武漢天元鍋爐130th循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)

武漢天元鍋爐130t/h循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)武漢天元鍋爐有限責(zé)任公司吳鈞張延軍循環(huán)流化床鍋爐是一種清潔、高效的煤燃燒技術(shù)，近二十年來(lái)在我國(guó)和世界主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了迅猛發(fā)展。武漢天元鍋爐有限責(zé)任公司從八十年代開(kāi)始，與國(guó)內(nèi)外著名科研機(jī)構(gòu)合作，對(duì)循環(huán)流化床動(dòng)力特性及其裝置進(jìn)行了一系列的冷、熱態(tài)試驗(yàn)研究，已開(kāi)發(fā)出具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平的循環(huán)流化床鍋爐（10～240t/h蒸汽鍋爐、7～116MW熱水鍋爐）系列產(chǎn)品，能較好地適應(yīng)不同地區(qū)、不同煤種的燃燒特點(diǎn)，出力充足、運(yùn)行穩(wěn)定、燃燒效率高、環(huán)保特性好。我公司循環(huán)流化床鍋爐系列產(chǎn)品及其輔機(jī)配套，包括整個(gè)鍋爐島的設(shè)計(jì)均能滿(mǎn)足客戶(hù)的各種需求。130t/h循環(huán)流化床鍋爐是我公司采用中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所成熟可靠的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的新一代循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。一、鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)范及燃料1、鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)范項(xiàng)目單位數(shù)值額定蒸發(fā)量t/h130額定蒸汽壓力MPa額定蒸汽溫度℃450給水溫度℃1502、燃用煤種入爐煤粒度范圍0～10mm，50%切割粒徑d50=1.5mm。石灰石粒度范圍0～1mm，50%切割粒徑d50=0.15mm。設(shè)計(jì)煤質(zhì)分析如下：名稱(chēng)符號(hào)單位設(shè)計(jì)收到基碳Car%3收到基氫Har%1.99收到基氧Oar%收到基氮Nar%收到基硫Sar%收到基灰分A%收到基水分War%干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf%3收到基低位發(fā)熱量Qnet,arkcal/kg2997二、鍋爐總體布置1、整體概述本鍋爐采用中溫中壓參數(shù)、單汽包自然循環(huán)、集中下降管、全膜式壁爐膛、尾部包墻、平衡通風(fēng)、絕熱旋風(fēng)分離器、一級(jí)噴水減溫器調(diào)節(jié)蒸汽溫度的結(jié)構(gòu)。鍋爐采用支吊結(jié)合的固定方式，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為8000mm。鍋爐采用位于爐膛前墻水冷壁下部的兩點(diǎn)給煤，采用位于爐膛底部布風(fēng)板上的兩點(diǎn)排渣。鍋爐采用兩級(jí)配風(fēng)，一次風(fēng)從爐膛底部布風(fēng)板進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)從爐膛前后墻進(jìn)入爐膛。旋風(fēng)分離器位于爐膛出口和尾部豎井煙道之間，旋風(fēng)分離器下的返料器將分離下來(lái)的物料送回爐膛。高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器依次布置在尾部豎井煙道之中。2、鍋爐的汽水系統(tǒng)鍋爐給水進(jìn)入省煤器進(jìn)口集箱，然后經(jīng)過(guò)水平布置的三級(jí)錯(cuò)列鰭片管省煤器，進(jìn)入省煤器的出口集箱，最后由引出管接至汽包。在啟動(dòng)階段，省煤器再循環(huán)系統(tǒng)可以將爐水從汽包直接引至省煤器進(jìn)口集箱，從而保護(hù)省煤器。鍋爐采用自然循環(huán)，汽包內(nèi)的鍋水由集中下降管分配到爐膛膜式水冷壁下集箱，經(jīng)爐膛膜式水冷壁加熱后成為汽水混合物，隨后經(jīng)水冷壁上集箱、汽水引出管引入汽包進(jìn)行汽水分離。被分離出來(lái)的水進(jìn)入汽包水空間，進(jìn)行再循環(huán)。分離出來(lái)的飽和蒸汽從汽包頂部的蒸汽連接管引至包墻管，然后依次經(jīng)過(guò)低溫過(guò)熱器、噴水減溫器、高溫過(guò)熱器，最后將合格的過(guò)熱蒸汽引向汽輪機(jī)。3、鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)鍋爐采用平衡通風(fēng)，爐膛出口處煙氣壓力約為-100Pa，通過(guò)引風(fēng)機(jī)擋板的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)?？諝獠捎脙杉?jí)送風(fēng)，一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)提供，由布風(fēng)板下的水冷風(fēng)室進(jìn)入爐膛。二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)提供，由爐膛下部的二次風(fēng)噴口進(jìn)入爐膛。燃煤在爐膛內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂蜎](méi)有被分離器分離的飛灰流經(jīng)尾部豎井內(nèi)的對(duì)流受熱面，然后經(jīng)過(guò)除塵系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)，進(jìn)入煙囪，排向大氣。三、鍋爐結(jié)構(gòu)介紹1、爐膛水冷壁爐膛水冷壁采用膜式壁結(jié)構(gòu)，懸吊于鋼架的頂部橫梁上，整體向下膨脹。爐膛水冷壁分為前、后、左、右四個(gè)水循環(huán)回路，水冷壁由4根集中下降管供水，由連接管與前墻、后墻、側(cè)墻下集箱連接，水冷壁上集箱經(jīng)汽水引出管與鍋筒連接。爐膛下部的前后墻向中間收縮，形成上大下小的結(jié)構(gòu)。爐膛下部的后墻水冷壁彎制成水冷布風(fēng)板，其上布置的風(fēng)帽采用耐磨高溫合金精密鑄造，風(fēng)帽采用鐘罩式結(jié)構(gòu)，布風(fēng)均勻、流化良好，并能有效防止灰渣漏入風(fēng)室。在爐膛下部的兩側(cè)墻分別設(shè)有爐門(mén)，供清理檢修用。在水冷管上焊有高密度銷(xiāo)釘，用以固定防磨耐火澆注料。為防止水冷壁磨損，燃燒室密相區(qū)四周水冷壁敷設(shè)耐磨可塑料，爐膛煙氣出口附近的后墻水冷壁和側(cè)墻水冷壁亦敷設(shè)耐磨可塑料。布風(fēng)板下一次風(fēng)室為適應(yīng)床下點(diǎn)火的需要，采用了水冷風(fēng)室，內(nèi)側(cè)均敷以耐火澆注料。爐膛內(nèi)布置有兩片水冷屏，在屏的下部，為防止磨損，也進(jìn)行了防磨處理，采用密焊銷(xiāo)釘和打耐磨可塑料。水冷壁四周外側(cè)在不同高度裝設(shè)剛性梁，以增加水冷壁剛度。為監(jiān)視爐膛運(yùn)行工況，沿高度方向分幾層布置了溫度和壓力測(cè)點(diǎn)。如一次風(fēng)室的溫度和壓力測(cè)點(diǎn)；布風(fēng)板上的溫度測(cè)點(diǎn)；密相區(qū)頂部的溫度和壓力測(cè)點(diǎn)；爐膛上部的煙溫和壓力測(cè)點(diǎn)等；同時(shí)在指定位置設(shè)有看火孔、檢查門(mén)等。全部測(cè)點(diǎn)、門(mén)孔均布置在耐磨層中，完全避免了爐膛中突出物引起的水冷壁磨損。2、過(guò)熱器及蒸汽調(diào)溫飽和蒸汽從鍋筒由導(dǎo)管引入尾部煙道兩側(cè)包墻的上集箱，流經(jīng)兩側(cè)包墻，從兩側(cè)包墻的下集箱引入前包墻的下集箱，流經(jīng)前包墻，從前包墻的上集箱進(jìn)入后包墻的上集箱，流經(jīng)后包墻，進(jìn)入后包墻的下集箱，然后依次經(jīng)過(guò)低溫過(guò)熱器、噴水減溫器和高溫過(guò)熱器。過(guò)熱蒸汽溫度采用噴水減溫器進(jìn)行調(diào)節(jié)。為防止爆管，各過(guò)熱器管段經(jīng)熱力偏差計(jì)算，選取合理的偏差系數(shù)，在選用管材時(shí)，在壁溫驗(yàn)算的基礎(chǔ)上留有足夠的安全裕度。高溫過(guò)熱器和低溫過(guò)熱器兩組蛇形管為純對(duì)流型，順列布置。為防止磨損，除選用較低的煙速外，高溫過(guò)熱器和低溫過(guò)熱器的最上面一排管子均加裝防磨蓋板，并在過(guò)熱器彎頭及穿墻管部位也加裝防磨蓋板。3、省煤器省煤器布置在低溫過(guò)熱器的下部區(qū)域，由省煤器支撐梁進(jìn)行支撐。整個(gè)省煤器分成三個(gè)管組，采用鰭片管錯(cuò)列布置。省煤器的前兩排管子、彎頭和穿墻部位均加裝防磨蓋板來(lái)防磨。4、空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器采用密封性能好、漏風(fēng)少的臥式結(jié)構(gòu)，并分為三級(jí)，上段為雙行程、下段為單行程。煙氣走管外，空氣在管內(nèi)流動(dòng)。一二次風(fēng)的冷風(fēng)風(fēng)道分別從煙道后墻方向引入，熱風(fēng)風(fēng)道從煙道前墻方向引出。為防止磨損空氣預(yù)熱器采用順列布置，并且每一級(jí)空氣預(yù)熱器前兩排管子采用厚壁管。5、蝸殼式旋風(fēng)分離器與返料閥本鍋爐采用蝸殼式旋風(fēng)分離器作為煙氣與物料的分離器，它具有分離效率高和強(qiáng)化燃燒的優(yōu)點(diǎn)。旋風(fēng)分離器將被煙氣夾帶離開(kāi)爐膛的固體物料分離下來(lái)，固體物料通過(guò)返料器返回爐膛，煙氣則流向尾部對(duì)流受熱面。整個(gè)物料分離和返料回路的工作溫度為910℃左右。蝸殼式旋風(fēng)分離器分離效率高，能保證絕大多數(shù)碳粒被分離參與循環(huán)燃燒，燃燒效率高、飛灰含碳量低。旋風(fēng)分離器的筒體內(nèi)壁面及入口通道內(nèi)壁面均敷設(shè)高溫耐磨材料，壁面必須光滑，保證旋風(fēng)分離器既有較高的分離性能，又有較長(zhǎng)的使用壽命。分離器爐墻材料容易解決、耐磨性好，安全性高、檢修方便。6、鍋爐的點(diǎn)火裝置鍋爐設(shè)置有兩臺(tái)床下風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器，點(diǎn)火燃燒器由點(diǎn)火油槍、高能點(diǎn)火器及火焰檢測(cè)裝置組成。點(diǎn)火油槍為機(jī)械霧化，燃料為0#輕柴油，油槍所需助燃風(fēng)為一次風(fēng)。床下風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器布置在爐膛水冷風(fēng)室側(cè)墻的一次風(fēng)道內(nèi)，同時(shí)高能點(diǎn)火器及火焰檢測(cè)裝置也布置在一次風(fēng)道內(nèi)，以保證鍋爐的安全啟動(dòng)?？諝夂陀腿紵笮纬?00℃左右的熱煙氣，從爐底均勻送入，其熱量損失小，能將床溫均勻加熱到650℃以上，在一次風(fēng)道靠近油槍處布置有防爆門(mén)。為便于了解油槍的點(diǎn)火情況，風(fēng)室的另一側(cè)設(shè)有觀火孔。7、鍋爐給煤一定粒度的燃煤經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)入布置在前墻的兩個(gè)給煤管，借助自身重力和引入的播煤風(fēng)，在布風(fēng)板上方進(jìn)入爐膛。為防止給煤管內(nèi)堵煤，在給煤管的轉(zhuǎn)彎處和給煤管下部出口處均引入播煤風(fēng)，在進(jìn)煤口的下部形成氣墊使煤能夠順利地進(jìn)入爐膛。給煤量按僅用一條管路給煤時(shí)，鍋爐亦能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行考慮。播煤風(fēng)能很好地密封熱煙氣，使其不會(huì)反串，但由于給煤管內(nèi)為正壓，所以給煤機(jī)必須有很好的密封性。四、鍋爐技術(shù)措施1、鍋爐設(shè)計(jì)采用適中的循環(huán)倍率，一方面可以滿(mǎn)足爐膛、分離器、返料器組成的主循環(huán)回路中的物料溫度高且均勻，有利于煤粒的燃燒、燃燼，燃燒效率高；另一方面避免了過(guò)高的循環(huán)倍率引起的不必要的磨損。2、循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)主回路內(nèi)存在大量的高溫循環(huán)灰，有很大的熱慣性，而新入爐燃料占總灰量的比例很小，入爐后馬上被大量高溫循環(huán)灰快速預(yù)熱并燃燒，新入爐燃料對(duì)鍋爐的熱沖擊小，燃燒穩(wěn)定性好，最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷可達(dá)30%MCR。3、高大爐膛設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)了煤粒在爐膛中的停留時(shí)間，有利于煤粒的燃燒、燃燼，燃燒效率高。4、爐膛下部密相區(qū)水冷壁敷設(shè)一定厚度的耐磨可塑料，既可防磨，又能減少下部爐膛吸熱，爐膛溫度水平較高，有利于煤粒的燃燒、燃燼，燃燒效率高。5、采用高效蝸殼式旋風(fēng)分離器，確保碳粒子多次循環(huán)燃燒，燃燒效率高。6、返料風(fēng)壓頭高而風(fēng)量非常小，返料閥內(nèi)物料無(wú)充足的氧氣供給，返料閥內(nèi)不會(huì)燃燒結(jié)焦。7、風(fēng)帽采用鐘罩式結(jié)構(gòu)，布風(fēng)均勻、流化良好并能有效防止灰渣漏入風(fēng)室。8、鍋爐給煤采用氣墊輸送型式，給煤流暢、均勻性好。9、鍋爐采用床下流態(tài)化點(diǎn)火，點(diǎn)火自動(dòng)化程度高并且安全、可靠。10、尾部各級(jí)受熱面設(shè)計(jì)選用合理的煙氣流速，兼顧了受熱面積灰和磨損兩方面的因素，并布置有充足的受熱面，鍋爐排煙溫度有保證，鍋爐熱效率高。11、在鍋爐各處容易磨損的部位，均采取了先進(jìn)可靠的防磨措施。五、鍋爐技術(shù)特點(diǎn)1、本鍋爐采用中溫中壓參數(shù)、單汽包自然循環(huán)、集中下降管、全膜式壁爐膛、尾部包墻、平衡通風(fēng)、絕熱旋風(fēng)分離器、一級(jí)噴水減溫器調(diào)節(jié)蒸汽溫度的結(jié)構(gòu)。2、爐膛采用全膜式水冷壁、水冷等壓風(fēng)室和水冷布風(fēng)板，水冷風(fēng)室整體膨脹性好，密封性強(qiáng)，能承受高溫，適應(yīng)于采用床下點(diǎn)火的需要。3、膜式壁爐膛下部濃、稀相床交界處不僅采用特殊材料噴鍍而且采用特殊的彎管避讓結(jié)構(gòu)，防止此處形成渦流，完全避免了該處水冷壁的磨損。4、采用高效的蝸殼式旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固兩相分離，分離效率高，保證絕大多數(shù)碳粒被分離參與循環(huán)燃燒，燃燒效率高、飛灰含碳量低。分離器爐墻材料容易解決、耐磨性好，安全性高、檢修方便。5、循環(huán)灰采用高溫一級(jí)分離，避免了循環(huán)灰對(duì)床溫的沖擊，并減弱了循環(huán)灰變化對(duì)汽溫的影響，還避免了尾部受熱面的磨損。6、返料風(fēng)壓頭高而風(fēng)量非常小，返料閥內(nèi)物料無(wú)充足的氧氣供給，返料閥內(nèi)不會(huì)燃燒結(jié)焦，返料閥采用流線(xiàn)型充氣設(shè)計(jì)，減小了物料和壁面之間的摩擦，循環(huán)灰具有良好的流動(dòng)性，解決了因返料閥流動(dòng)不暢而發(fā)生的結(jié)焦。7、風(fēng)帽采用鐘罩式結(jié)構(gòu)，布風(fēng)均勻、流化良好，有利于防止布風(fēng)板上床料結(jié)焦，并能有效防止灰渣漏入風(fēng)室。