10th Ⅱ类无烟煤循环流化床锅炉结构特点.pdf

综述与专论机电技术2 0 0 8 年第2 期 1 0 t ／hI I 类无烟煤循环流化床锅炉结构特点 林文强 福建省锅炉压力容器检验所，福建福州3 5 0 0 0 3 摘要结合I I 类无烟煤的特点，介绍了低挥发份I I 类无烟煤S H F l O 1 ．2 5 一w l I 型循环流化床锅炉设计时采用 较高炉膛及较低空截面气速，在密相区布置合适数量的埋管受热面等结构特点。 关键词循环流化床锅炉结构技术特点 中图分类号T K 2 2 9 ．6 1 文献标码A 文章编号1 6 7 2 4 8 0 l 2 0 0 8 0 2 9 卜0 3 1 前言③防渣管1 6 ．3m 2 循环流化床锅炉是近三十年来发展起来的一 ④对流管柬2 3 7 ．5m 2 种新型燃烧设备，其沸腾燃烧方式介于层状燃烧⑤省煤器1 4 1 ．6m 2 和悬浮燃烧之间，煤种适应性广，具有强化燃烧⑥热管空气预热器2 4 ．6m 2 及传热的热点。且是一种低温燃烧方式，有利于2 ．4 循环流化床 炉内除硫，故受到国内外锅炉行业最广泛地重视，①布风板有效截面积3 ．2 6m 2 是当前最有前途的清洁高效率的燃烧方式。本文②流化床工作温度1 0 0 7 ℃ 针对I I 类无烟煤的特点，介绍了低挥发份I I③炉膛出口温度9 3 0 ℃ 类无烟煤S H x F l O 一1 ．2 5 ．wI I 型循环流化床锅炉 ④垂直段冷态空截面风速 1 2 0 ℃ O ．9 5 m ／s 设计时采用较高炉膛及较低空截面气速，在密相⑤稀相区气速1 ．8 9 m ／s 区布置合适数量的埋管受热面等结构特点。⑥风帽小孔风速 1 2 0 ℃ 5 5 ．0 6 m ／s 2 锅炉设计主要规范3 锅炉结构特点 2 ．1 锅炉参数该型锅炉是自然循环水管锅炉，炉膛四周为 ①额定蒸发量 1 0 t ／h 重型炉墙，炉膛下部的密相区布置了埋管，炉膛 ②额定蒸汽压力 1 ．2 5 M P a 上部的稀相区只布置了前后水冷壁，左右不布置 ③额定蒸汽温度 1 9 3 ．3 ℃ 水冷壁。尾部布置了省煤器和高效传热的热管空 ④给水温度 1 0 5 ℃ 气预热器。锅炉为室内布置。 ⑤冷空气温度 3 0 ℃ 采用双锅筒横置式M 形布置，螺旋给煤机布 ⑥排污率 5 ％ 置在炉前，燃煤由滑差变速电机带动给煤机正压 ⑦设计效率 8 0 ．6 5 ％ 送入循环流化床内。从送风机出来的冷空气经热 2 ．2 设计煤种管空气预热器加热至1 2 0 ℃左右。经热风道大部分 ①燃料煤种I I 类无烟煤进入等压风室，流经布风板小风帽进入流化床参 ②燃料的元素分析 应用基 加燃烧，另一部分作为播煤风，回料风及二次风 C y 7 4 ．1 5 ％H y 1 ．1 9 ％O y O ．5 9 9 6S y 0 ．1 5 ％ 进入炉膛参加燃烧。所产生的烟气先后流经密相 N y O ．1 4 ％A y 1 3 ．9 8 9 6w y 9 ．8 ％V r 2 ．8 4 ％区、稀相区、凝渣管、U 形惯性分离器烟道、组合 Q y D w 2 5 4 3 5K J ／k g 6 0 7 5 k c a l ／k g 式旋风分离器、燃烬室、对流管束、最后流经省 燃料颗粒半径 8 m m 平均粒径1 ．5 m m 煤器、热管空预器和除尘器后由烟囱排入大气。 燃料消耗量1 1 5 3 ．2 k g ／h燃烧产物从炉膛出来后，未燃尽的灰粒经U 计算燃料消耗量1 0 3 7 ．9 k g ／h型惯性分离器和组合式旋风分离器分离后，经回 2 ．3 受热面积料器或飞灰回送装置重新返回炉膛进行多次循环 ①埋管1 1 ．8 3m 2 燃烧。 ②水冷壁管2 0 ．2m 2针对I I 类无烟煤着火温度高，煤末比例大的 9 1 万方数据 ‘机电技术2 0 0 8 年第2 期综述与专论特性在炉膛设计时要创造两个高效燃烧炉膛的条件①保证整个炉膛自下而上的温度始终保持在I I 类无烟煤着火温度9 0 0 ℃以上，以确保在不结焦的前提下煤颗粒沿整个炉膛高度处于着火燃烧状态。要保证反应活性差的I I 类无烟煤的高效燃烧，保持适宜的床层和整个炉膛温度水平是至关重要的。本锅炉在各种负荷下运行时，沸下温度1 0 3 0 ～1 0 5 0 ℃，稀相区上段9 3 0 ～9 9 0 ℃以上，炉膛出口9 0 0 ℃左右；②保证微米级的灰粒 高中温分离器不容易分离下来的细小飞灰粒子 在炉内有一定的停留时间。因为较大的煤颗料能被高温分离器分离下来，重新进入炉内循环燃烧，炉内停留时间很长，燃尽率高。而那些微小飞灰粒子所占的比例不少，它经过高温炉膛的机会只有一次，以后就被烟气带走，尽可能提高这部分飞灰中炭的燃烬程度．是提高锅炉热效率的关键因素之一。因此在锅炉整体和燃烧设备结构布置时必须考虑满足上述条件。3 ．1 锅炉整体布置锅炉基本尺寸上锅筒标高1 0 5 0 0 咖最高点标高1 1 2 1 0 m m ；锅炉宽度3 9 1 0 唧；锅炉外周宽度7 1 6 0 m m ；锅炉深度1 0l o o m m 锅炉外周深度1 4 9 0 0 m m 。3 ．1 ．1 锅简锅筒由上锅筒和下锅筒组成，上、下锅筒内径和壁厚分别为由1 2 0 0 1 6 栅和由9 0 0 1 4 咖。上锅筒内设水下孔板和波纹板分离器为一、二汽水分离装置，并设有喇叭口型表面排污管和加药管，进水管由中间向两侧均匀给水。3 ．1 ．2 密相区密相区布置有斜横埋管，埋管采用巾6 0 8的2 0 号高压锅炉无缝钢管制作，顺列布置，分三级，共2 7 根埋管，总受热面积为1 1 ．3 3 m 2 ，为保证水循环的正常进行，防止汽水分层，埋管上倾角为1 5 。，为了便于加工制造，维修和换管的方便采用直埋管，并通过小集箱分别与前后集箱连接，后集箱有4 根中8 9 4 的炉管与下锅筒连接。额定负荷下，密相区上、下沸温度均在1 0 3 0 ～1 0 5 0 ℃左右，分离器分离下来的灰颗粒用热风亦在沸上处进入循环燃烧，在沸上与稀相区下部间炉膛不布置受热面，以利于I I 类无烟煤能及时着火和燃烧。为了减轻埋管的磨损，除了采用厚壁管外，还在埋管迎风面上布置了防磨扁钢。以延长埋管的寿命。3 ．1 ．3 稀相区由前集箱引出1 6 根由6 0 5 的上升管，在标高3 ．0 m 处引入炉膛，组成前墙水冷壁和顶棚管，后集箱引出两排3 2 根巾5 1 5 上升管，前排1 6根管子在3 ．0 m 标高处引入炉膛组成后墙水冷壁，后排1 6 根组成“U “型分离器受热面，最后在炉膛出口处拉稀成四排组成防渣管，烟气流经此管束后，烟温可下降数十摄氏度，其携带的飞灰由于烟温的降低而得到冷却，不致于粘结在后面的分离器通道中，造成堵塞。循环流化床锅炉碳粒相当一部分是在稀相区内燃烧，而稀相区流速也较高，为提高其燃烧率，增加碳粒在稀相区停留时间，稀相区中上部只在前后墙布置水冷壁，而两侧墙不布置水冷壁，炉膛内衬用高铝耐火砖，就保持了炉内的高温。同时由于炉膛较高，使煤粒的停留时间增加了，提高了燃烬程度。3 ．1 ．4 对流管束上，下锅筒间布置对流管束，管束为顺列布置，排数横向2 4 排，纵向1 6 排，为了安装和检修方便，在纵向第九排和横向第十排留下4 6 0 m m宽盼通道，在管束中设有两组隔烟板，烟气经三次折流后进入省煤器。3 ．1 ．5 省煤器省煤器布置在尾部烟道，长度为2 0 0 0 m m 器共4 8 根，横向8 排，纵向6 排。为保证低负荷时管内有足够的水速，省煤器采用双路进水，水速为0 ．5 9 2 m ／s 。并为保证省煤器在锅炉点火启动时安全性，在省煤器出口设有再循环回路。‘’3 ．1 ．6 炉墙本炉采用重型炉墙，内砖衬选用耐火砖 炉膛内砖衬选用高铝质耐火砖 ，外砖衬为普通红砖，炉顶砖墙直接安装在顶棚管上，内衬用高铝质耐火砖，外衬采用硅藻土砖保温，为安装和检 万方数据 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 综述与专论机电技术2 0 0 8 年第2 期 动，靠离心力的作用而实现气同分离，理论上可 将粒径d 0 ．0 9 ～O ．1 m m 的颗粒分离下来。以达到 多次循环燃烧效果，降低q 4 损失，提高热效率。 3 ．2 ．3 回料系统 本锅炉灰粒分离回料循环系统有三种，第一 级是炉膛出口的U 形惯性分离器。第二级是组合 式旋风分离器。第三级是对流管束下部烟气转弯 惯性分离室。前二级属高温分离。这三级分离器 分别与立管和回料器组成，形成了4 个独立的灰 粒循环系统并均用热风送入密相区或密相区上方 高温区内循环燃烧。由于三级分离均采用高、中 温炉内分离循环方式，有较高温度的灰颗粒用1 2 0 ℃左右的热风送入炉内密相高温区燃烧，其效果 十分显著。 4 运行效果 该型锅炉为广大无烟煤锅炉用户提供了一种 高效、节能、低污染的锅炉产品。各地用户在使 刚报告中都指出，锅炉燃烧良好，工况稳定。锅 炉各项技术指标均达到设计和有关标准的要求。 市场前景十分广‘阔。 5 结束语 S H x F l 0 1 ．2 5 WI I 型循环流化床锅炉，针对 无烟煤的燃烧特性和节能、环保的要求，采用较 高炉膛及较低空截面气速，在密相区布置合适 数量的埋管受热面及其它防磨措施，布置U 形惯 性分离器和组合式旋风分离器、热管空预器等技 术措施，形成了高效燃烧炉膛，燃烧I I 类无烟煤 时取得显著的节能和环保效果，为广大无烟煤、 劣质烟煤锅炉用户提供了一种高效、节能、环保 的锅炉产品。 修方便，在砖墙各处设有人孔门，观察孔和测孔。 3 ．2 燃烧设备 本炉燃烧设备主要由布风装置，螺旋给煤机。 高温平流式分离器，U 型惯性分离器，回料系统等 部件组成。 3 ．2 ．1 布风装置 布风装置由等压室、布风板、小风帽和2 根 放灰管组成。布风板由厚2 0 m 珊的钢板加J 二而成， 在上面的小风帽采用错列布置，布风板上铺一层 厚9 5 咖耐火混凝土，以保护布风极不致被烧坏。 3 ．2 ．2 给煤机 本炉配有一台螺旋给煤机，为了保护给煤机 头部不被烧坏和提高燃烧效率，在它头部设有冷 却风套管，进风量占总风量的3 ％左右，根据煤质 和燃烧情况，对风量和风速可以进行调节。采用 螺旋给煤机正压给煤，可使新加入的冷态燃料很 快与密相区炽热燃料混合并迅速加热到着火温度 以上。 3 ．2 ．3U 型惯性分离器 U 形惯性分离器主要是把炉膛出口烟气中较 粗颗粒分离出来，对较粗大颗粒进行粗分离，提 高后面旋风分离器的分离效果，U 型分离器下行段 截面较小，为上行段截面较大，使烟气流速突然 下降，达到粗分离效果。 3 ．2 ．3 组合平流式旋风分离器 组合式旋风高温分离器，是由沿烟气流动方 向错列分布有几种结构各异的分离元件组成迷宫 式结构，分离元件由铝碳质材料经压模成型后高 温烧结而成，耐火度达1 7 5 0 ℃，具有抗氧化、耐 腐蚀、耐磨等特点。当烟气通过时便产生旋转运 参考文献 [ 1 ] 黄家瑶，I I 类无烟煤工业锅炉的研制与设计技术特点[ M ] ，武汉工业大学出版社2 0 0 0 ． 作者简介林文强 1 9 8 0 年～ 男，助理工程师，主要从事锅炉压力容器检验设备工程的研究与检验工作。 9 3 万方数据