BOILER MANUFACTURING
第4期
2019年7月
No. 4Jul. 2019
李国骥I，苏殿斌I，程 龙2
(1.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室(哈尔滨锅炉厂有限责任公司)，黑龙江哈尔滨150046；
飞碟杯2.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046)
摘要：生物质锅炉燃烧器气化炉是一种将生物质燃料(秸秆)转化为可燃气的一种新型能源利用装备。可
将农作物秸秆有效利用，减少秸秆田间直接焚烧，对缓解东北地区雾霾污染有很大作用。本文针对生物
质气 化炉的制造，进行制造方法的研究探讨及阐述。关键词：生物质气化炉；新型能源；结构特性；工艺方案中图分类号:TK229
文献标识码：B 文章编号:CN23 - 1249(2019)04 - 0040 - 04
Manufacturing Technology of Biomass gasifier车门铰链
Li Guoji ,Su Dianbin 1 , Cheng Long 1彩钢管
(1. State Key Laboratory of Efficient and Clean Coal - fired Utility Boilers ( Harbin Boiler Company Limited ),
Harbin 150046,China ；2. Harbin Boiler Company Limited ,Harbin 150046,China)
Abstract : Biomass gasifier is a kind of new energy utilization equipment that converts biomass fuel (straw ) into gas. Crop straw can be effectively used to reduce the direct burning of straw in the field , which plays a great role in alleviating haze pollution in northeast China. In this paper , the man
ufacture method of biomass gasifier is studied.
Key words : biomass gas gasifier ； new energy sources ； manufacturing ； the processing plan
0引言
生物质能是自然界中有生命的动植物提供的
能量，这些动植物以生物质作为媒介存储太阳能,
属再生能源。国际自然基金会2011年2月发布
的《能源报告》认为，到2050年，将有60%的工业 燃料和工业供热都采用生物质能源。
我国每年可利用的农作物秸秆、农产品加工 剩余物、林业剩余物等资源总量相当于4. 6亿吨 标准煤，而目前生物质利用量每年约合3500万吨 标准煤，利用率仅为7.6%。燃煤耦合生物质发 电技术，有效发挥了生物质能源价值，将成为未来
资源利用的重要方向。
某电厂20MW 生物质耦合发电项目，为国 内首个最大国家级燃煤耦合生物质气化发电技 术改造试点示范项目，国内自主设计、制造。该
工程将在热电厂某机组现有场地建设1台发电 功率为20MW 等级的生物质气化发电项目，采
用循环流化床微正压气化技术将产生的生物质
燃气送至660MW 超临界燃煤机组锅炉，与煤粉
进行混烧，利用原有燃煤发电系统实现生物质
高效发电。
软性电路板生物质气化炉(以下简称气化炉)是一种新 型利用生物质产生可燃气的能源装备，利用生物
质燃料不充分燃烧，产生可燃性气体，通过一、二
级分离器，将未充分燃烧的生物质燃料、灰渣、炉 灰与可燃气分离，最后通过烟道中导热油换热器
进行热交换，保证可燃气气体温度在设计规定范
围内，通过生物质气燃气管道输送到生物质气燃
烧器，与煤粉在炉膛混烧，从而达到将田间、林间，
农作物秸秆等生物质批量转化为电能高效利用的 目的。可有效破解秸秆在田间直接燃烧造成环境
动静压主轴收稿日期:2019 -03 -22
作者简介：李国»(1964 -)，男，高级工程师，主要从事锅炉和压力容器制造工艺及研究工作。
第4期李国骥.等：生物质锅炉燃烧器气化炉制造技术研究•41•
污染及资源浪费难题。
本文针对此国内最大的生物质气化炉的制造，进行制造方法的研究与实践，阐述了气化炉各部件的分块方案、各部件在制造过程中的关键工序及技术难点。
1生物质气化炉的结构特点和主要规格参数
1.1结构特点
该气化炉主要包括以下几部分：床下启动燃烧器、气化炉、一级分离器、二级分离器、导热油换热器烟道。主要设备均为大直径、薄壁圆筒、锥筒及箱体结构件组成，如图1所示。
图1气化炉整体结构示意图
该生物质气化炉为微正压、双旋风分离器结构。它的主要工作原理是生物质燃料，在炉膛中生物质不充分燃烧，产生可燃性气体，通过一、二级分离器，将未充分燃烧的生物质燃料、灰渣、炉灰与可燃气分离，最后通过烟道中导热油换热器进行热交换，将可燃气温度降低，通过生物质气燃气管道输送到生物质气燃烧器，与煤粉在炉膛混烧。
1.2主要技术参数
油水换热器主要参数见表1所示。
表1油水换热器主要参数
名称壳程管程设计压力（MPa） 5.0 5.0
工作压力（MPa） 1.250.5
设计温度（弋）260300
工作温度（％）43/150260/213.8操作介质水导热油
表2主要部件材质及规格
零件名称材质规格
炉膛护板Q345R812.820
一级分离器Q345R812.820
二级分离器Q345R812.820
烟道护板Q345R812
换热器烟道Q345R812
2总体制造方案
根据该气化炉结构特点，考虑现场安装施工便利性，结合道路运输限制条件和现场施工条件，制定总体制造方案为“模块化”出产，即气化炉分为以下几个大部件出厂（详见表3所示），运输至施工现场，方便快速安装，缩短工程总工期。
表3模块化出厂大部件的划分
序号名称规格mm质量t 模块一床下启动燃烧器4058x6950x25049.6模块二气化炉炉膛下部①4622x12
88717.4模块三气化炉炉膛上部¢4622X929815.3模块四一级分离器4>4644x1110421.9模块五一级分离器(M264x1212921.2模块六
导热油换热器3224x4613x2920 5.19
（8件）（最大）（最重）2.1各模块的工艺流程
2.1.1床下启动燃烧器
主要由助燃风、左右侧板和流化风管等部件组成，主要工艺流程如下：
钢板备料一装配一焊接一校正一防变形支撑固定
2.1.2气化炉炉膛下部、上部、一、二级分离器
钢板备料一卷圆一装焊纵缝一装配环缝一焊接环缝一校正一防变形支撑固定
2.1.3导热油换热器
主要由烟道和换热管组成。烟道属箱体类部件，主要工艺流程同床下启动燃烧器。导热油换热器换热管工艺流程如下：
管子下料一手工TIG接长一射线检查一弯后拼一射线检查一放样一装焊套管及撑架一热处理一装焊防磨盖板及压板一坡口加工一水压一通
球
•42•锅炉制造总第276期
3关键部件的制造难点及控制措施
3.1筒体卷制
1）由于是大直径薄壁筒体，筒体最大外径牡644，刚性相对较差，卷制时钢板上举会产生较大变形，如不加防护有倾覆危险。
2）由于成型后（纵缝未焊接状态）起吊变形较大，呈不规则椭圆状，椭圆长轴长度加钢丝绳长度通常已经超过吊车限位，无法从卷板机中吊运取出。
3）筒体自重影响校圆质量。
具体工艺措施如下：
1）卷制前在距离端部2.5米左右位置焊接辅助耳板，卷制过程中用吊车辅助并随卷板机卷制长度动态调整位置，防止倾覆。
2）由于筒体刚性差，卷制完成后，需要合拢取出筒节。具体做法是，关闭卷板机及吊车电源，铺设石棉毡、严格接地，筒体纵缝搭接1-5米左右，装焊拉筋固定，保证筒体刚性，再将筒体从卷板机中取出，见图2所示。
图2卷制完成后确保合拢
3）校圆过程中，利用一个自制的圆柱型滚动横梁，用吊车配合，进行辅助校圆，削减筒体自重变形影响，见图3所示。
3.2锥体卷制
一、二级分离器的下部均采用大锥体结构，一级分离器锥体尺寸为<H640/<f>1546丄=5297；二级分离器锥体尺寸为44262/^1616,L=81ll o锥体直径大、壁厚薄，长度较长，需分段拼接，拼接方案如图4所示。锥体卷制后大小口尺寸保证困难，同心度不易控制，制造前提制锥体平面样板，保证锥体大小口尺寸。较宽锥体卷制需要采用吊链辅助，防止倾覆。
密钥索引图3卷筒体横梁辅助校圆
图4锥体拼接方案
较窄锥体卷制时可选在小型卷板机上进行，卷制前要保证下料尺寸精确，拼接后进行尺寸复验，按锥体形线控制好卷制角度，并采用吊钩辅助防止侧向倾覆。见附图5。
图5窄锥体卷制
3.3筒体装配、焊接防变形
气化炉炉膛部分主要由圆筒体组成，护540 X12，高度超过21米，由5节筒节组成，筒节之间为膨胀节，其制造难点为：
1）筒体直径大、筒壁薄，焊接环缝长度较长,
第4期李国骥，等：生物质锅炉燃烧器气化炉制造技术研究•43•
易产生焊缝内凹变形。
2）筒体属于大直径薄壁筒身，整体刚性差，装焊极易发生变形。
工艺采取校圆完成后用钢管装“米”字支撑，保证存放、转运时的圆度。可采用©89x10钢管进行支撑。为保证筒体两侧边缘的圆度，需要在筒体边缘距离200mm处装钢管支撑，每节筒体装两道支撑。为保证运输和现场吊运安装时筒体的刚性，该支撑须在气化炉现场安装就位后再拆除O 筒节装环缝时，在焊缝附近装环板支撑，防止焊接环缝时棱角度超差，待总装结束后去除。管子支撑方式见图6所示。
图6筒体“米”字支撑保证刚性
3.4导热油换热器制造
导热油换热器主要由烟道和换热管组成，工作状态下换热管顶端挂到烟道上，下端没有约束，为自由状态。考虑到道路运输情况，如果在厂内全部安装完毕，经过道路运输，到达工地现场可能会出现不可预见的问题，最终确定烟道和换热管分别出厂。烟道分8组，上、下两组为四棱锥箱体，中间6节为方箱体,8组之间由膨胀节连接。烟道属于薄板类箱体部件。
制造过程中需要注意装配后的箱体外形尺寸满足公差要求，对外连接段需要测量对角线尺寸,
图7导热油换热器示意图焊接前注意箱体零件之间用拉筋板固定，焊接过程中应严格控制焊接线能量，防止焊接电流过大，箱体出现严重变形，给校正工作带来困难，参见图7所示。
4运输方案
该项目为我公司EPC项目，由于现场安装进度比较紧张，为减少现场制造安装工作量，在对该设备从制造厂至安装现场道路运输条件进行详细调研后，决定采用厂内模块化制造，并采用大件特殊车辆分段运输，以减少现场安装工作量。
1）气化炉炉膛部分分两部分：分上部及下部分别运输。由于上部分两节筒体，下部分三节筒体，中间用膨胀节连接，膨胀节凸出筒体，运输时必须注意支垫在筒体上，车辆不能触碰膨胀节。
2）—、二级分离器分别运输：分一级分离器整体及二级分离器整体分别运输，见图8所示。
图8—级分离器运输图
5结论
该煤电耦合生物质发电项目生物质气化炉已顺利制造完成并进行了安装试运行，针对这种大直径、薄壁气化炉的制造，采取厂内模块化生产，现场整体组装的方案是可行的。该生物质气化炉的成功生产，
为煤电耦合生物质发电项目的开发积累了经验，也可为后续大直径、薄壁筒体的制造和安装提供借鉴及参考。
参考文献
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化炉的研制.机械工程师,2013.
[2]刘太平，武玉君，杜国珠.大型德士古气化炉制造工
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[3]杨鲁斌，刘建国，吕博，等.生物质双流化床系统数
学模型的建立与优化.太阳能学报,2015.
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流畅模拟与试验.太阳能学报
,2015.
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