循环流化床设计说明书

.z.一简介循环流化床锅炉开展至今已经是一种普遍采用的燃煤动力设备，其具有高效率和低污染的特点。循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉开展起来的。它采用了比鼓泡床更高的流化速度，故不再象鼓泡床一样有一个明显的床面。大量物料被烟气夹带到炉室上部，经过布置于炉膛出口处的别离器，将物料烟气别离，并通过一种非机械式密封的回送机构将物料重新送回床内，这就是循环床的根本原理。循环流化床和鼓泡床一样，具有很大的热容量，及床内物料混合良好，对燃料适应性强，包括各种劣质燃料都能很好运行。由于流化床中强烈湍流混合和循环，增加了停留时间，因此比鼓泡床有更高的燃烧效率。循环流化床锅炉通常运行操作温度在850～950℃，这是一个理想的脱硫温度区间，在床中参加石灰石或脱硫剂，可以使SO2排放量大大降低。循环流化床锅炉采用低温、分段送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气系数下进展，从而大大抑制了NO*的生成和排放。本次设计有如下特点：采用全膜式壁构造锅炉炉膛采用了全膜式壁构造，总体设计满足膨胀要求，锅炉的膨胀、密封得到了很好的解决。前墙水冷壁向后弯曲构成水冷布风板，与两侧墙组成水冷风室，为床下点火创造必要的条件。采用"水冷旋风别离器〞本锅炉布置了两个水冷式别离器，由管子加扁钢焊成膜式壁，内壁密布销钉，再浇铸~60mm厚的防磨内衬。旋风筒的外壁仅需按常规膜式水冷壁的保温构造既可。它与耐火砖加钢板外壳的热别离器相比，除有很高的别离效率外，耐火材料大大减少，由300～400mm降至~60mm降低了维护费用，同时锅炉的启动不受耐火材料升温的限制，负荷调节快捷，冷态启动由～8小时缩短到～4小时，节省燃油。由于耐火材料得到可靠的冷却，在配适宜当的流速下，磨损的问题也得到了解决。旋风筒外壁按常规保温后，水冷别离器外壁外表温度由常规热旋风筒的～121℃降至45℃以下，辐射热损失少，提高了锅炉效率，降低了运行本钱。水冷别离器的循环回路采用自然循环，因此其壁温和炉膛水冷壁一样，而又都是悬吊构造，膨胀差值很小〔仅因吊点标高不一样产生的差值〕。密封更为可靠。由于旋风筒有水冷却，对其在别离器内出现的二次燃烧起着冷却作用而防止结渣与堵灰。配用这种别离器的循环流化床锅炉，具有燃烧效率高，热效率高，耐磨性好，运行稳定，负荷调节灵敏，不结渣的优良品质，且燃料的适应性也广。旋风别离器尺寸是经大量实验验证过的优化设计，烟气切向进入别离器产生旋流，使绝大局部灰粒子被别离，下落到"J〞阀回料器形成循环灰。3、过热器的布置在炉膛上部沿炉膛高度在炉膛前侧设置有屏式过热器，它充分利用了换热量随循环量和燃烧室温度变化的特点，使锅炉负荷大范围变动时蒸汽参数保持稳定，在屏式过热器下部采用密集销钉＋特殊防磨措施进展防磨处理。在尾部竖井中布置有高温过热器、低温过热器，这种布置方式，烟气流动均匀，有利于降低磨损。在低温过热器和屏式过热器之间、屏式过热器与高温过热器之间设置有两级给水喷水减温器，以控制蒸汽温度在允许范围内。4、床下点火由于采用了水冷风室及布风板，为床下点火创造了条件。本次设计采用床下热烟气发生器点火。点火用油在热烟气发生器内筒燃烧，产生高温烟气，与夹套内的冷却风充分混合成850℃左右热烟气。通过布风板使床料在沸腾状态下加热，因此，该点火方式具热量交换充分、油耗量低、点火劳动强度低、成功率很高等特点。5、合理的布风构造采用钟罩型风帽，具有布风均匀，阻力小等特点，能加剧炉内床料的混合，提高燃烧效率，并对布风均匀性、排渣通畅、减轻磨损也有很大好处。6、回灰系统本炉型采用小风量、低压头、高流率的自平衡回灰系统，回灰系统由别离器灰斗、料腿、J型阀构成，高压风多点布置,保证可靠回料,回料量大,负荷适应范围广,没有任何运动部件,完全消除了高温条件下易发的机械故障.运行操作简单可靠。6、固定膨胀中心锅炉按设定方向膨胀，利于密封。给煤机口及顶部一、二次密封采用新型构造。7、有效的防磨措施炉膛下部密相区、炉内门孔让管处、别离器入口、入口烟道、别离器内部全部为密焊销钉再浇铸耐磨耐火材料,回料器内壁及隔墙由耐磨耐火材料浇铸而成，推荐的耐磨耐火材料均采用经耐磨实验合格和经实际使用证明耐磨耐火性能良好的材料。由于水冷旋风别离器别离效率高，烟气中灰粒子的浓度大大的降低而减轻了对尾部对流受热面的磨损，加之在设计时又选取了较合理的烟气流速,并采用适宜的布置形式，因此较好地解决了对流受热面的磨损问题。二130t/h高温、高压循环流化床锅炉技术标准⑴、锅炉技术参数额定蒸发量130t/h额定蒸汽压力9.81Mpa额定蒸汽温度540℃给水温度215℃空预器进风温度20℃排烟温度135℃锅炉效率90%⑵、锅炉根本尺寸运转层平台标高8000mm锅筒中心标高36600mm锅炉宽度〔柱中心线〕9400mm锅炉深度〔柱中心线〕16920mm循环流化床锅炉技术的核心在于炉膛、别离器、回料系统组成的固体物料主循环回路，掌握了主回路设计技术也就根本解决了循环流化床锅炉的技术难题，锅炉压力等级不同直接影响的是受压元件强度设计，热量分配比例不同影响受热面布置不同。高温、高压与中温、中压的锅炉主要区别在于过热器的布置由两级变为三级，增加了炉膛内的屏式过热器。我厂的中温、中压循环流化床锅炉在炉内一直布置类似屏式过热器的高温过热器，有成熟的经历。因此，130t/h高温、高压循环流化床锅炉的技术是可靠的，构造是成熟的，是能满足用户要求的。三构造布置⑴、总体布置锅炉采用单锅筒横置式自然循环、"水冷旋风别离器〞、膜式壁炉膛前吊后支、全钢架构造、半露天布置。由于循环床锅炉燃烧室内飞灰浓度较高，炉室要良好的密封和防磨，因而本炉采用膜式壁构造。锅炉燃料所需空气分别由一、二次风机提供，一次风机送出来的风经过一次风空气预热器预热后，由左右两侧风道引入炉前水冷风室中，通过安装在水冷布风板上的风帽，进入燃烧室；二次风经过管式空预器后由二次风口进入炉膛，补充空气与之挠动混合，为保证二次风充分到达炉膛，本炉采用炉后和炉前进风构造。燃煤在炉膛内燃烧产生大量烟气和飞灰，烟气携带大量未燃尽碳粒子在炉膛上部进一步燃烧放热后，经过屏式过热器，进入"水冷旋风别离器〞中，烟气和物料别离，被别离出来的物料经过料斗、料腿、J型阀再返回炉膛，实现循环燃烧。经别离器后的"干净〞烟气经转向室、高、低温过热器、高温省煤器、低温省煤器、二次风空气预热器、一次风空气预热器由尾部烟道排出。燃煤经燃烧后所产生的大渣由炉底排渣管，可以经排渣装置连续排出。锅炉给水经给水混合集箱，由省煤器加热后，经包墙进入锅筒，锅筒内的饱和水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、上集箱，然后从引出管进入锅筒。饱和水及饱和蒸汽混合物在锅筒内经汽水别离装置别离后，饱和蒸汽通过引入管进入尾部竖井中低温过热器，经过一级喷水减温器后，通过布置在炉膛上部的屏式过热器，经过二级喷水减温器调节后，进入高温过热器，加热到额定参数后进入集汽集箱，最后从主汽阀至主蒸汽管道。⑵、锅筒及内部装置锅筒外径为Φ1800mm，壁厚为100mm，材料为P355GH〔国产牌号19Mn6〕。锅筒正常水位在锅筒中心线以下180mm，最高水位和最低水位离正常水位各50mm。锅筒采用单段蒸发系统，锅筒内布置有旋风别离器、梯形波形板别离器、清洗孔板和顶部多孔板等内部设备，它们的作用在于充分别离汽水混合物中的水，并清洗蒸汽中的盐，平衡锅筒蒸汽负荷，以保证蒸汽品质。锅筒内装有28只直径为Φ315mm的旋风别离器，分前后两排沿锅筒筒身全长布置。旋风别离器分组装配，这样可以保证旋风筒负荷均匀，获得较好的别离效果。汽水混合物从切向进入旋风别离器，在筒内旋转流动，由于离心力的作用，水滴被甩向四周筒壁沿壁下流，而蒸汽则在筒内向上流动，在上升过程中同时进展重力别离，别离出的水在筒底经导叶盘平稳地流入水空间。为防止水由四壁向上旋转流动时混入蒸汽流中，在旋风筒顶部加装一溢水槽，水可以经过溢水槽流到筒外。蒸汽在旋风别离器内向上流动，经过梯形、波形板别离器。经过旋风别离器粗别离后的蒸汽，进入清洗装置，被省煤器来的全部给水清洗，借以降低蒸汽中携带的盐份和硅酸根含量。经过清洗后的蒸汽，在汽空间又经过一次重力别离，然后经过顶部百叶窗和多孔板，再一次别离水滴，蒸汽被引出锅筒进入过热器，为防止蒸汽高速抽出，再引出处装有阻汽挡板。因为采用了大口径集中下降管，为防止下水管入口处产生旋涡，在下降管入口处有栅格板。此外，为保证蒸汽品质良好，在锅筒内部还装有加药管、连续排污管和紧急放水管。锅筒采用两组吊箍吊架，悬吊于顶板梁上，对称布置在锅筒两端。⑶、炉膛炉膛由膜式水冷壁构成，截面4050mm×7730mm，净空高约28m。前后墙在炉膛下部收缩形成锥形炉底，前墙水冷壁向前弯，与两侧水冷壁共同形成水冷布风板和风室。布风板面积约20平方米。在布风板的鳍片上装有耐热铸钢件风帽，该风帽为钟罩式帽，具有布风均匀等特点，加剧炉内床料的混合，提高燃烧效率，并对布风均匀性、减轻磨损也有很大好处。炉膛的沸腾四周6m高度范围是本炉磨损最严重的部位之一。在此区域水冷壁焊有密排销钉，并涂敷有特殊高温耐磨浇注料。主燃烧室工作温度880~950℃，由于烟气携带大量循环物料，其热容量很大，故整个炉膛温度较均匀。在炉膛出口处布置有四屏屏式过热器以及两屏水冷屏蒸发受热面，实践证明，过热器布置在炉膛出口，提高了锅炉的低负荷运行能力。⑷、别离器本炉布置有两个"高温水冷旋风别离器〞，别离器直径为4110mm。炉膛后墙一局部向后弯制形成别离器入口加速段,别离器入口处设有膨胀节，别离器出口和回料管上均设有膨胀节，回料管由高温防耐磨浇注料做内衬。⑸、过热器系统锅炉采用辐射和对流相结合，并配以两级喷水减温的过热器系统。炉膛内屏过为辐射受热面，尾部高温过热器和低温过热器为对流受热面。由低温过热器、屏式过热器、高温过热器及喷水减温系统组成。饱和蒸汽从锅筒至低温过热器入口集箱，通过低温过热器受热面管，进入低温过热器出口集箱；低温过热器布置在尾部竖井中，由一级构成，管子规格为Φ32×5，低温段材质为20G，高温段材质为12Cr1MoV，光管错列布置。为减少磨损，一方面控制烟速，另一方面加盖有材质为1Cr13的防磨盖、压板及防磨瓦，对局部也作了相应的处理。过热蒸汽从低温过热器出来通过一级喷水减温器调节后进入布置在炉膛前上方的屏式过热器，屏式过热器由膜式壁构成，管子规格为Φ42×6，材质为12Cr1MoV，共四屏。蒸汽由下向上运动，在炉顶经过二级喷水减温器后，进入高温过热器，高温过热器为双管圈顺列布置，管子规格为Φ38×5.5，低温段材质为12Cr1MoV，高温段材质为12Cr2MoWVTiB；采用较低烟速，在前排加盖1Cr20Ni14Si2的防磨盖板。蒸汽加热到额定参数后经连接收引入集汽集箱。⑹、省煤器在尾部竖井烟道中设有两级省煤器，均采用φ32*4管子，高、低温段省煤器均采用为顺列布置，较低烟速，并辅以有效的防磨措施，以保证运行寿命。每组省煤器之间留有~1000mm间隙，便于检修，省煤器进口集箱位于尾部竖井两侧，给水由前端引入。⑺、空气预热器在省煤器后布置了两级空气预热器，上级空气预热器用来加热二次风，热风温度为230℃，该空预器为管式空气预热器，共分2组，选用φ40×1.5的管子，两组之间留有～1200mm间隙，便于检修和更换。下级空气预热器用来加热一次风。也分2组，选用φ40×1.5的管子，一次风热风温度为175℃。为降低空气预热器磨损，入口处均采用防磨管。⑻、锅炉范围内管道锅炉为单母管给水，给水母管首先引入给水操作台，通过操作台实现对锅炉给水的调节和控制。给水操作台分别为三个管道：DN150、DN100、DN20，分别为100%、70%、30%负荷用。给水通过给水操作台进入省煤器。锅筒装有各种监视、控制装置，如各种水位表、水位自动控制装置、压力表、紧急放水管、加药管、连续排污管和压力冲量装置等。所有水冷壁下集箱、集中下降管设有定期排污。锅筒、集汽集箱上共装有2套脉冲式平安装置，此外集汽集箱上还装有升火排气管路、反冲洗管路、蔬水管路。减温器和集汽集箱上均设有读数用和自控用的热电偶插座，在锅炉各最高点装有控制阀，最低点有排污阀和疏水阀。为了监视给水、炉水和蒸汽品质，装设了给水、炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽取样装置。在锅筒和省煤器进水管之间装有再循环管，供锅炉升火时保护省煤器用。⑼、燃烧设备本炉燃烧设备主要由给煤装置、布风装置、二次风装置、飞灰循环装置、点火系统组成。在炉前给煤机平台上可安装三台皮带给煤机装置〔用户自理〕，分别接给煤管，经破碎后的燃煤由播煤风送入燃烧室内。给煤量的多少通过给煤机控制。在溜煤管上设有波形膨胀节，以解决给煤机与炉膛之间的膨胀。给煤口采用异径三通，将溜煤、播煤风有机地结合起来，利于密封。燃烧室一次风占总风量的65%，由左右两侧风道引入炉前水冷壁室中。风室与水冷壁直接相连，并随膜式壁一起胀缩，利于密封。风帽安装在底部水冷布风板鳍片上，风帽采用多孔、钟罩型耐热铸钢风帽。本炉设置有四根φ219排渣管。两根作正常排渣用，其它两根作事故排渣用。为保证燃烧始终在低过量空气系数下进展，以抑制NO*的生成，本炉采用分段送风。二次风占总风量的35%，通过播煤风和上二次风管分别送入燃烧室不同高度。一、二次风管上均需设有电动风门及机翼测风装置，进展时可调节一、二次风比来适应煤种和负荷变化需要。回灰系统是本炉的关键设备之一。本炉设有两个回料器，分别由水冷灰斗、料腿、J型阀构成。水冷灰斗由别离器水冷壁收缩而成。回料腿为圆柱形，悬吊在水冷灰斗上，采用双层构造，保证密封。J型阀为一高流率、低压头、小风量自平衡回灰阀，将循环物料由炉膛后墙送入沸腾层。J型阀与料腿之间设有膨胀节。本次设计采用水冷布风板和水冷风室，为床下点火创造了条件。本炉设有两个热烟气发生室，作为点炽热源；设置在炉前左右两侧风室中。由于整个加热启动过程均在流态化下进展，热量是从布风板下均匀送入料层，不会引起低温和高温结焦。床下油点火方式具有耗油省、启动快、成功率高、环境卫生好、工人劳动强度低等优点。⑽、石灰石脱硫本炉设计考虑石灰石炉内脱硫。石灰石系统由**考虑。〔六〕、锅炉辅助设备锅炉辅助设备是锅炉房内配合锅炉本体工作的设备。实践证明：锅炉能否平安经济运行，在很大程度上取决于这些辅助设备的情况。循环流化床锅炉是我国近十年来开展起来的新技术，与之配套的辅助设备则起步较晚，而循环流化床锅炉与常规的锅炉相比拟，燃烧方式不同。因此循环流化床锅炉燃烧辅助设备十分重要。⑴、煤、灰、石灰石系统循环流化床锅炉运行的关键在于建立稳定的物料循环，大量的循环物料起传质和传热作用，从而使炉膛上下温度梯度减少，增大了负荷调节范围。循环物料主要由燃料中的灰、脱硫添加剂石灰石。煤系统，要求入炉煤粒度为0~10mm，根据煤的挥发份，灰份不同，其应有一定粒度级分配，以保证燃料中灰份大都成为可参与循环的物料，一般应采用两级破碎系统，使用环锤式破碎机。粒度在1mm以下的煤比例应低一些。石灰石系统，为了到达良好的脱硫效果，需添加石灰石作为脱硫剂。石灰石既用于脱硫又起循环物料作用，要求石灰石粒径大都应为0~1mm，其中小于0.1mm不大于10%；在循环床燃烧温度区间内石灰石脱硫是扩散反响，如石灰石粒径太大，比外表积大，脱硫反响不充分，颗粒扬析率也低，不能起到循环物料作用，假设颗粒太小，则在床内停留时间太短，效果也差。⑵、排渣系统为使锅炉稳定运行，必须保证床内料层厚度，要求锅炉排渣少排，勤排。并尽量采用连续排渣。⑶、送、引风系统循环流化床锅炉为了满足在高浓度下能较好流化，所选用的一次风机必须有足够的压头以满足料层良好流化，同时可使足够多的细物料带到炉膛上部进入别离器。由于一次风量仅占总风量65%，因此一次风机应是高压头小风量的风机。对引风