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130t/h循环流化床锅炉的开发设计
发布时间：2013-08-18 08:33 来源：未知
中国科学院工程热物理研究所继2000年与上海某锅炉厂有限公司联合开发成功130t/h循环流化床(CFB)锅炉的基础上，又于2002年与无锡华光锅炉股份有限公司进行了130 t/h CFB锅炉的开发，首批3个用户计5台锅炉均于2004年投产发电，3个用户的设计燃用煤种分析见表1，锅炉基本设计参数见表2。本文主要介绍130 t/h CFB锅炉的总体布置、技术特点和锦江热电公司130 t／h CFB锅炉的运行情况。
1、总体布置
130 t／h CFB锅炉的总体布置见图1。锅炉采用单汽包自然循环、2根集中下降管、平衡通风、给水喷水调节汽温和常规过热器包墙结构。
锅炉采用了2只蜗壳式汽冷旋风分离器。炉膛、旋风分离器和尾部过热器烟道采用悬吊结构，省煤器和空气预热器采用支撑结构。3个给煤口位于炉膛前墙水冷壁下部，3个水冷排渣管位于炉膛底部，其中2个排渣口与滚筒式排渣机连接。富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
锅炉采用床下点火起动方式，燃烧器由油枪、火检装置及高能点火器组成，每只启动油枪的燃油量为400 kg／h。
锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。锅筒中心标高36.0 m，运转层标高7.2 m，炉顶大板梁标高39.6 m，左右柱中心宽度9.4 m，前后柱中心深度18.4 m。
2、主要技术特点
2.1炉膛
炉膛水冷壁采用膜式壁结构，水冷壁管子规格为∮60 mm×5mm，节距为80 mm，悬吊于钢架的顶部横梁上。水冷壁由集中下降管供水，再由分散连接管与前墙、后墙和侧墙下集箱连接，水冷壁上集箱经汽水引出管与锅筒连接。前后墙在下部向中间收缩形成密相区，后墙与两侧墙构成水冷布风板和水冷风室。水冷布风板的管子规格为d60 mm×5 mm，管节距为1 60mm。排渣管采用水冷结构，冷却水接入锅炉自然循环水系统。
2.2 旋风分离器
锅炉布置有蜗壳式汽冷旋风分离器，设计采用略低的烟气进口速度，在保证分离器有较高分离效率的同时，又有效地降低了分离器烟气阻力。分离器筒体采用整体膜式汽冷壁结构，由上、下环形集箱和膜式壁管组成，管子规格为d38 mm×5 mm。锅筒出来的饱和蒸汽首先进入分离器汽冷管内，然后再进入包墙过热器。
分离器汽冷管表面焊有密集的销钉，其密度为1 000个/m2，其上敷设有60 mm厚的高性能耐火防磨层，由于有汽冷管的冷却保护作用，耐火材料不易损坏、开裂和脱落，可大大减轻锅炉维修量。
2.3 尾部烟道
高温过热器和低温过热器均为顺列、逆流布置，采用双管圈结构，管子规格为d38 mm×4 mm和d42mm×3.5 mm，由过热器悬吊管支吊。高温过热器材料为12CrlMoV，低温过热器为15CrMo。整个过热器烟道采用包墙结构，密封性能良好。
省煤器由管夹固定，整体支撑在两侧墙的护板上。整个省煤器分成3个管组，均采用膜式壁、单管圈绕制、错列布置。
空气预热器采用卧式结构，分为三流程，顺排布置。烟气在管间纵向流动，空气在管内流动。
2.4膨胀密封
(1)旋风分离器与炉膛、返料器、尾部烟道之间均采用非金属膨胀节，既可吸收膨胀差产生的位移，又可保证锅炉整体密封。
(2)炉膛水冷壁、旋风分离器和包墙过热器均为膜式壁结构，具有良好的密封性。炉膛水冷壁和包墙过热器四周沿高度方向设置有刚性梁，以增加水冷壁刚度和承受炉内压力的波动能力。
(3)锅炉的给煤管和二次风进风管上均设置有不锈钢金属膨胀节。床下启动点火燃烧器和返料器采用恒力弹簧支吊。
2.5 防磨措施
(1)布风板以上6.5 m高的密相区采用了防磨层，在炉膛底部易磨损区域采用密焊销钉并敷设防磨材料，销钉密度是500个/m2。在防磨层和水冷光管的边界处采用水冷管向外让管的结构。
(2)炉膛顶部烟气出口的水冷壁侧墙和后侧采用密焊销钉并敷设防磨材料，销钉密度为500个/m2。
(3)炉膛上部水冷壁光管区域不布置任何测点和门孔，所有烟气温度和压力测点均布置在敷设耐磨层的区域以内。
(4)汽冷旋风分离器的内壁及进口区域采用高性能耐磨可塑料。
(5)尾部竖井内的受热面管子两边弯头处设置阻流板，防止形成烟气走廊。各段受热面首排管子设有防磨护板。过热器吊挂管布置有防磨盖板。
3、锦江热电公司130 t/h锅炉运行情况
锦江热电公司130 t／h CFB锅炉1、2号炉分别于2004年3月和2004年8月投产运行。实际运行结果表明，锅炉完全达到了设计要求，而且起动方便，运行稳定，负荷调整性能好，可在75t/h至130 t/h的负荷范围内平稳调整，锅炉最大负荷可以达到160 t/h;锅炉燃烧效率很高。燃用设计煤种时，炉渣的含碳量在1%～3%之间，飞灰含碳量在0.5%～3%之间。由于采用了膜式省煤器，可有效地防止管子表面的积灰，排烟温度始终可以控制在130℃以内。
锅炉运行至今，仅因过热器悬吊管防磨盖板脱落出现过一次爆管泄漏，循环燃烧系统没有出现过磨损爆管现象。
(1)旋风分离器 分离器效率较高，80%以上的物料集中在(100～200)um之间，中位粒径为120um。锅炉满负荷运行时，旋风分离器的烟气阻力为1.6kPa，此时分离器的烟气进口速度为20 m／s。
炉膛内距离布风板5m标高与25 m标高的烟气差压设置为悬浮段差压，锅炉满负荷运行时悬浮段差压为0.98 kPa，据此可计算出分离器的进口浓度为5.1 kglm3（标准状况）。依据燃煤煤灰平衡计算出的尾部飞灰浓度大致为0.02 kg/m3，这样即可计算出分离器的分离效率为99.3%，锅炉循环倍率为32。
旋风分离器内烟气湍流强烈，后燃现象不可避免。采用汽冷旋风分离器可有效降低旋风分离器和返料器内烟气的温度，使整个锅炉循环系统的温度分布更加均匀。而采用绝热旋风分离器的CFB锅炉，由于返料器内的燃烧温度高于炉膛温度，容易产生结焦现象。
采用两种分离器的燃烧系统烟气温度分布见表3，其中130 t／h CFB锅炉采用汽冷旋风分离器，而75t／h CFB锅炉采用2只绝热旋风分离器。由表中数据可见，采用汽冷分离器的烟气温度比较均匀，而采用绝热分离器的锅炉返料器的烟气温度要比燃烧室的温度高出40℃以上。
(2)给煤机 锅炉采用了3只螺旋给煤机，运行初期由于燃煤的湿度较大，堵煤严重，给煤量严重不均匀，造成给煤量大幅度的波动，使炉内烟气压力波动频繁，返料器的风室风压也出现大幅度的波动。经过电厂的不断改进，并严格控制进煤的水分，现在炉内压力波动问题已经基本得到解决。建议新建的CFB锅炉要尽量采用皮带式称重密封给煤机，以保证锅炉的稳定运行。
(3)过热器 锅炉满负荷运行时，低温过热器的出口汽温可以控制在420℃～430℃以内，但在低负荷时，其出口汽温有时达到440℃以上。主要原因是采用汽冷旋风分离器后，相对于满负荷，汽冷分离器的吸热比例相应增加，造成出口蒸汽温度偏高。由于采用了喷水减温，故尚未对锅炉运行造成影响，但在宁波长丰及神华阳光项目中，由于采用了自制冷凝水喷水减温系统，喷水量就显得不足。在某些情况下，冷凝水量不够，造成高温过热器出口汽温偏高，因此在今后的CFB锅炉过热器设计当中，应尽量选用给水喷水减温系统。
