一台41 0 t／h循环流化床锅炉的典型设计VIP

第 4期 2 0 1 1年 7月 锅炉制造 B OI L E R MANU FA C T U RI NG No 4 J u 1 2 01 l 文章编号 ： C N 2 31 2 4 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 0 70 3 一 台 4 1 0 t h循环 流化床 锅炉 的典型设计 孙艺心 ( 哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 ) 摘要： 本文主要介绍了为某电厂设计和制造的4 1 0 t h C F B锅炉的设计方案、 设计特点。该锅炉是哈尔滨锅 炉厂有限责任公司在引进 A L S T O M公司技术以后生产的具有优良的性能、 低污染燃烧特性 ， 良好的经济性和 环保特性的改进型产品。 关键词： 循环流化床锅炉； 性能； 特点 中图分类 号 ： T K 2 2 3 文献标识码 ： A Ty p i c a l De s i g n o f 41 0 t h CFB Bo i l e r ( H a r b i n B o i l e r C o L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e d e s i g n s c h e me， d e s i g n c h a r a c t e ris t i c s o f t h e b o i l e r f o r a p o we r p l a n t a r e i n t r o d u c e d h e r e i n T h e b o i l e r i s a n i mp r o v e d p r o d u c t b a s e d O N t h e i n t r o d u c e d t e c h n o l o g y o f AL S T OM ， a s i t h a s h i g h pe r f o r ma nc e， l o w p o l l ut i o n c h a r a c t e ris t i c i n e c o n o mi e s Ke y w o r d s ： c i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d( C F B )B o i l e r ； p e rf o rma n c e ； c h a r a c t e ri s t i c 0 引 言 1 锅炉主要技术规范 循环流化床锅炉燃烧技术是一种新型清洁煤 燃烧技术， 具有较高的环保特性和较强的煤种适 应性 。国外循环流化床技术的发展主要 目标是污 染物指标的控制上， 燃料基本上都是高挥发份的 褐煤和烟煤 ， 而我 国的能源状况要求循环流化床 锅炉不但要达到低污染物排放水平， 而且必须燃 用无烟煤 、 贫煤 、 矸石及煤泥等劣质燃料 ， 甚至是 几种燃料的混烧 ， 因此采用引进技术设计的锅炉 ， 在 中国总是遇到各种 问题 ， 很难满足我 国以劣质 燃料为主的国情 ， 本文介绍 的锅炉是哈锅集 中自 身的技术优势开发的适合我国国情的大型循环流 化床技术。 锅炉额定蒸发量 ： 4 1 0 t h 过热蒸汽 出口压力 ： 9 8 1 M P a 过热蒸汽温度 ： 5 4 0 给水温度 ： 2 1 5 预热器进 口温度： 3 5 C a S比 ： 2 2 脱硫率 ： 9 0 炉膛温度 ： 8 9 0 o C 锅炉效率 ： 9 0 2 锅炉整体布置 HG一4 1 0 9 8一L P M1 9锅炉是一 台高压参 数、 单锅筒 、 自然循环蒸汽锅炉 ， 燃料为贫煤。锅 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 21 6 作者简介 ： 孙 艺心( 1 9 7 8一) 男， 黑龙江省哈尔滨人 ， 工程 师， 2 0 0 1年毕 业于佳 木斯大学机械工程学 院， 从事锅炉设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 锅炉制造 总第 2 2 8期 炉采用 以 A L S T O M公 司 的循 环流化床锅 炉技术 进行基础设计 ； 在偏心式高效分离器 、 气动 自平衡 型双路 回料阀、 钟罩式风帽等处运用哈锅 自己的 专利技术对锅 炉进行完善 设计 的方式 设计并 制 造 。 锅炉采用露天布置， 全钢焊接结构、 支吊结合 的固定方式 ， 设有膨胀中心， 采用平衡通风方式 ， 灰渣 的冷却采用滚筒冷渣器。锅炉主要 由炉膛 、 偏心式高效旋风分离器 、 气动 自平衡双路 回料阀 和尾部对流烟道 4部分组成。 燃烧室采用膜式水冷壁 ， 位于锅炉前部 ， 水循 环采用单汽包、 自然循环 、 单段蒸发系统。燃烧室 底部采用水冷布风板 ， 布风板上布 置大直径钟罩 式风帽。燃烧室内布置翼墙式水冷屏增加蒸发受 热面。燃烧室 内布置屏式 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 内直径 7 0 5米 的偏心式高旋风效分离器 ， 布置在燃烧室与 尾部对流烟道之间 ， 每个偏心式高效旋风分离器 回料腿下布置一个气动 自平衡 双路 回料 阀， 回料 为 自平衡式 ， 流化密封风采用高压风机单独供给。 以上三部分构成了循环流化床锅炉的核心部分 一 物料热循环回路 ， 煤与石灰石在燃烧室 内完成燃 烧及脱硫反应 。经过分离器净化过的烟气进入尾 部烟道。 尾部对流烟道中依次布置 级 、 I级过热器 、 省煤器 、 空气 预热器。根据本工程是贫煤的煤质 特性 ， 受热面的比例进行了大的调整。级 、I 级 过热器烟道采用 的包墙过热器为膜 式壁结构 ， 省 煤器、 空气预热器烟道采用护板结构。过热蒸汽 温度由在过热器之 间布置 的两 级喷水减温器 调 节 ， 减温喷水来 自锅炉给水。 采用低温燃烧 ( 8 9 0 c lC) 以降低 热力 N O x的 生成 ； 采用分级送风方式 ， 除从布风板送入 的一次 风外 ， 还从燃烧室下部锥段分 三层不 同高度引入 二次风， 以降低燃料中N O x 的生成量。脱硫剂采 用石灰石， 以气力输送方式直接由二次风 口给入 炉膛。从而 实现 炉 内脱硫 ， 这样 就 能有 效控 制 N O x和 S O ， 的排放量。 锅炉采用床下、 床上联合启动方式 ， 床下点火 油枪采用内回油式机械雾化 ， 床上点火油枪采用 简单机械雾化。锅炉采用水冷壁前墙给煤， 炉渣 经水冷壁侧墙 由滚筒 冷渣器冷 却后从排渣 管排 出。同时根据煤 质是贫煤 的特点 ， 锅炉加装飞灰 再 循环 系统 ， 从 而保证 锅炉 的飞 灰含碳 量小 于 8 。 3 锅炉典型设计和结构的主要特点 3 1 采用循环流化床锅炉技术 这种锅炉采用 了新型 的燃烧方式 ， 具有如下 优点 ： 燃料适应性 广、 低硫 排放、 高 燃烧效率 、 低 N O x排放 、 消除熔渣 、 有较大负荷调节 比。 3 2 采用专利技术设计关键部件 在锅炉的关键部件 的设计上 ， 采用 已申请 了 专利的先进技术， 其技术特点如下。 3 2 1 钟 罩 式风 帽 内管阻力设计合理 ， 使布风均匀 ， 有利于锅炉 低负荷运行。外帽小孔风速低， 降低风帽间的磨 损。外帽与内管螺纹连接 ， 便 于检修。运行 时风 帽不易堵塞。使用寿命长 ， 不宜损坏。 3 2 2 偏心式高效旋风分离器 入口烟道下倾布置， 中心筒下沿带挡灰板。 3 2 3 气动 自平衡 双路回料阀 自平衡 回灰 ， 无须运行控制 。供风简单 ， 系统 简化 。有利于循环灰在炉 内的均匀分布。固定结 构与膨胀结构分开处理。 3 3 飞灰再循环 系统 由于本工程的燃料为贫煤， 在锅炉机组整体 设计时考虑到 ， 燃料的飞灰 含碳量会 比其它煤质 高 ， 因此工程实际设计时增加 了一套飞灰再循环 系统。其 目的是将除尘器 1电场分离的飞灰收集 后从新送回炉膛使其进行二次燃烧， 从而降低飞 灰中的含碳量， 增加锅炉的效率。主要由： 两台螺 旋给料机( 包括电动执行机构、 控制柜) 、 两台分 配器、 两台喷射式供料器、 三台补偿器、 三个电动 灰 闸阀和大小灰斗等部件组成。 3 4燃烧室及水冷壁 燃烧室断 面呈矩形 ， 深度 宽度 =6 7 5 0 1 3 2 3 0 mm。 燃烧室各 面墙全部采用膜式水冷壁 ， 由光管和扁钢焊 制而成 ； 底部 为水冷布风板。下 部前后水冷壁向炉内倾斜与垂直方向成 l 6 。 角。 布风板的截面积小于上部燃烧室的截面积， 使布 风板上部具有合理 的流化速度。 燃烧室中上部与前墙垂直布置有 8片水冷屏 和 6片过热器屏( 级过热器) 。 3 5过热器 过热器系统包墙过热器、I、 、 级过热器 组成 ， 在 I 级过热器与 级过热器之间、 级过热 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 孙艺心： 一台4 1 0 t h循环流化床锅炉的典型设计 9 器与级过热器之间管道上， 分别布置有一、 二级 喷水减温器。 为了简化炉墙结构和形成尾部对 流烟道 ， 本 锅炉布置了顶棚及包墙过热器 ， 它是 由扁钢焊制 成膜式壁。 I 级过热器位于尾部烟道中， 水平蛇形管布 置 ， 共有 2个管组 。 级过热器位于燃烧室 中上部 ， 由六 片屏式 过热器组成 ， 与前水冷壁垂直布置， 下部穿前墙处 为屏的蒸汽人 口端 ， 有密封盒将管屏 与水冷壁焊 在一起。 级过热器位于尾部烟道上部 ， 水平蛇形布 置 ， 由 2个管组组成。 3 6 省煤器 省煤器布置 在尾部对 流烟道 内， 呈逆 流、 水 平、 顺列布置 ， 为检修方便 ， 省煤器的蛇形管分成 3个管组。省煤器蛇形管用撑架吊在省煤器 中间 集箱上 ， 然后通过吊挂管和炉顶 吊挂装置 吊在顶 板上。 3 7空气预热器 空气预热器烟道深度为 5 1 6 0 m m， 与上部烟 道一致 ， 烟道宽度为 1 l 5 9 0 mm。 管式空气预热器采用卧式布置 ， 沿烟气 流程 一 、二次风交叉布置 ， 共有 四个行程 。 4 结束语 本文介绍了某台4 1 0 t h循环流化床锅炉主 要的设计和结构特点 ， 该锅炉投运至今 ， 性能稳 定 ， 运行安全可靠 ， 业主非常满意。 上接第 6页 5 试验情况 5 1 试验参数 试验煤种 ： 鹤壁贫煤( 粉仓清仓后添加 ) 一 次风温度 ： 1 5 c c 一 次风风速 ： 1 6 2 0 m s 一 次风量 ： l 1 3 0 41 4 1 3 0 m 给粉机转速 ： 5 5 0 7 5 0转 m i n 给粉量 ： 4 6 t h 煤粉浓度 ： 0 2 0 k g k g ( 可调) 5 2 试验过程 分别使用 1 0 0 k h 、 2 0 0 k g h 、 2 5 0 k g h不同 出力的油燃烧器进行引燃煤粉的试验 ， 分析对 比 燃烧效果。改变给粉机的转速， 观察燃烧的效果。 增大、 减小一次风 的风速 ， 观察燃烧的变化。 5 3 试验情况分析 在煤粉燃烧器 中使用 1 0 02 5 0 k h双强油 燃烧器对煤粉进行点火时 ， 煤粉都能够被引燃 ， 火 焰长度最长为 67米 。煤粉燃烧器 喷 口处火焰 明亮 。由于鹤壁贫煤的灰分很 高， 使用较小 出力 的油枪时， 煤粉火焰 的长度较短 ， 煤粉的燃尽度较 差。使用 2 0 0 2 5 0 k g h油燃烧器时 ， 火焰 长度 变长， 煤粉的燃尽度好 。减小给粉机的转速时 ， 给 粉量减小 ， 火焰长度变短 ， 增大给粉量时 ， 火焰变 长。提高一次风速时 ， 燃烧效果逐渐变差 ， 燃尽度 变差， 减小一次风速时， 燃烧器喷口火焰更加明 亮 。双强油燃烧器的抗 风能力很强 ， 无论是增大 或者减小一次风速， 双强油燃烧器都然能够稳定 燃烧。 6 试验结果分析 1 ) 采用 双强少 油点火燃烧器 能够 点燃鹤壁 贫煤 ， 油枪出力 为 2 0 0 2 5 0 k g h ， 煤粉 的燃尽度 高 。煤粉燃烧器 出口煤粉着火 良好 ， 燃烧强烈 ， 火 炬明亮 。 2 ) 如果按照2 5 0 k g h 油枪的出力计算， 在锅 炉的试 运期 间用 油 ， 按 3 0 0小 时计 算 ， 每 小 时 2 5 0 ( k g h ) 4 ( 套 ) =1吨， 总油耗为 3 0 0 h1 t h = 3 0 0吨。采用 大油枪 时 ， 原 系统 配置 单只启动 油枪 的耗油量为 4 7 0 0 k h ， 按新机组试运期间 油耗 5 0 0 0吨计算， 节油率为( 5 0 0 0 t