太原锅炉集团有限公司116MW热水锅炉91
发表时间：2022-01-08 16:29 目 录
1.1.产品简介太原锅炉集团有限公司循环流化床燃烧是一种新型的高效、低污染的清洁燃煤技术，其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。 循环流化床锅炉具有燃料适应性广、环保性能优异、负荷调节范围宽广、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床锅炉是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。在循环流化床燃烧技术快速发展的今天，我们对循环流化床锅炉的磨损、耐火材料、辅机系统三大问题进行研究解决后，使CFB锅炉的可用率得到很大提高。 太原锅炉集团有限公司与清华大学通过多年的密切合作，深入分析了常规循环流化床锅炉面临的问题和挑战，提出了低能耗循环流化床锅炉设计理论和方法，形成了第二代节能型循环流化床锅炉全套设计导则，在此基础上同时完成了第二代节能型循环流化床锅炉的产品结构设计。使第二代循环流化床锅炉产品具有供电煤耗低、厂用电率低、锅炉可用率高的技术优势，其技术关键在于分离器效率提高后，循环物料中的细灰份额增加，适当减少床存量低床压运行依然可以保证锅炉正常运行。床存量降低后，二次风区域物料浓度降低，二次风穿透扰动效果增强，炉膛上部气固混合效果得以改进，提高了锅炉燃烧效率，降低了锅炉机组的供电煤耗；床存量降低后，物料流化需要的动力减小，锅炉一、二次风机的压头降低，风机电耗下降，从而降低锅炉机组的厂用电率；床存量降低后，炉膛下部物料浓度大幅度减小，从而可以减轻炉膛下部浓相区特别是防磨层与膜式壁交界处的磨损，提高锅炉机组的可用率。 本循环流化床锅炉运用了经过实践检验过的太原锅炉厂第二代节能型循环流化床锅炉全套设计导则进行设计。在燃用设计煤种或校核煤种时，在30～100%额定负荷范围内锅炉能够稳定燃烧。 1.2.锅炉概述该锅炉为单锅筒、全强制循环、∏型布置的燃煤循环流化床锅炉，适于室内和半露天布置。运转层设置在8m标高。 锅炉主要由炉膛、绝热旋风分离器、自平衡回料阀和尾部对流烟道组成。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是绝热旋风分离器，尾部竖井烟道布置了光管省煤器，省煤器下部布置一、二次风空气预热器。 该锅炉采用的循环流化床燃烧技术，是在我公司多年来生产循环流化床锅炉经验的基础上，结合一些先进的运行数据，同时依托于清华大学清洁燃烧技术理论的先进技术，实现了在低风室风压下安全稳定连续运行，使锅炉具有煤耗低、可用率高的技术优势。在燃烧系统中，给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由风道引入水冷风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室；二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉膛前后墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换。炉膛内的烟气（携带大量未燃尽碳粒子）在炉膛上部进一步燃烧放热。夹带大量物料的烟气经炉膛出口进入绝热旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料器返回炉膛，实现循环燃烧。分离后的烟气经转向室、高温省煤器、低温省煤器及一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。 由于采用循环流化床燃烧方式，灰渣活性好，具有较高的综合利用价值，能适合日益严格的国家环保要求。 锅炉经两根φ530的回水管道回水至锅筒，由下降管进入水冷下集箱、水冷壁管、水冷上集箱，然后由引出管进入锅筒，再由导水管引至省煤器下集箱，经低温省煤器、高温省煤器、出口集箱，最后将合格的热水引出。 2.锅炉基本特性2.1.主要工作参数(1)额定热功率 116MW (2)额定出水压力(表压) 1.6MPa (3)额定出口水温 150℃ (4)额定进口水温 90℃ (5)锅炉安全稳定运行的工况范围 80%~100% (6)设计燃料种类 褐煤 (7)低位发热量 12.393MJ/Kg (8)燃料消耗量 37923Kg/h (9)设计热效率 90.04% (10)锅炉排烟温度 142℃ (11)排烟处过量空气系数 1.3 各风机台数由设计院根据以上参数选取。 2.2.设计燃料2.2.1 设计煤质资料为用户煤种
2.2.2 点火及助燃用油 锅炉点火用油：0#轻柴油
2.2.3根据用户煤种，入炉煤的粒度要求范围0~10mm，切割粒径d50=1.5mm，小于200mm的份额不大于5%，粒度大于6mm的不大于10%，见下表的推荐范围。
2.2.4 石灰石既用于脱硫又起循环物料作用，石灰石的入炉粒度要求： 粒度范围在0～2mm，粒径级配为 0～0.1mm ≤20% 0.1～0.3mm 50% 0.3～1mm 20% 大于1mm ≤10% 石灰石的入炉成分要求CaCO3： ≥ 92% 在循环床燃烧温度区间内石灰石脱硫是扩散反应，如石灰石粒径太大，比表面积小，脱硫反应不充分，石灰石利用率低；同时，颗粒扬析率也低，不能起到循环物料作用。若颗粒太小，则在床内停留时间太短，脱硫效果也差。石灰石宜采用石灰石仓泵直接由给煤管上的石灰石给料口送入燃烧室。 2.2.5锅炉给水品质要求： 给水品质应符合GB/T 1576《工业锅炉水质》的规定。
2.3.锅炉基本尺寸锅炉运转层标高 8000mm 炉膛截面尺寸 4430mm×8830mm 锅炉燃烧操作层标高 5200mm 锅炉前、后柱中心深度 17900mm 锅炉左、右柱中心宽度 10700mm 锅炉最高点标高 40970mm 锅炉水容积 80m3 3.锅炉主要部件结构简述3.1.锅筒锅筒内径Φ1500mm，壁厚20mm，材料Q245R/GB/T713，锅筒直段长9800mm，全长约（包括封头及人孔装置在内）10624mm。 锅筒内装由1个单独水套组成，将回水与出水分割开。 因该锅炉设计容量大，用户在使用期间应具有备用电量，防止锅炉在运行期间发生停电造成事故。该锅炉在设计时水套上装有可靠的排汽装置，同时起到停电保护的辅助作用。 锅筒上部设有安全阀和排汽阀，以便升火前加水和停电后放汽保护。锅筒由支座支撑于钢架横梁上，当锅筒受热时可沿轴向自由膨胀。 3.2.水冷系统3.2.1水冷壁 3.2.1水冷壁 炉膛水冷壁采用膜式壁结构，由刚性梁将整个水冷壁组成刚性吊挂式结构，水冷壁通过水冷壁吊挂装置悬吊于钢架的顶部板梁上，整体向下膨胀，理论计算最大膨胀量约60mm。锅炉回水由下降管引至水冷壁进口集箱，经膜式壁后由导水引出管从出口集箱引入锅筒。 为防止水冷壁磨损，燃烧室密相区四周水冷壁均敷设了耐火防磨材料；炉膛水冷壁的下部与燃烧室防磨层的交接处采用了让管结构。 3.2.2固定装置 水冷壁及其附着在水冷壁上的零部件全部重量都通过吊杆装置悬吊在顶板上。 下降管用吊杆将其悬吊于刚性平台上。 3.2.3其它 为了运行和检修的需要，水冷壁上在不同的高度设置了人孔、温度测点、炉膛压力测量孔，水冷壁顶部设置了检修绳孔。 3.3.省煤器两级省煤器均布置于尾部竖井烟道内，烟道尺寸为3420×8600mm，高温、低温省煤器各两组，蛇形管用φ42的管子弯制而成，各级省煤器由特制的省煤器支撑梁支撑，注意不同材质的支撑梁的安装位置。在弯头和弯墙部位加装防磨护瓦，同时为了防磨和减少积灰，采用错列布置结构。 在省煤器的上部预留了两层吹灰孔，应装设吹灰器以保证锅炉能够经济运行。 3.4.空气预热器在省煤器后布置三级空气预热器，在锅炉宽度方向由一次风和二次风预热器并列组成。中间一组为二次风空预器，两侧为一次风空预器，采用立管式错列布置，烟气在管内流动，空气在管外流动。横向节距为S1=110mm，纵向节距为S1=55mm，管子规格为φ50×2mm，上两级材料Q235A，下级材料Q355GNH。 空气预热器的支撑通过箱形梁将其重量传递至锅炉尾部钢架上。 一次冷风由锅炉的下级空预器后下部两侧入口进入一次风空预器加热，再由上级空预器前上部两侧出口进入一次热风道；二次冷风由锅炉的下级空预器后下部中间入口进入二次风空预器加热，再由上级空预器前部中间出口进入二次热风道。一、二次风风量的比例为5.5:4.5，运行中可以通过调节一、二次风的风量来控制燃烧温度及负荷，改善燃烧工况，既能达到完全燃烧的目的，又能有效地控制SOx和NOx的生成与排放。 3.5.燃烧系统燃烧设备主要有给煤装置、布风装置、排渣装置和二次风装置和点火系统。 3.5.1给煤装置 炉膛前墙布置3个φ325×10给煤管，建议配置相应数量的密闭链式给煤机，给煤机与落煤管通过膨胀节相连，解决给煤机与炉膛水冷壁之间的膨胀差。给煤装置的给煤量要能够满足在一台给煤装置故障时，其余三台给煤装置仍能保证锅炉100%额定出力。一定粒度的燃煤经给煤机进入布置在前墙的落煤管，落煤管上端有送煤风，下端靠近水冷壁处有播煤风，给煤借助自身重力和引入的送煤风沿着落煤管滑落到下端，在距布风板一定高度处进入炉膛。给煤量通过改变给煤机的转速来调整，由于给煤管内为正压（约7500Pa），给煤机必须具有良好的密封。 播煤风管连接在每个落煤管的端口。 3.5.2布风装置 风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成，风室内捣打耐磨耐火可塑料，防止点火时鳍片超温，并降低风室内的水冷度。 燃烧室一次风从左右两侧风道引入风室。风室与炉膛被布风板相隔，布风板由水冷壁与扁钢焊制而成，其上均匀布置有风帽。一次风通过这些风帽均匀进入炉膛，流化床料。风帽为易更换夹套钟罩式风帽，该项技术已且申请为专利产品，精密浇铸，错列布置，材料为ZG8Cr26Ni4Mn3N，使用温度可达1100℃，具有较长的使用寿命。为了保护布风板，布风板上的耐火浇注料厚度为100 mm。为了保护布风板，布风板上的耐火浇注料厚度均与风帽头下沿平齐。 3.5.3 排渣装置 煤燃烧后的灰分别以底渣形式从炉膛底部排出和以飞灰形式从尾部排出。煤的种类、粒度和成灰特性等会影响底渣和飞灰所占份额。 底渣从水冷布风板上的四根φ219放渣管排出炉膛，其中两侧两根接冷渣机，每台冷渣机按5t/h冷渣量配置，中间两根为事故排渣管。 底渣通过冷却输送装置，可实现连续排渣。出渣量以维持合适的风室压力为准。一般来讲定期排渣的大渣含碳量较低，能小于1.5%，而连续排渣的大渣含碳量会有所升高。 3.5.4 二次风装置 二次风通过分布在炉膛前后墙上的二次风管喷嘴分别送入炉膛下部高度的空间。运行时二次风压一般不小于6000Pa。 为了精确控制风量，组织燃烧，一次风总管上应设计有电动调风门，一、二次泠风道上应装设测风装置。 3.5.5床下点火燃烧器 两台床下点火燃烧器并列布置在炉膛水冷风室后侧。由点火油枪、高能电子点火器装置组成。点火油枪为机械雾化，燃料为0#轻柴油。油枪所需助燃空气为一次风。空气和油燃烧后形成低于850℃左右的热烟气。从水冷风室上的布风板均匀送入炉膛。为了便于了解油枪点火情况，点火燃烧器设有观察孔。 点火用油量及风量：(根据安装雾化片大小，油枪雾化试验结果及热烟气温度进行调整) 点火油压： 2.5MPa 每只油枪最大喷油量：Q=700Kg/h 点火启动时，控制点火装置上温度测点不超过850℃，冷态启动时间一般6～8小时。 锅炉冷态启动顺序如下：首先在流化床内加装启动惰性床料，粒径0~3mm，并且使床料保持在微流化状态，启动高能点火器，把油点燃，低于850℃左右的热烟气通过水冷布风板进入流化床，加热床料。床料在流化状态下升至450～550℃时，维持稳定后开始投煤，其开始投煤温度随煤的挥发分不同而有所不同：挥发分高的烟煤温度可低些，而挥发分低的无烟煤可高些。可先断续少量给煤，当床料温度持续上升后，加大给煤量并连续给煤直到锅炉启动完毕。 温态启动时间为2～4小时，热态启动时间为1～2小时。 3.6.分离回料系统3.6.1分离器 分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件，本锅炉采用高效绝热旋风分离器技术，因此在炉膛出口并列布置两只绝热旋风分离器，并采用中心筒偏置的方式，这样既结构简单，分离效率又高。 在炉膛燃烧后的烟气经炉膛出口进入旋风分离器，将烟气夹带的物料分离下来，通过返料器返回炉膛循环再燃。分离后的烟气经中心筒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900℃左右。 旋风分离器由外壳与耐火材料衬里组成，耐火材料分内、中、外三层结构，分别为高强度耐磨浇注料、轻质浇注料、轻质保温砖。分离器的直段、锥段、料腿以及返料器的重量支撑在钢架上。 3.6.2 返料器 每个分离器料腿的下部均装有一个返料器，由钢外壳与耐火材料衬里组成。 返料器内的返料风采用高压冷风，由小钟罩式风帽送入，入口风管母管上要装设流量计、压力计和风量调节阀门。返料器的布风板还设有一根φ108×4放灰管。本系统已经申请专利保护。 每个返料器悬吊于分离器下部并且用悬吊于锅炉钢架上的辅助吊杆将其悬吊，入炉部分的返料管的重量支撑在炉膛水冷壁及钢架上，与炉膛总体悬吊。 3.7.锅炉范围内管道3.7.1锅炉为双母管供水，给水由两条PN25 DN500的主管道组成，在锅筒上设有安全阀、温度计、压力表等监测仪表，均按《锅炉安全技术监察规程》的规定设置。锅炉范围内管道的安装位置及固定可根据现场情况处理。 3.7.2其它 在锅筒直段布置有双色水位计，以便监视锅筒中的水位。 在锅炉的锅筒、热水出口集箱上装有安全阀，当锅炉超压时，安全阀开启，系统排汽泄压，起到保护作用。 3.8.构架与平台该锅炉主要采用框架式钢制构架，用于支吊和固定锅炉本体各部件，并维持锅炉各部件的相对位置和空间，因而是锅炉机组的重要组成部分。 各承重梁的挠度与本身跨度的比值不超过以下数值： 大板梁： 1/850 次梁： 1/750 一般梁： 1/500 空气预热器支撑大梁：1/1000 平台扶梯均为栅格式。平台宽度为1000mm或800mm；扶梯宽度主要为800mm，倾角为45°。 该锅炉按7度地震烈度要求设计。整个钢架共有8根钢立柱，柱顶为整体式框架，用于支吊水冷系统。尾部省煤器受热面支承于钢架横梁上，锅炉全部重量通过横梁，钢柱传递到地基上，是典型的前吊后支结构。 构架在一定的标高处设置水平桁架，与平台形成刚性平台，保证柱子的稳定，同时传递锅炉本体的导向力。锅炉在主要立面内设置垂直的桁架，克服锅炉框架的侧向位移，有效地将水平力传递给基础。 锅炉平台采用双通道环通结构形式，在炉顶前部及两侧布置了便于操作的平台。在集箱、人孔、看火孔等处，凡需要操作巡视之处均设有专用平台。除操作平台外，其余平台均采用栅格结构。平台重量全部由撑、托架支撑在钢架上。 3.9.炉墙炉膛采用轻型保温材料进行保温后，再加外护板保护。 尾部烟道采用绝热耐火材料再加炉墙外护板保护。 分离器及返料器由内到外为高强度耐磨耐火浇注料、轻质浇注料、保温砖、硅毡。 锅筒、流化床、下降管、集箱及空气预热器、热风管道均采用不同的材料保温，以减少锅炉的散热损失，也起到安全防护作用。 防止和减少炉墙的泄露是锅炉经济运行改善锅炉房内环境的主要条件，因而保证锅炉炉墙及保温的砌筑质量是十分重要的。 3.10.膨胀设计循环流化床锅炉的膨胀是设计关键之一，若处理不当，直接影响锅炉的正常使用。 锅炉设有膨胀中心，炉膛在不同的高度设有导向装置。 在锅炉的不同部位设置了膨胀节：炉膛出口与分离器入口之间；分离器出口与出口烟道之间；返料管之间；省煤器出口烟道与空气预热器入口之间。 在炉膛部分设置了多层水平圈状刚性梁，能在各种工况下，防止锅炉的内外爆而破坏受热面和炉内压力波动而毁坏炉墙，确保了水冷壁的安全。炉膛刚性梁的设计按炉膛抗爆力8700Pa进行。 炉膛部分、分离器支撑座以下的部分膨胀方向向下；分离器支撑座以上的部分、空气预热器的膨胀方向向上。 3.11.防磨设计3.11.1炉膛部分 设计时首先控制炉膛的上升流化速度5m/s，同时管子使用厚壁管。 密相区的膜式壁上焊有销钉并捣打高强度耐磨耐火可塑料。 在容易磨损的部位如卫燃带上部与膜式壁管交接处采用了膜式壁向外让管的方式使膜式壁与卫燃带平滑过渡，从而减少此处烟气对膜式壁管产生的磨损。 炉膛出口一定的范围内焊有防磨销钉并捣打耐磨耐火可塑料。 在门、孔让管处保证其平面度和密封性的基础上，浇注磷酸盐耐火混凝土。 3.11.2尾部受热面部分 在设计时，除对受热面选用合理的烟气流速外，同时采取了一定的防磨措施。 省煤器部分：在烟气入口处的前两排，采取进行加盖防磨护瓦的方法，护瓦的材质随温度的不同要求选用不同的材质。 空气预热器加装防磨套管，并在入口处浇注一定厚度的耐火混凝土。 分离器内衬采用高强度耐磨浇注料。 3.12.密封设计密封问题是循环流化床锅炉能否正常运行的条件之一，因此，在设计时进行了如下考虑： 本锅炉的炉膛采用管子与扁钢焊接组装成膜式壁出厂，工地安装时再将各组件拼接在一起构成全密封型壁面。 水冷顶部、水冷风室与侧水冷壁之间的密封采用密封填块加钢板的结构。密封填块在部件制造时就预焊好，从而保证了锅炉的安装质量。 分离器出口混合室及尾部竖井采用钢护板，保证尾部烟道的全密封。 尾部烟道省煤器蛇行管穿出处，管子与护板之间不焊接，采用穿墙管密封装置进行密封,此结构已经过应力分析计算。 分离器与炉膛及出口烟道之间的联接采用耐高温非金属膨胀节。返料管与水冷壁采用焊接密封。 为了保证锅炉效率和锅炉出力，即保证受热面有良好的传热效果，在尾部对流烟道预留了6个吹灰孔，可以设置6只吹灰器。 4.锅炉设计、制造、检验、安装执行规范1.本锅炉执行JB/T 10094《工业锅炉通用技术条件》的规定。 2.锅炉按TSG G0001《锅炉安全技术监察规程》的有关规定执行。 3.锅炉本体的安装应按照GB 50273《锅炉安装工程施工及验收规范》进行。 4.锅炉运行时水质应符合GB/T 1576《工业锅炉水质》标准。 5.锅炉烟尘排放应符合GB 13271《锅炉大气污染物排放标准》的规定。 6.产品能效指标按TSG G0002《锅炉节能技术监督管理规程》要求。 7.在运行中循环流化锅炉主要控制的参数应作为仪表设置的重点。其主要控制参数为： 烟气侧： ⑴燃烧温度 ⑵炉膛及料层差压（或风室静压） ⑶烟气含氧量 ⑷分离器及返料器温度 介质侧： ⑴水温 ⑵水压 8.锅炉鼓、引风机及罗茨风机是影响循环流化床锅炉正常运行的一个重要因素，因此设计院选风机型号时，其参数应满足循环流化床锅炉运行的要求。 5特别说明.1由于循环流化床锅炉运行时循环物料量大，在紧急情况下（停电设备故障等非正常压火未能按正常压火程序操作）时，循环物料返回炉膛会造成炉内未燃尽燃料增多，在等压风室、一次风道内可能聚集一定量的CO，因此特别要求在再次起炉前一定要打开一次风道上的放散阀将CO排出，防止一次风道中的煤气爆燃。 .2当锅炉正常压火时，应降至最小负荷，停止给煤并且使床中的燃料燃尽；当烟气的氧量指示值至少增加到15%时，停止向燃烧室送风以减少床热量损失。 在整个压火过程中确认底料中不存有可燃燃料，以避免在压火缺氧高温状态下燃料中可燃气体的析出，成为锅炉爆炸的首要条件。 当锅炉压火后启炉时，应开启引风机及引风机挡板3 ~ 5分钟，对锅炉进行彻底清扫后，方可启动一次风机。 .3为了控制磨损，在设计时对各部位流速都限制在合理范围内，因此一定不要大风量运行（控制高温省煤器前烟气含氧量在3%～6%），避免因烟气流速过高造成非正常磨损。 .4耐磨耐火材料质量好坏直接影响到锅炉能否正常安全可靠运行，因此一定要按图纸及《炉墙砌筑规范 》的要求执行。 .5为保证锅炉安装质量，工地安装和砌筑时应严格按照《锅炉安装说明书》的要求进行。 .6对水质应严格控制并高度重视，在锅炉运行过程中，特别是运行初期，应定期排污，随时检测水质，对各项指标按相关标准严格要求，以免因水质问题引起爆管。
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