10噸流化床鍋爐燃燒系統設計

摘 要：系統論述10噸流化床鍋爐燃燒系統設計，合理布置燃燒系統，保證燃燒穩定，防止結焦。

關鍵詞：流化床；燃燒系統；床溫

鑫北源研發中心始終致力于循環流化床鍋爐的開發、設計與制造，第一臺116MW循環流化床鍋爐投運至今，技術上精益求精，不斷進行優化更新，在流化床取得了長足進展，本文將簡要介紹10t/h流化床燃燒系統設計特點。

1 鍋爐主要設計參數及條件

1.1 鍋爐的容量和參數

鍋爐型式：循環流化床蒸汽鍋爐

鍋爐型號：SHX-10/1.25-HM1鍋爐

額定蒸汽溫度：193℃

額定給水溫度：20℃

冷空氣溫度：20℃

排煙溫度：150℃

鍋爐計算效率：87.5%

1.2 煤質分析

2 鍋爐布置特點

本爐系低壓參數、雙鍋筒、自然循環蒸汽鍋爐，采用循環流化床燃燒方式、高溫旋風分離器，鍋爐室內布置，全鋼架焊接結構，燃用褐煤，固態排渣。

鍋爐主要由三部分組成：水冷系統、絕熱分離器和尾部煙道。

水冷系統包括爐膛和鍋爐管束，爐膛四周和頂棚布置有膜式水冷壁，底部為布風板。爐膛前部布置一個絕熱旋風分離器，返料閥閥位于旋風分離器下，與爐膛和分離器的料腿相連接。爐膛、分離器和返料閥構成了粒子循環回路。上、下鍋筒之間布置了鍋爐管束作為對流受熱面。

尾部煙道為護板式結構，煙道內布置H型省煤器。

鍋爐采用支吊結合的固定方式，除上鍋筒、旋風分離器、H型省煤器及尾部煙道護板為支撐結構外，其余均為懸吊結構。

3 煤的著火及燃燒穩定性判別

設計、校核煤種均為褐煤，屬于較易著火、穩定燃燒的煤種，在燃燒設計中采取有效措施，可保證低負荷穩定燃燒。

4 煤的燃盡特性判別

本工程設計煤、校核煤均屬較易燃盡的煤種，為提高鍋爐投運后的經濟性，在燃燒系統設計時，采取有效措施來保證燃煤的良好燃盡。

5 煤的結焦特性判別

本工程設計煤、校核煤結渣中等，但水分較高，所以本工程在設計的燃燒時，應對防止爐內結焦給予重點考慮，并采取必要措施。

6 燃燒系統

6.1 燃煤量

鍋爐小時燃煤量：設計煤種2232kg/h，校核煤種2112kg/h。

6.2 燃燒系統設計

6.2.1 燃料供應系統。原煤經兩級碎煤機破碎（粒度<8mm）后由皮帶輸送機送入煤斗，煤斗里的煤經過給煤機進入回料閥返料管，與分離器分離下來的灰一起進入爐膛燃燒，鍋爐給煤點為1處。給煤機為螺旋給煤機，出力0～3t/h，煤的顆粒度≤8mm（個別粒徑≤10mm），并使1mm以下的煤粒份額在40～50%之間。

6.2.2 一次風、返料風及播煤風系統。鍋爐采用平衡通風。鼓風機提供的風量95%從布風板下引入，流化床料，此外，為確保回料閥返送物料以及給煤輸送，還提供總量約為5%的流化輸送風，經由回料閥返料管攜帶煤及分離灰進入爐膛。鍋爐布風系統由等壓風室、布風板及風帽組成。整個布風裝置均由布置在水冷壁上的密封件支撐，并隨著水冷壁自由膨脹。密封件同時維持風室與爐膛間的密封。

布風板采用20mm厚的鋼板制成，布風板上布置有兩種型式的圓柱形風帽，其中布風板四周及冷渣管附近的風帽小孔開孔稍大，以利于床面上均勻布風。風帽呈等邊三角形布置，點火為全床一次點火啟動。

風帽材料采用：RTSi5。該材料具有很好的耐磨性。

等壓風室進風管上安裝有快速關閉門。

6.2.3 煙氣系統。爐膛產生的煙氣從爐膛出來后先經過旋風分離器。在旋風分離器里，較粗的灰被分離出來，煙氣進入鍋爐尾部受熱面，經過省煤器、布袋除塵器和引風機，經由煙囪排入大氣。

6.2.4 床料系統。鍋爐冷態啟動時，需要預先往爐膛底部細砂作為床料。

6.2.5 旋風分離器回料系統。分離器進口尺寸為1000×440mm，進口煙速約為22m/s，外鋼殼由Q235-A鋼板卷制而成，鋼殼內敷一定厚度的由耐磨材料構成的爐襯，其內徑為φ1700mm。分離器芯管直徑為φ800mm，整個分離器及其底部的送灰器均支吊在構架梁上。分離器下設有一送灰器，其作用在于將料柱中的循環物料返送至爐膛內再燃燒。

6.2.6 爐墻及密相區。本鍋爐在爐室部分采用膜式壁敷管爐墻，過渡煙道及尾部豎井煙道，均采用輕型爐墻，重量支承在構架上。鍋爐正常運行情況下，當環境溫度為25℃時，爐墻表面設計溫度≤50℃。

密相區耐磨采用耐磨耐火澆注料，旋風分離器采用高耐磨異形磚砌筑，其頂部，中心管，入口處及底部下灰處均采用耐磨澆注料，以提高其使用壽命。

6.3 燃燒系統計算

6.3.1 床溫選擇。按干燥無灰基揮發分Vdaf=50.22%及48.19%查設計導則，應將床層溫度控制在820～920℃之間，但考慮到燃料中含S量及含N量均相對較少，選取較高床溫880℃，有助于燃料燃盡降低q4損失，提高鍋爐效率；燃燒穩定，減低結渣傾向；降低爐膛高度，降低金屬耗量；提高尾部煙道入口煙溫，增大傳熱溫差，降低金屬耗量。

6.3.2 爐膛斷面。爐膛斷面1200×2400，流化速度為4.5m/s。

6.3.3 負荷調節。設計燃料在30%～40%負荷時，不加輔助燃料可以穩定燃燒，負荷調節比較大。

6.3.4 可靠的防磨措施。運行中由于大量高溫循環粒子不斷流經燃燒室、分離器和返料裝置，所以存在著磨損問題，為使鍋爐長期安全可靠運行，在以下表面采取了防磨措施：高溫旋風筒及料腿內表面、返料裝置內表面、旋風筒和對流煙道之間的連接煙道內表面、下部燃燒室內表面和布風板上表面、燃燒室出煙口及與出煙口相鄰的前墻水冷壁管部分外表面。

7 結束語

10噸循環流化床鍋爐是我廠獨特優化產品，采用旋風分離回送燃燒系統，尾部配置公司專利技術H型省煤器，節能減排潛力巨大。

參考文獻

[1]DL/T 5240-2010.火力發電廠燃燒系統設計計算技術規程[S].

[2]GB/T 5751-2009.中國煤炭分類[Z].

[3]陳學俊，等.鍋爐原理（上、下冊）[M].北京：機械工業出版社，1981.

[4]岑可法，倪明江，駱仲泱，等.循環流化床鍋爐理論設計與運行[M].北京：中國電力出版社，1998.

作者簡介：張起云（1972，11-），女，黑龍江省哈爾濱，本科學歷，工程師。