武汉天元锅炉有限责任公司 吴钧 张延军
循环流化床锅炉是一种清洁、高效的煤燃烧技术，近二十年来在我国和世界主要经济发达国家得到了迅猛发展。 武汉天元锅炉有限责任公司从八十年代开始，与国内外著名科研机构合作，对循环流化床动力特性及其装置进行了一系列的冷、热态试验研究，已开发出具有国内先进技术水平的循环流化床锅炉（10～240t/h蒸汽锅炉、7～116MW热水锅炉）系列产品，能较好地适应不同地区、不同煤种的燃烧特点，出力充足、运行稳定、燃烧效率高、环保特性好。
我公司循环流化床锅炉系列产品及其辅机配套，包括整个锅炉岛的设计均能满足客户的各种需求。
130t/h循环流化床锅炉是我公司采用中国科学院工程热物理研究所成熟可靠的循环流化床锅炉技术，联合开发设计的新一代循环流化床锅炉产品。 一、锅炉设计规范及燃料
1、锅炉设计规范烷基叔丁基醚
项 目 | 单位 | 数值 |
额定蒸发量 | t/h | 130 |
额定蒸汽压力 | MPa | 3.82 |
额定蒸汽温度 | ℃ | 450 |
给水温度 | ℃ | 150 |
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2、燃用煤种
入炉煤粒度范围0～10mm，50%切割粒径d50=1.5mm。石灰石粒度范围0～渣油四组分1mm，50%切割粒径d50=0.15mm。
设计煤质分析如下：
名称 | 符号 | 单位 | 设计 |
收到基碳 | Car | % | 36.74 |
收到基氢 | Har | % | yig滤波器1.99 |
收到基氧 | Oar | % | 4.00 |
收到基氮 | Nar | % | 0.63 |
收到基硫 | Sar | % | 微型键盘 3.06 |
收到基灰分 | Aar | % | 49.08 |
收到基水分 | War | % | 4.50 |
干燥无灰基挥发分 | Vdaf | % | 31.99 |
收到基低位发热量 | Qnet,ar | 蓝牙GPSkcal/kg | 2997 |
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二、 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、集中下降管、全膜式壁炉膛、尾部包墙、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，锅炉运转层标高为8000mm。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、锅炉的汽水系统
锅炉给水进入省煤器进口集箱，然后经过水平布置的三级错列鳍片管省煤器，进入省煤器
的出口集箱，最后由引出管接至汽包。在启动阶段，省煤器再循环系统可以将炉水从汽包直接引至省煤器进口集箱，从而保护省煤器。
锅炉采用自然循环，汽包内的锅水由集中下降管分配到炉膛膜式水冷壁下集箱，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包墙管，然后依次经过低温过热器、喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机。
3、锅炉烟风系统
锅炉采用平衡通风，炉膛出口处烟气压力约为-100Pa，通过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，由布风板下的水冷风室进入炉膛。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。
燃煤在炉膛内燃烧后产生的高温烟气和没有被分离器分离的飞灰流经尾部竖井内的对流受热面，然后经过除尘系统、引风机，进入烟囱，排向大气。
三、锅炉结构介绍
1、炉膛水冷壁
炉膛水冷壁采用膜式壁结构，悬吊于钢架的顶部横梁上，整体向下膨胀。
炉膛水冷壁分为前、后、左、右四个水循环回路，水冷壁由4根集中下降管供水，由连接管与前墙、后墙、侧墙下集箱连接，水冷壁上集箱经汽水引出管与锅筒连接。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，其上布置的风帽采用耐磨高温合金精密铸造，风帽采用钟罩式结构，布风均匀、流化良好，并能有效防止灰渣漏入风室。在炉膛下部的两侧墙分别设有炉门，供清理检修用。
在水冷管上焊有高密度销钉，用以固定防磨耐火浇注料。
为防止水冷壁磨损，燃烧室密相区四周水冷壁敷设耐磨可塑料，炉膛烟气出口附近的后墙水冷壁和侧墙水冷壁亦敷设耐磨可塑料。布风板下一次风室为适应床下点火的需要，采用了水冷风室，内侧均敷以耐火浇注料。
炉膛内布置有两片水冷屏，在屏的下部，为防止磨损，也进行了防磨处理，采用密焊销钉和打耐磨可塑料。
水冷壁四周外侧在不同高度装设刚性梁，以增加水冷壁刚度。
为监视炉膛运行工况，沿高度方向分几层布置了温度和压力测点。如一次风室的温度和压力测点；布风板上的温度测点；密相区顶部的温度和压力测点；炉膛上部的烟温和压力测点等；同时在指定位置设有看火孔、检查门等。
全部测点、门孔均布置在耐磨层中，完全避免了炉膛中突出物引起的水冷壁磨损。
2、过热器及蒸汽调温
饱和蒸汽从锅筒由导管引入尾部烟道两侧包墙的上集箱，流经两侧包墙，从两侧包墙的下集箱引入前包墙的下集箱，流经前包墙，从前包墙的上集箱进入后包墙的上集箱，流经后包墙，进入后包墙的下集箱，然后依次经过低温过热器、喷水减温器和高温过热器。
过热蒸汽温度采用喷水减温器进行调节。
为防止爆管，各过热器管段经热力偏差计算，选取合理的偏差系数，在选用管材时，在壁温验算的基础上留有足够的安全裕度。
高温过热器和低温过热器两组蛇形管为纯对流型，顺列布置。为防止磨损，除选用较低的烟速外，高温过热器和低温过热器的最上面一排管子均加装防磨盖板，并在过热器弯头及穿墙管部位也加装防磨盖板。
3、省煤器
省煤器布置在低温过热器的下部区域，由省煤器支撑梁进行支撑。整个省煤器分成三个管组，采用鳍片管错列布置。省煤器的前两排管子、弯头和穿墙部位均加装防磨盖板来防磨。
4、空气预热器
空气预热器采用密封性能好、漏风少的卧式结构，并分为三级，上段为双行程、下段为单行程。烟气走管外，空气在管内流动。一二次风的冷风风道分别从烟道后墙方向引入，热风风道从烟道前墙方向引出。
为防止磨损空气预热器采用顺列布置，并且每一级空气预热器前两排管子采用厚壁管。
5、蜗壳式旋风分离器与返料阀
本锅炉采用蜗壳式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固体物料分离下来，固体物料通过返料器返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作温度为910℃左右。
奶茶杯架蜗壳式旋风分离器分离效率高，能保证绝大多数碳粒被分离参与循环燃烧，燃烧效率高、飞灰含碳量低。
旋风分离器的筒体内壁面及入口通道内壁面均敷设高温耐磨材料，壁面必须光滑，保证旋风分离器既有较高的分离性能，又有较长的使用寿命。
分离器炉墙材料容易解决、耐磨性好，安全性高、检修方便。
6、锅炉的点火装置
锅炉设置有两台床下风道点火燃烧器，点火燃烧器由点火油、高能点火器及火焰检测装置组成。点火油为机械雾化，燃料为0#轻柴油，油所需助燃风为一次风。床下风道点火燃烧器布置在炉膛水冷风室侧墙的一次风道内，同时高能点火器及火焰检测装置也布置在一次风道内，以保证锅炉的安全启动。空气和油燃烧后形成800℃左右的热烟气，从炉底均匀送入，其热量损失小，能将床温均匀加热到650℃以上，在一次风道靠近油处布置有防爆门。为便于了解油的点火情况，风室的另一侧设有观火孔。
7、锅炉给煤
一定粒度的燃煤经给煤机进入布置在前墙的两个给煤管，借助自身重力和引入的播煤风，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播煤风，在进煤口的下部形成气垫使煤能够顺利地进入炉膛。给煤量按仅用一条管路给煤时，锅炉亦能满负荷运行考虑。播煤风能很好地密封热烟气，使其不会反串，但由于给煤管内为正压，所以给煤机必须有很好的密封性。
四、锅炉技术措施
1、锅炉设计采用适中的循环倍率，一方面可以满足炉膛、分离器、返料器组成的主循环回路中的物料温度高且均匀，有利于煤粒的燃烧、燃烬，燃烧效率高；另一方面避免了过高的循环倍率引起的不必要的磨损。
2、循环流化床锅炉循环主回路内存在大量的高温循环灰，有很大的热惯性，而新入炉燃料占总灰量的比例很小，入炉后马上被大量高温循环灰快速预热并燃烧，新入炉燃料对锅炉的热冲击小，燃烧稳定性好，最低不投油稳燃负荷可达30%MCR。
3、高大炉膛设计，延长了煤粒在炉膛中的停留时间，有利于煤粒的燃烧、燃烬，燃烧效率高。
4、炉膛下部密相区水冷壁敷设一定厚度的耐磨可塑料，既可防磨，又能减少下部炉膛吸热，炉膛温度水平较高，有利于煤粒的燃烧、燃烬，燃烧效率高。
5、采用高效蜗壳式旋风分离器，确保碳粒子多次循环燃烧，燃烧效率高。
6、返料风压头高而风量非常小，返料阀内物料无充足的氧气供给，返料阀内不会燃烧结焦。
7、风帽采用钟罩式结构，布风均匀、流化良好并能有效防止灰渣漏入风室。
8、锅炉给煤采用气垫输送型式，给煤流畅、均匀性好。
9、锅炉采用床下流态化点火，点火自动化程度高并且安全、可靠。
10、尾部各级受热面设计选用合理的烟气流速，兼顾了受热面积灰和磨损两方面的因素，并布置有充足的受热面，锅炉排烟温度有保证，锅炉热效率高。
11、在锅炉各处容易磨损的部位，均采取了先进可靠的防磨措施。
五、锅炉技术特点
1、本锅炉采用中温中压参数、单汽包自然循环、集中下降管、全膜式壁炉膛、尾部包墙、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。
2、炉膛采用全膜式水冷壁、水冷等压风室和水冷布风板，水冷风室整体膨胀性好，密封性强，能承受高温，适应于采用床下点火的需要。
3、膜式壁炉膛下部浓、稀相床交界处不仅采用特殊材料喷镀而且采用特殊的弯管避让结构，防止此处形成涡流，完全避免了该处水冷壁的磨损。
4、采用高效的蜗壳式旋风分离器进行气固两相分离，分离效率高，保证绝大多数碳粒被分离参与循环燃烧，燃烧效率高、飞灰含碳量低。分离器炉墙材料容易解决、耐磨性好，安全性高、检修方便。
5、循环灰采用高温一级分离，避免了循环灰对床温的冲击，并减弱了循环灰变化对汽温的影响，还避免了尾部受热面的磨损。
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