10吨流化床锅炉燃烧系统设计

摘 要：系统论述10吨流化床锅炉燃烧系统设计，合理布置燃烧系统，保证燃烧稳定，防止结焦。

关键词：流化床；燃烧系统；床温

鑫北源研发中心始终致力于循环流化床锅炉的开发、设计与制造，第一台116MW循环流化床锅炉投运至今，技术上精益求精，不断进行优化更新，在流化床取得了长足进展，本文将简要介绍10t/h流化床燃烧系统设计特点。

1 锅炉主要设计参数及条件

1.1 锅炉的容量和参数

锅炉型式：循环流化床蒸汽锅炉

锅炉型号：SHX-10/1.25-HM1锅炉

额定蒸汽温度：193℃

额定给水温度：20℃

冷空气温度：20℃

排烟温度：150℃

锅炉计算效率：87.5%

1.2 煤质分析

2 锅炉布置特点

本炉系低压参数、双锅筒、自然循环蒸汽锅炉，采用循环流化床燃烧方式、高温旋风分离器，锅炉室内布置，全钢架焊接结构，燃用褐煤，固态排渣。

锅炉主要由三部分组成：水冷系统、绝热分离器和尾部烟道。

水冷系统包括炉膛和锅炉管束，炉膛四周和顶棚布置有膜式水冷壁，底部为布风板。炉膛前部布置一个绝热旋风分离器，返料阀阀位于旋风分离器下，与炉膛和分离器的料腿相连接。炉膛、分离器和返料阀构成了粒子循环回路。上、下锅筒之间布置了锅炉管束作为对流受热面。

尾部烟道为护板式结构，烟道内布置H型省煤器。

锅炉采用支吊结合的固定方式，除上锅筒、旋风分离器、H型省煤器及尾部烟道护板为支撑结构外，其余均为悬吊结构。

3 煤的着火及燃烧稳定性判别

设计、校核煤种均为褐煤，属于较易着火、稳定燃烧的煤种，在燃烧设计中采取有效措施，可保证低负荷稳定燃烧。

4 煤的燃尽特性判别

本工程设计煤、校核煤均属较易燃尽的煤种，为提高锅炉投运后的经济性，在燃烧系统设计时，采取有效措施来保证燃煤的良好燃尽。

5 煤的结焦特性判别

本工程设计煤、校核煤结渣中等，但水分较高，所以本工程在设计的燃烧时，应对防止炉内结焦给予重点考虑，并采取必要措施。

6 燃烧系统

6.1 燃煤量

锅炉小时燃煤量：设计煤种2232kg/h，校核煤种2112kg/h。

6.2 燃烧系统设计

6.2.1 燃料供应系统。原煤经两级碎煤机破碎（粒度<8mm）后由皮带输送机送入煤斗，煤斗里的煤经过给煤机进入回料阀返料管，与分离器分离下来的灰一起进入炉膛燃烧，锅炉给煤点为1处。给煤机为螺旋给煤机，出力0～3t/h，煤的颗粒度≤8mm（个别粒径≤10mm），并使1mm以下的煤粒份额在40～50%之间。

6.2.2 一次风、返料风及播煤风系统。锅炉采用平衡通风。鼓风机提供的风量95%从布风板下引入，流化床料，此外，为确保回料阀返送物料以及给煤输送，还提供总量约为5%的流化输送风，经由回料阀返料管携带煤及分离灰进入炉膛。锅炉布风系统由等压风室、布风板及风帽组成。整个布风装置均由布置在水冷壁上的密封件支撑，并随着水冷壁自由膨胀。密封件同时维持风室与炉膛间的密封。

布风板采用20mm厚的钢板制成，布风板上布置有两种型式的圆柱形风帽，其中布风板四周及冷渣管附近的风帽小孔开孔稍大，以利于床面上均匀布风。风帽呈等边三角形布置，点火为全床一次点火启动。

风帽材料采用：RTSi5。该材料具有很好的耐磨性。

等压风室进风管上安装有快速关闭门。

6.2.3 烟气系统。炉膛产生的烟气从炉膛出来后先经过旋风分离器。在旋风分离器里，较粗的灰被分离出来，烟气进入锅炉尾部受热面，经过省煤器、布袋除尘器和引风机，经由烟囱排入大气。

6.2.4 床料系统。锅炉冷态启动时，需要预先往炉膛底部细砂作为床料。

6.2.5 旋风分离器回料系统。分离器进口尺寸为1000×440mm，进口烟速约为22m/s，外钢壳由Q235-A钢板卷制而成，钢壳内敷一定厚度的由耐磨材料构成的炉衬，其内径为φ1700mm。分离器芯管直径为φ800mm，整个分离器及其底部的送灰器均支吊在构架梁上。分离器下设有一送灰器，其作用在于将料柱中的循环物料返送至炉膛内再燃烧。

6.2.6 炉墙及密相区。本锅炉在炉室部分采用膜式壁敷管炉墙，过渡烟道及尾部竖井烟道，均采用轻型炉墙，重量支承在构架上。锅炉正常运行情况下，当环境温度为25℃时，炉墙表面设计温度≤50℃。

密相区耐磨采用耐磨耐火浇注料，旋风分离器采用高耐磨异形砖砌筑，其顶部，中心管，入口处及底部下灰处均采用耐磨浇注料，以提高其使用寿命。

6.3 燃烧系统计算

6.3.1 床温选择。按干燥无灰基挥发分Vdaf=50.22%及48.19%查设计导则，应将床层温度控制在820～920℃之间，但考虑到燃料中含S量及含N量均相对较少，选取较高床温880℃，有助于燃料燃尽降低q4损失，提高锅炉效率；燃烧稳定，减低结渣倾向；降低炉膛高度，降低金属耗量；提高尾部烟道入口烟温，增大传热温差，降低金属耗量。

6.3.2 炉膛断面。炉膛断面1200×2400，流化速度为4.5m/s。

6.3.3 負荷调节。设计燃料在30%～40%负荷时，不加辅助燃料可以稳定燃烧，负荷调节比较大。

6.3.4 可靠的防磨措施。运行中由于大量高温循环粒子不断流经燃烧室、分离器和返料装置，所以存在着磨损问题，为使锅炉长期安全可靠运行，在以下表面采取了防磨措施：高温旋风筒及料腿内表面、返料装置内表面、旋风筒和对流烟道之间的连接烟道内表面、下部燃烧室内表面和布风板上表面、燃烧室出烟口及与出烟口相邻的前墙水冷壁管部分外表面。

7 结束语

10吨循环流化床锅炉是我厂独特优化产品，采用旋风分离回送燃烧系统，尾部配置公司专利技术H型省煤器，节能减排潜力巨大。

参考文献

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[2]GB/T 5751-2009.中国煤炭分类[Z].

[3]陈学俊，等.锅炉原理（上、下册）[M].北京：机械工业出版社，1981.

[4]岑可法，倪明江，骆仲泱，等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京：中国电力出版社，1998.

作者简介：张起云（1972，11-），女，黑龙江省哈尔滨，本科学历，工程师。