宁波50MW循环流化床锅炉设计

qimingxing

【关键词】50MW,循环流化床锅炉技术,设计,运行
【论文摘要】介绍东方锅炉大容量CFB锅炉引进技术；宁波50MW CFB锅炉技术、设计特点、运行业绩。

1东方锅炉大型CFB锅炉设计制造能力

1.1东方大型CFB锅炉引进技术
?  “八·五”期间，东方锅炉(集团)股份有限公司(DBC)受国务院重大办委托，作为国内唯一一家大型锅炉制造厂负责引进大型CFB锅炉的设计制造技术。于1994年初与美国福斯特·惠勒(FW)公司签定了“大型循环流化床锅炉(锅炉岛范围)许可证技术”转让合同，转让范围为50～100MWe容量等级的CFB锅炉。FW培训了DBC设计、制造、调试、控制等方面的技术人员，并提供性能设计、机械设计标准、性能计算软件、全套参考图、制造安装规范和调试手册。
1.2东方引进型CFB技术特点
?  (1)可用率高；
?  (2)经济性好；
  ?(3)燃料适应性广；
  ?(4)有害物质排放低；
  ?(6)调峰性能良好；
?  (7)运行维修费用低；
?  (8)容量大、完整、成套、系统性好。
2宁波50MW CFB锅炉主要技术参数
2.1锅炉规范

主蒸汽最大流量/t·h－1       ?220
?  过热蒸汽出口温度/℃      540
?  给水温度/℃              217
?  冷风温度/℃
20
?  过热器出口压力/MPa             9.8
?  锅炉保证效率/%           ＞91.5
2.2燃料特性
?  锅炉按大同1＃煤设计，也可燃烧大同2＃、3＃煤和黄陵煤。锅炉燃煤时可以掺烧废止废纸渣。
2.2.1元素分析(见表1)
2.2.2纸渣
  ?纸渣共有两种：纸渣1含水量为70%，纸渣量为80t/d(干基)，低位发热值为2407kJ/kg；纸渣2含水量为50%，纸渣量为44t/d(干基)，低位发热值为7694kJ/kg。
2.3石灰石
?  (CaCO3)ar/%                      97.23
?  (MgCO3)ar/%                     0.48
?  惰性物质／%                    2.29
                        

                               
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3宁波50MW CFB锅炉设计指导思想
        (1)严格按照FW提供的性能、机械设计手册、计算机软件进行设计；
?  (2)严格按照FW提供的成熟的、已投运工程的参考图进行结构设计，保证结构设计的正确性；
  ?(3)充分认识循环流化床锅炉的关键技术，重视炉内及分离器的磨损问题，采取严格的防磨措施；
  ?(4)优化辅机系统的选型；
?  (5)结合东方锅炉在中小型CFB锅炉上的经验，并加以运用。
4宁波50MW CFB锅炉总布置
?  宁波50MW CFB锅炉总布置图见图1。
5宁波50MW CFB锅炉设计特点
5.1锅炉概述
?  锅炉为全膜式壁、自然循环、循环流化燃烧、汽冷式高温旋风分离，采用平衡通风，全焊接钢结构炉架，露天布置。
  ?尾部竖井布置高、低温过热器和省煤器。
?  产生蒸汽的热量来自流化床燃烧系统。燃烧产生的高温烟气夹带着物料通过炉膛向上流动，通过位于炉膛上部后侧的出口切向进入汽冷式旋风分离器，粗的物料在旋风分离器内被分离下来后经过与旋风分离器底部相联的“J”阀回料器，返回位于布风板之上的炉膛密相区，实现循环燃烧。烟气经位于旋风分离器顶部的出口烟道，通过HRA前包墙拉稀管进入HRA，烟气向下冲刷并向四壁及其内的对流受热面放热，最后通过HRA下部的连接烟道流经空气预热器后离开锅炉本体。
  ?除锅炉本体外系统还包括燃料和石灰石的供给系统，流化床式选择性冷渣器，除灰除渣系统及仪表控制系统和烟风系统。
5.2汽水系统
?  锅炉汽水系统回路包括冷尾部省煤器、锅筒、炉膛水冷系统、过热器系统。
?  给水首先进入尾部省煤器，在启动阶段没有给水流入锅筒时，省煤器再循环系统可以将锅水从集中下水管引至尾部省煤器进口集箱前的管道中，以防止省煤器静滞的水汽化。

给水引入锅筒水空间并通过下降管系统与前后、两侧、分隔墙水冷壁相连接。炉水被加热成为汽水混合物引入锅筒进行汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒水空间，并进行再循环，被分离出来的干饱和蒸汽水锅筒顶部的蒸汽连接管引出。
                                    

                               
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5.3烟风系统
?  循环流化床内物料的循环是由送风机(包括一、二次风机)和引风机启动和维持的。一次风进入炉膛底部风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，一次风道上还并联有风道点火器，并抽头供气力播煤装置用风，冷渣器用风；二次风直接经炉膛上部的二次风箱分两层入炉膛。
?  烟气及携带的固体粒子在分离器里粗颗粒从烟气流中分离出来，而气流则通过旋风分离器顶部引出，进入尾部竖井(HRA)向下流动，将热量传递给尾部受热面，然后烟气通过管式空气预热器进入除尘器，由引风机抽进烟囱，排入大气。
?  “J”阀回料器用3台高压头小风量风机，每台出力50%，其中两台运行，一台备用。风机为定容式，空气的调节原理是通过旁路将多余空气送入一次风第1路风道内。
?  在整个烟风系统中均设有调节挡板，以便在运行和启停炉期间运行调节控制。
5.4运行原理
?  循环流化床锅炉运行可靠、经济，并有较好的环保功能，与其它锅炉不同点在于流化床锅炉炉内由相当数量的床料(灰渣和石灰石等)所形成的流化床层。
  ?在流化床主回路装料后，冷态启动时，先启动风道点火器将燃烧空气预热至870℃，热风通过布风板进入流化床实现全床流态化点火。
?  空气与燃料、石灰石在炉膛内强烈混合燃烧，石灰石被煅烧成氧化钙并放出二氧化碳，其中有一部分氧化钙与燃煤产生的二氧化硫反应生成硫酸钙(石膏)，达到脱硫效果。炉膛下部为浓相床，上部是相对稀薄的悬浮段，气流携带大量固体粒子沿炉膛上升，其中近一半的粒子逐渐减速并下落返混，高浓度的气固两相流形成循环流化床独特的传热方式；另一半粒子和烟气经位于后墙水冷壁上部开口进入旋风分离器，在旋风分离器内粗颗粒被分离下来，经“J”阀回到炉膛；炙热的灰粒子回到炉膛又点燃新燃料，形成持续稳定燃烧。
  ?为保证燃烧的稳定性、降低NOX、SO2的排放，床温需要控制在850～990℃，超出此范围，则要求大量增加石灰石(或称钙硫比)来维持正常的排放水平。采用分级燃烧和控制悬浮段固体颗粒浓度来实现排放与负荷调节的统一。
?  二次风沿炉膛高度布置两层，使二次风风口以下的燃烧室处于缺氧燃烧，一、二次风的分级送入，形成分级燃烧，能有效降低NOX生成量。
?  通过调节一、二次风配比改变炉膛上下部浓度，可快速调节负荷，适应负荷变化需要。
5.5锅炉结构特点
  ?(1)全膜式壁炉膛，炉内布置受热面；
?  (2)汽冷式旋风分离器；
?  (3)风道点火器；
?  (4)水冷风室；
?  (5)导向风瑁；
?  (6)非机械的“J”型回料器；
?  (7)非机械的风播煤结构；
?  (8)多仓式流化床选择性排灰冷渣器；
?  (9)精心设计的防磨结构。
5.6锅炉整体布置
5.6.1炉膛
?  炉膛为1个矩形燃烧室，它由前墙、后墙、两侧墙构成。在炉膛的底部，前墙管拉稀形成风室底部及流化床布风板，加上两侧水冷壁构成水冷风室；在炉膛顶部，前墙向炉后弯曲形成炉顶，管子与前墙水冷壁出口集箱在炉后相连。在下部密相区的水冷壁及上部烟气出口周围及顶棚处，均敷设有耐磨材料。
?  给煤口和石灰石口布置上炉膛前墙下部，炉膛前墙下部在炉膛的前后墙布置有成排的二次风口。
5.6.2旋风分离器
?  锅炉设2个结构相同的汽冷式旋风分离器，每个分离器配1个进口烟道，进口烟道也是膜式包墙过热器结构。
?  分离器采用膜式包墙结构，其顶部与底部均与环形集箱相连。旋风分离器及进口烟道均敷设有防磨内衬，并辅以高密度的销钉、抓钉固结，旋风分离器中心筒采用全尺寸导涡管。
?  汽冷式旋风分离器具有如下优点：锅炉启停迅速，不受内衬限制；运行安全可靠，维修费用低，安装工作量小，周期短，成本低，散热损失小。
?                                 

                               
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5.6.3煤制备输送系统
?  每1条输料线路的皮带给煤机配有带自

                               
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    注：煤为两级破碎，粒度合格的煤先贮进炉前煤仓。从煤仓出来有四条输料线路，其中两条输料线路出故障时，锅炉仍能在MCR工况下运行。
?  控装置的可变速电动机，这一自控装置能接受4～20mA的燃烧遥控信号，以控制给煤速度。然后燃料经过炉膛前墙面置的风力播煤机进入炉膛。
?  风力播煤机具有不挂料、不回流、分配均匀的特点。
5.6.4石灰石供给系统
?  石灰石采用两级破碎，第一级为几台炉共用，经过一级破碎后的石灰石被贮存在粗石灰石仓里，然后送入二级破碎，破碎后粒度合格的石灰石由仓泵送入炉前石灰石仓。
?  每2个给煤口间设1个石灰石给料口。石灰石入炉采用气力输送，石灰石经带计量的自动给料机后由高压空气直接送入炉膛。
5.7灰处理系统
?  灰处理系统包括：
    循环物料回送系统、选择性排灰冷渣器、灰的输送及储存系统。
5.7.1循环物料回送系统
?  循环物料回送系统的作用在于将旋风分离器里收集到的炙热颗粒送回到炉膛，良好的再循环系统可以使炉膛温度分布均匀，最大限度地燃尽碳和利用石灰石。回灰系统由3个部件所组成：旋风分离器立管、“J”阀、“J”阀风机。
?  由旋风分离器分离出来的固体颗粒依靠重力进入“J”阀，“J”阀两边利用高压风形成不同的流态化，可将固体颗粒单向送到炉膛。在旋风分离器立管中的固体颗粒建立起来的料位能防止炉内烟气和流化风从“J”阀窜至旋风分离器。“J”阀风机用以提供流化风。
5.7.2选择性排灰冷渣器
?  床底大渣通过位于每个侧墙上的排料管输送到选择性排灰冷渣器。
?  冷渣器分为几个小室，沿渣走向分别为选择室和冷却室，各小室分别有独立的布风装置。每个小室用分隔墙隔开，固体绕墙流过，延长了停留时间，冷却效果好。空气来自一次风机出口的冷风道。冷渣器布风装置为钢板式，在布风板上布置有“Г”型导向风帽。
?  选择室的排气从炉膛侧墙单独引回炉膛，冷却室排气在隔墙顶部附近排出，从炉膛侧墙返回炉膛。
5.7.3灰的输送及储存系统
?  每台锅炉都有3条独立的灰输送系统，1条是飞灰输送，另外2条用于炉底灰的输送。输送系统将飞灰及炉底灰从灰斗或排渣门直接送至灰仓。
5.8风道点火器
?  锅炉在风室底部一次风道上并联布置风道点火器。风道点火器是1个旋流油(气)燃烧器，燃烧室采用耐火砖砌成，燃烧后的高温烟气将一次风加热到～870℃，经布风装置加热床料至点火温度。风道点火器供锅炉启动点火和低负荷稳燃用，也可用于锅炉安装或大修后耐火材料的固化。
6宁波50MW CFB锅炉运行业绩
6.1工程概况
?  宁波中华纸业动力中心2×220t/hCFB锅炉为东方引进技术的依托工程，合同于1995年初签定，1995年底完成设计，1996年9月完成制造。1＃炉于1996年5月开始安装，1997年3月烘炉，1997年5月20日送汽；2＃炉于1997年12月底完成安装，1998年3月23日完成72＋24小时试运行。
6.2运行概况
?  DG220/9.8－13型CFB锅炉，从投运以来，随着运行人员运行经验的积累和经燃烧优化调整，锅炉已经达到了良好的运行状态。
  ?锅炉蒸发量、蒸汽参数达到设计值，且锅炉具有一定的超负荷能力，能在235t/h左右的高负荷下稳定运行。
  ?锅炉启动时间短，操作简单，易控制。
?  锅炉负荷适应能力强，调节控制方便，最低不投油稳燃负荷达到29%MCR，变负荷速率快，可达7%MCR/min以上。
  ?在60%～105%MCR负荷范围内，无论高加投运与否，过热蒸汽温度均可达到设计要求

                               
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?  锅炉运行经济性好，两台炉热效率分别为91.23%、91.97%。
                  

                               
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锅炉排放烟气中SO2、NOX含量低，1＃、2＃炉SO2排放分别低于250ppm、150ppm，NOX排放均低于100ppm，显示了CFB锅炉低污染物排放的环保优势。
?  选择性风冷冷渣器运行可靠，具有很好的冷却效果，当采用周期性排渣方式时，可以将排渣温度控制在100℃以下。
  ?锅炉可以掺烧纸渣，基本能焚烧、处理纸厂生产工艺过程中产生的污泥纸渣，满足环保要求。运行表明，掺烧纸渣后对锅炉运行的稳定性、运行参数影响不大。
  ?锅炉耐磨材料使用量比其它炉型少，耐磨材料固定方式有效可靠，维护量小，费用低。特别是关键部件分离器，运行4年来没有维修过。按目前状况推测，分离器不维修的时间可能会很长，向国外公司号称的“终生寿命”看齐。
?  锅炉连续稳定运行能力强，连续3年锅炉的年累计运行时间都超过8000h，并创了2000年最长连续运行时间达8个月、累计运行时间达8637h的好成绩。
  ?DG220/9.8－13型CFB锅炉于2000年6月顺利通过国家机械局组织的鉴定，专家鉴定意见：设计合理、安全可靠、性能指标达到国际先进水平。
6.3经济效益和社会效益及推广情况
?  DG220/9?8－13型CFB锅炉自投运以来，其经济和社会效益明显。在其成功的基础上，DBC在激烈的市场竞争中相继承接了120t/h、130t/h、220t/h、410t/h、450t/h、420t/h等多台CFB锅炉合同，形成了从20～130t/h高压以下、220～450t/h高压、420t/h超高压的完整CFB锅炉系列。
?  由于CFB锅炉具有高效、低污染、煤种适应性广的特点，尤其满足现代社会发展对环保的要求，符合国家能源发展政策，前景广阔，国内市场潜力巨大。

wange126

考下来，看看！！！！！！！

xjwhaohao

资料非常有用，受益匪浅

houao

资料非常有用，受益匪浅

锅炉设计

很好的资料，有图更好了

lidongfang06

CFBB！课题做过里面的流动！不过关于设计要好好学习喽

kings

谢谢分享,谢谢分享!