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130t/h高温高压循环流化床锅炉的研制
发布时间：2013-08-19 09:04 来源：未知
循环流化床(CFB)锅炉是二十世纪八十年代发展起来的高效率、低污染和可良好综合利用的燃煤技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。与其他锅炉相比，循环流化床锅炉增加了高温物料循环回路部分即分离器、回料阀；另外还增加了底渣冷却装置——冷渣器。分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来；回料阀的作用：一是将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；一是通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气反窜进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。冷渣器的作用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。
一般循环流化床锅炉处在850-900℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。在循环流化床锅炉中，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区．过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，因此循环流化床锅炉可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与炉内受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制，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木屑生物质颗粒燃料。
某热电有限公司扩建工程2X130t/h循环流化床锅炉。我公司采用引进循环流化床锅炉技术进行基础设计，并完全按照引进技术所确定的原则和结构进行施工设计和制造。
1主要设计参数
1.1锅炉参数。锅炉额定蒸发量：130t/h、过热蒸汽出口压力（表压）：9.81MPa、过热蒸汽温度：540℃、给水温度：215℃、冷风温度：200℃、排烟温度：147℃、锅炉计算效率．87.5%、Ca/S比：2.2、脱硫效率：>80%。
1.2设计煤种及参数。设计煤种为烟煤。主要元素分析如下：
1_3其它。a地震烈度：7级。b．排放值。排放值以设计燃料、给定的石灰石、50%—100%(MCR)锅炉运行负荷为基础。NOx的排放值：NOx$250ppm，S02的排放值：SO：≤300mg/Nm3.c锅炉水容积总计水压时68m3正常运行时38.8m3。d．最大允许粒径为≤13mm，d＜200um不大于10%。
2整体布置
本台锅炉采用高压参数(9.81MPag,5400C)设计，锅炉采用循环流化床燃烧方式，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器，锅炉采用平衡通风。水循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统。
锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、自平衡“U”形回料阀过热器、尾部对流受热面组成。燃烧室（炉膛）蒸发受热面采用膜式水冷壁结构，以保证燃烧室的气密性，采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽，具有布风均匀、防堵塞、防结焦和便于维修等优点。燃烧室内布置翼墙式水冷屏来增加蒸发受热面。燃烧室内布置屏式Ⅱ级过热器，以提高整个过热器系统的辐射传热特性，使锅炉过热汽温具有良好的调节特性。
锅炉采用2个直径约4.8米的高温绝热旋风分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，分离器外壁由钢板制成，内衬耐磨耐火浇注料，分离器上部为圆筒形，下部为锥形，耐磨材料和保温材料采用拉钩、抓钉和支架固定。每个旋风分离器回料腿下布置—个非机械型回料阀，回料为自平衡式，流化密封风用高压风机单独供给。回料阀外壳由钢板制成，内衬绝热材料和耐磨耐火材料。耐磨材料和保温材料采用拉钩、抓钉和支架固定。炉膛内布置3片Ⅱ级过热器，Ⅱ级过热器通过吊挂装置直接吊挂在顶板梁上。尾部对流烟道中布置Ⅲ级、I级过热器、省煤器、空气预热器。过热蒸汽温度由布置在过热器之间的两级喷水减温器控制，减温器减温喷水来自锅炉给水。Ⅲ级、I级过热器烟道采用的包墙过热器为全膜式壁结构，省煤器、空气预热器烟道采用护板结构。
燃烧室与尾部烟道包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的永久变形。锅炉采用室内布置，运转层标高为8000mm。
3锅炉设计的主要特点
3.1锅炉燃烧系统：a．给煤。锅炉采用两点给煤，炉前煤斗里的煤经给煤机送至位于炉膛前部的三个给煤口，采用输送风及播煤风将燃料送人燃烧室内燃烧。为防止炉内正压烟气返窜到给煤系统中，在给煤系统中通人二次风，作为正压密封风。b．石灰石供给。为满足锅炉环保排放要求，需向燃烧室内添加石灰石作为脱硫剂，石灰石既用于脱硫，又可作为床料参与物料循环。石灰石通过与燃料预混由给煤系统输送到炉膛。c．锅炉排渣。采用两台滚筒式冷渣器布置于炉膛下底部。d．配风系统。锅炉配风采用并联系统，即各个风机均单独设置。锅炉需要配设一次风机、二次风机、高压风机，采用平衡通风方式，压力平衡点设在炉膛出口。e．点火及燃烧。为加快启动速度，节省燃油，采用床下启动的方式。床下布置两只热烟气发生器，具有加热效率高、加热均匀、启动速度快且点火可靠性高等优点。每只启动燃烧器均配有火焰检测器，确保启动过程的安全性。床下两只启动燃烧器布置在水冷布风板下面一次风室前的风道内。
3.2采用热循环回路循环流化床锅炉技术。本台锅炉采用了新型的燃烧方式，具有以下优点：a燃料适应性广。与煤粉炉相比，其煤种的适应性较广。b．低硫排放。燃烧室内添加石灰石直接脱硫，无需在尾部设置烟气脱硫设备，即可满足环保标准要求。c．高燃烧效率。气固间高滑移速度及强烈的湍流流动导致固体颗粒在床内横向，纵向混合良好，且有较长的停留时间，因此可以保证最佳的碳燃尽率。d低NOx排放。低温燃烧和分级送风可降低NOx排放量，无需对烟气处理也能满足最严格的排放标准要求。e消除溶渣。低温燃烧不产生溶渣，降低了碱性盐的挥发，因而减少了锅炉的腐蚀和对流受热面的沾污。￡较大负荷调节比。从稳定燃烧的观点出发，不投油稳燃的锅炉负荷为30%。负荷的调节比较大。
3.3可靠的防磨措施。循环流化床锅炉中，由于大量高温循环粒子不断流经燃烧室、分离器和回料阀，所以存在着严重的磨损问题，为使锅炉长期安全可靠运行，在以下表面采取了防磨措施：a高温绝热旋风分离器及料腿内表面。b．回料阀内表面。c．高温绝热旋风分离器和对流烟道之间的连接烟道内表面。d．下部燃烧室内表面和布风板上表面。e水冷屏、过热器屏穿前墙处周围水冷壁管外表面。￡燃烧室出口烟道及出口烟道周围的后墙，侧墙、顶棚部分水冷壁管外表面。g水冷屏、过热器屏下部外表面。
3.4三维非金属膨胀节。本锅炉采用支吊结合的固定方式，为解决燃烧室与高温绝热旋风分离器、回料阀之间以及高温绝热旋风分离器与回料阀、尾部对流烟道之间的相对三维非金属膨胀，在以上各处装有既能耐高温、又能抗磨损的三维非金属膨胀节。安装时，要按图纸要求施工，保证金属件、耐磨耐火材料相对尺寸。
3.5屏式受热面。为了控制炉膛出口烟气温度和过热器的汽温调节特性，在燃烧室中垂直前墙布置两片水冷屏和三组屏式过热器。
3.6水冷布风板和钟罩式风帽。本锅炉采用水冷布风板，使布风板得到可靠的冷却。布风板管间鳍片上布置有钟罩式风帽，每个风帽由较小直径的内管和较大直径的外罩组成，外罩与内管之间采用焊接连接。这种风帽具有流化均匀、不堵塞、不磨损、安装、维修方便的优点。
3.7高温绝热旋风分离器。分离器采用入口烟道下倾、偏心中心筒、分离器入口烟道设置加速段、旋风筒呈圆形的结构，中心筒采用特殊结构，有利于气固分离，使旋风筒的分离效率提高、运行可靠。
3.8卧式空气预热器。本锅炉采用卧管式空气预热器，并将压头不同的一、二次风分开布置。这种布置方式有利于密封。
3.9全疏水结构。燃烧室内的水冷屏、过热器屏、尾部烟道中的过热器受热面和省煤器采用全疏水结构，锅炉停炉后可全部疏水，有利于锅炉的停炉保护。
3.10膨胀中心。本锅炉设置有膨胀中心，可进行精确的膨胀量计算，作为膨胀补偿间隙预留和管系应力分析的依据，并便于与设计院所设计的各管道的受力情况相配合，也为锅炉本体的刚性梁，密封结构和吊杆的设计提供了依据。
3.11燃烧室正压运行。本锅炉采用平衡通风方式，压力平衡点位于燃烧室出口，所以运行时燃烧室处于正压工况，为了防止烟气泄漏，确保燃烧室的密封性，所有门、孔以及管束穿墙处都装有密封盒或焊接密封。附性梁的设计压力为±8.7kPa(887mm水柱)。
4锅炉使用情况
本台高温高压循环流化床锅炉首次商业启动就达到了满负荷运行，经过—个星期左右的调试运行，各项运行参数和设计参数基本吻合。最终得到用户一致好评。
富通新能源不但生产销售生物质锅炉，同时还大量销售木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
