武漢天元鍋爐130th循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計

武漢天元鍋爐130t/h循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計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)，近二十年來在我國和世界主要經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家得到了迅猛發(fā)展。武漢天元鍋爐有限責(zé)任公司從八十年代開始，與國內(nèi)外著名科研機構(gòu)合作，對循環(huán)流化床動力特性及其裝置進行了一系列的冷、熱態(tài)試驗研究，已開發(fā)出具有國內(nèi)先進技術(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，出力充足、運行穩(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)品及其輔機配套，包括整個鍋爐島的設(shè)計均能滿足客戶的各種需求。130t/h循環(huán)流化床鍋爐是我公司采用中國科學(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)合開發(fā)設(shè)計的新一代循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。一、鍋爐設(shè)計規(guī)范及燃料1、鍋爐設(shè)計規(guī)范項目單位數(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)計煤質(zhì)分析如下：名稱符號單位設(shè)計收到基碳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給煤，采用位于爐膛底部布風(fēng)板上的兩點排渣。鍋爐采用兩級配風(fēng)，一次風(fēng)從爐膛底部布風(fēng)板進入爐膛，二次風(fēng)從爐膛前后墻進入爐膛。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的物料送回爐膛。高溫過熱器、低溫過熱器、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)鍋爐給水進入省煤器進口集箱，然后經(jīng)過水平布置的三級錯列鰭片管省煤器，進入省煤器的出口集箱，最后由引出管接至汽包。在啟動階段，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口集箱，從而保護省煤器。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行汽水分離。被分離出來的水進入汽包水空間，進行再循環(huán)。分離出來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)過低溫過熱器、噴水減溫器、高溫過熱器，最后將合格的過熱蒸汽引向汽輪機。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，通過引風(fēng)機擋板的開度進行調(diào)節(jié)?？諝獠捎脙杉壦惋L(fēng)，一次風(fēng)由一次風(fēng)機提供，由布風(fēng)板下的水冷風(fēng)室進入爐膛。二次風(fēng)由二次風(fēng)機提供，由爐膛下部的二次風(fēng)噴口進入爐膛。燃煤在爐膛內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂蜎]有被分離器分離的飛灰流經(jīng)尾部豎井內(nèi)的對流受熱面，然后經(jīng)過除塵系統(tǒng)、引風(fēng)機，進入煙囪，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，供清理檢修用。在水冷管上焊有高密度銷釘，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，也進行了防磨處理，采用密焊銷釘和打耐磨可塑料。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)視爐膛運行工況，沿高度方向分幾層布置了溫度和壓力測點。如一次風(fēng)室的溫度和壓力測點；布風(fēng)板上的溫度測點；密相區(qū)頂部的溫度和壓力測點；爐膛上部的煙溫和壓力測點等；同時在指定位置設(shè)有看火孔、檢查門等。全部測點、門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入后包墻的上集箱，流經(jīng)后包墻，進入后包墻的下集箱，然后依次經(jīng)過低溫過熱器、噴水減溫器和高溫過熱器。過熱蒸汽溫度采用噴水減溫器進行調(diào)節(jié)。為防止爆管，各過熱器管段經(jīng)熱力偏差計算，選取合理的偏差系數(shù)，在選用管材時，在壁溫驗算的基礎(chǔ)上留有足夠的安全裕度。高溫過熱器和低溫過熱器兩組蛇形管為純對流型，順列布置。為防止磨損，除選用較低的煙速外，高溫過熱器和低溫過熱器的最上面一排管子均加裝防磨蓋板，并在過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熱器的下部區(qū)域，由省煤器支撐梁進行支撐。整個省煤器分成三個管組，采用鰭片管錯列布置。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，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。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化燃燒的優(yōu)點。旋風(fēng)分離器將被煙氣夾帶離開爐膛的固體物料分離下來，固體物料通過返料器返回爐膛，煙氣則流向尾部對流受熱面。整個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、鍋爐的點火裝置鍋爐設(shè)置有兩臺床下風(fēng)道點火燃燒器，點火燃燒器由點火油槍、高能點火器及火焰檢測裝置組成。點火油槍為機械霧化，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)，同時高能點火器及火焰檢測裝置也布置在一次風(fēng)道內(nèi)，以保證鍋爐的安全啟動?？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。為便于了解油槍的點火情況，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)給煤機進入布置在前墻的兩個給煤管，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)，在進煤口的下部形成氣墊使煤能夠順利地進入爐膛。給煤量按僅用一條管路給煤時，鍋爐亦能滿負(fù)荷運行考慮。播煤風(fēng)能很好地密封熱煙氣，使其不會反串，但由于給煤管內(nèi)為正壓，所以給煤機必須有很好的密封性。四、鍋爐技術(shù)措施1、鍋爐設(shè)計采用適中的循環(huán)倍率，一方面可以滿足爐膛、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，延長了煤粒在爐膛中的停留時間，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)物料無充足的氧氣供給，返料閥內(nèi)不會燃燒結(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)化點火，點火自動化程度高并且安全、可靠。10、尾部各級受熱面設(shè)計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，均采取了先進可靠的防磨措施。五、鍋爐技術(shù)特點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，能承受高溫，適應(yīng)于采用床下點火的需要。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)灰采用高溫一級分離，避免了循環(huán)灰對床溫的沖擊，并減弱了循環(huán)灰變化對汽溫的影響，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)物料無充足的氧氣供給，返料閥內(nèi)不會燃燒結(jié)焦，返料閥采用流線型充氣設(shè)計，減小了物料和壁面之間的摩擦，循環(huán)灰具有良好的流動性，解決了因返料閥流動不暢而發(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。