出口处烟气压力为一100 Pa，由引风机挡板的开度进行调节。空气采用两级送风，一次风由一次风机提供，由布风板下的一次风箱进入炉膛。二次风由二次风机提供，由炉膛下部的二次风喷口进入炉膛。部的烟道。循环流化床燃烧系统由炉膛、旋风分离器和返料器等核心部分组成。
(2)锅炉炉膛
本锅炉炉膛上部尺寸为3200 mm×3200 mm，工作温度880℃左右。炉膛下部的前后墙向中间收缩，形成上大下小的结构。炉膛下部的后墙水冷壁弯制成水冷布风板，布风板呈水平布置，风帽采用耐磨高温合金精密铸造，风帽的横向和纵向节距皆为160 mm。
(3)气固分离与返料
本锅炉采用旋风分离器作为烟气与物料的分离器，它具有分离效率高和强化燃烧的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来，通过返料器返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。
(4)锅炉配风
本锅炉燃烧系统采用两级配风，一次风经空气预热器升温至150℃，进入水冷风室，经过布风板上的风帽进入炉膛。二次风经空气预热器升温至150℃，进入二次风箱。风箱接出7根支管，二次风经7根支管进入炉膛。运行中可以通过调节一、二次风风量的配比来控制炉膛温度。
为防止堵煤，从一次风箱引出4支风管，接到炉前两个进煤管的特定部位，在进煤口的下部形成气垫使煤能够顺利地进入炉膛。
返料器用的流化风由风压为40 kPa的高压流化风机提供，高压流化风机共设两台（一用一备）。
(5)锅炉的点火启动和锅炉给煤
锅炉设有一台床下风道点火燃烧器，点火燃烧器由点火油枪、高能点火器及火焰检测装置组成。
燃煤经给煤机进入布置在前墙的两个∮273×10 mm给煤管，借助自身重力和引入的一次风，在布风板上方进入炉膛。为防止给煤管内堵煤，在给煤‘管的转弯处和给煤管下部出口处均引入一次风。给煤量按仅用一条管路给煤时，锅炉亦能满负荷运行考虑。
(6)锅炉受热面的防磨
循环流化床锅炉燃烧系统的循环回路内灰浓度较高，受热面的防磨必须慎重处理。为了保证锅炉长期工作可靠，本设计中特别考虑了防磨问题。在一些极易发生磨损的部位采用带销钉的耐磨可塑料。特殊的部位采用了加防磨罩的防磨措施。
(7)辅助设备
为节省投资，原鼓风机作为二次风机使用，新增一台鼓风机作为一次风机，同时更换引风机，增加两台高压流化风机（一用一备）。热工仪表新增的温度测点包括密相区温度、炉膛出口温度、分离器进口温度及返料温度，新增的压力测点包括风室压力、料层差压、播煤风压、炉膛负压和分离器进口压力，其余测点继续使用原有锅炉仪表。
6、结束语
通过介绍链条炉改造为循环流化床锅炉改造方案，表明采用循环流化床技术对旧锅炉进行改造是可行和有效的，改造后锅炉效率有明显提高，污染物排放可达到国家标准。锅炉改造可以克服原有锅炉的缺点，提高燃烧效率，实现劣质煤的综合利用，节约能源，保护环境，具有良好的社会效益和经济效益。
