毕业设计（论文）65th煤粉炉循环流化床改造方案的研究

学号 200761441051 密级_ 武汉大学本科毕业论文65t/h煤粉炉循环流化床改造方案的研究院（系）名 称：动力与机械学院专 业 名 称 ：热能与动力工程学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： 二九年八月BACHELORS DEGREE THESIS OF WUHAN UNIVERSITY65t / h circulating fluidized bed boiler coal research program transformationCollege ：Power and mechanical college Subject ：Heat energy and power engineeringName ： xiaweiDirected by ：Professor Zhu quanliAugust 2009 郑 重 声 明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要 目前，国内大型煤粉电站锅炉配套的烟气脱硫装置多为从国外进口或采用国外技术制造。采用CFB锅炉不仅可一并解决上述问题，而且还可使火电厂燃煤锅炉排烟中的另一种污染物-NOx气体的排放量减少80一90，有效减轻锅炉排烟对大气环境的污染。由于有脱硫功能，CFB锅炉的初投资和建成后的运行费用要稍高于常规煤粉锅炉，但明显低于配备尾部烟气脱硫装置的煤粉锅炉因此，在发展地区新建电厂、老厂改造、城市集中供热、电网调负荷(CFB锅炉可以30一40MCR稳定运行，不需助燃油)等项目中，应积极采用CFB锅炉技术，以便合理利用地区的高硫份、高灰份、低挥发份、低灰熔点劣质煤资源。在为发展地区提供能源的同时，保护人类赖以生存的生态环境。本文较为深入地学习和掌握循环流化床锅炉燃烧系统的相关理论知识，从燃烧特点、布置方式及经济性等方面对煤粉锅炉和循环流化床锅炉进行分析和比较。并以陕西银河集团咸阳秦能电力公司两台65T/h中压煤粉锅炉为例，对煤粉锅炉改CFB锅炉进行了数据分析和校核。为了充分利用当地资源，节约高效能源，保护环境。本文介绍了使用CFB锅炉的原理和利弊，以及它们在改造过程中需要解决的问题，并对改造的几种方案进行了比较。关键词：燃烧系统；分离器；回料阀；床下点火技术；防磨技术 ABSTRACTAt present, large-scale coal power plant boiler flue gas desulfurization devices supporting more than imports from abroad or using foreign technology. CFB boilers can be used not only to solve the above problems, but also to make coal-fired thermal power plant boiler in a smoke pollutants - NOx gas emissions reduced by 80% a 90% effective to reduce the boiler flue gas to the atmosphere environmental pollution. Function due to desulfurization, CFB boiler after the completion of the initial investment and operating cost is slightly higher than conventional coal-fired boiler, but was significantly lower than the rear is equipped with flue gas desulfurization of coal-fired boiler plant, therefore, the region in the development of new power plants, old plants transformation of urban central heating, power transfer load (CFB boilers can be 30% a 40% MCR and stable operation of the fuel without help) and other projects, should actively adopt CFB boiler technology, in order to make rational use of regional high sulfur, high ash copies, low volatile, low ash melting point of low quality coal resources. In providing energy for the development of the region at the same time, the protection of human life environment. In this paper, a more in depth study and master the circulating fluidized bed boiler combustion system of the relevant theoretical knowledge, from the combustion characteristics and arrangement in terms of economic coal boilers and circulating fluidized bed boiler for analysis and comparison. Galaxy Group and Shaanxi Xianyang Qin two power companies to 65T / h pulverized coal-fired boiler in the pressure as an example, the CFB boiler coal-fired boiler to a data analysis and verification. In order to make full use of local resources, saving energy efficiency, protect the environment. This paper introduces the principle of the use of CFB boiler and the pros and cons, as well as the transformation process of their problems, and the transformation of several programs are compared.Key words: Combustion system; separator; return valve; bed ignition technology; wear technology目录摘要. .4ABSTRACT.5第1章 绪论.81.1 课题背景.81.2 本文主要工作.11第2章 65t/h煤粉锅炉改造成CFB锅炉的方案.112.1 现状分析.122.2 锅炉改造设计条件.141、现场条件.142、改造方案.152.3 热力计算汇总表.242.4 空气预热器取消高温部分，低温预热器热风温度是否能满足要求.252.5 槽形分离器测试报告及使用业绩.262.6 对输煤系统的改造及两级破碎筛分和三级除铁.262.7 除渣方式冷却水用量.262.8 给煤系统防止堵煤措施.272.9 锅炉防磨措施.292.10 防止煤质变化，应考虑石灰石给入系统及位置.29第3章 CFB锅炉的投资预算及技术改造方案比较.32第4章 全文总结.34附图（改造的四种方案图）.39参考文献.43致谢.44第一章绪论1.1 课题背景我国是能源生产和消费大国，也是世界上空气污染比较严重的国家。按照世界银行的估计，全世界空气污染最严重的城市有一半在中国；亚洲地区排放的二氧化硫有2/3来自中国。这些都与中国的能源生产和消费有关。我国的煤炭年产量在1996年达到13.75亿吨，占当年世界煤炭产量的29.85%，居世界第一位，此后年产量虽有调整，但都在11亿吨以上，保持世界第一，2004年达到19.5亿吨。我国的石油年产量在1978年突破一亿吨大关，21世纪初，年产量保持在1.6亿吨以上，居世界第五位。2002年我国的能源生产达到13.9亿吨标准煤（通常将每千克煤能产生7000大卡热量的煤叫做标准煤），其中，煤炭占70.7%，石油占17.2%，天然气占3.2%，水电占8.9%。我国每年出口部分煤炭，但20世纪90年代以来进口了相当数量的石油，2002年石油进口近7000万吨，约占全年消费量的1/3，花费了近200亿美元。我国2003年所消费的能源中，煤炭占67.1%，石油占22.7%，天然气占2.8%，水电占7.4%。我国的能源消费结构中，煤炭所占比重过高，这是我国大气污染严重、空气质量差的根本原因，空气中大部分二氧化硫、几乎全部的烟尘和一半以上的悬浮颗粒物都来自煤炭的燃烧。另外，我国的天然气产量和在消费量中的比重都过低，主要的能源生产国，如美国和俄罗斯，天然气在能源生产和消费结构中的比例大体与石油相当，而我国天然气的产量和消费量仅是石油的1/51/10。我国的能源利用率仅为32%，比发达国家约低10%，这是我国万元国内生产总值能耗高的原因。我国大规模利用风、太阳能等可再生能源还仅仅是开始，2002年，可再生能源的商品率仅2.5%。例如在我国许多地区都有发展前途的风能，已经开发的风能发电站所发出的能量仅是可开发的风能资源量的万分之五能源工业在给中国经济发展提供了重要基础的同时，也带来了对环境的污染尤其是空气污染问题。因此，对能耗高、污染严重的中小型锅炉进行技术改造是企业发展的必然趋势，这是新世纪提出的希望和要求。1) 煤粉炉改CFB锅炉的意义l 提高对煤种的适应性。西部大开发是我国的又一重大经济发展战略，这对于扩大内需、推动国民经济持续增长、促进各地区协调发展等都具有十分重要的意义，受到国内外注目，各方纷纷提出许多有针对性的建议，其中有一点是大家十分关注的，这就是在加强西部基础设施建设的同时必须注重对于生态环境的保护。西部地区动力煤炭资源丰富，几乎包括从无烟煤到褐煤的所有煤种。而这些煤种中有的是高硫高灰煤；有的挥发份很低；有的挥发份高但灰熔点极低。因而，改造锅炉的目的之一是提高对煤种的适应性，扩大对煤种的使用范围。l 提高燃烧设备的燃烧效率和锅炉的热效率。300MW机组锅炉的热效率在90%以上，中小型电站煤粉锅炉的热效率由于设备老化，其热效率为85%左右，甚至更低。工业锅炉蒸发量从1t/h130t/h有十几个等级，其平均锅炉热效率大约为60%70%，与欧美发达国家相比其热效率低10%18%,改造锅炉的目的之二是提高锅炉的热效率，节约宝贵的资源。l 减少SOx的排放和控制NOx的排放，保护环境。在常规煤粉锅炉上燃用时常出现：S02排放浓度高；燃烧不稳、易灭火放炮：低负荷性能差；燃烧器喷口周围及炉膛内容易结焦、受热面容易积灰等问题。此外，为达到国家“火电厂大气污染物排放标准”中对于S02排放量的要求指标，多数常规煤粉锅炉需配备价格昂贵的尾部烟气脱琉装置。目前，国内大型煤粉电站锅炉配套的烟气脱硫装置多为从国外进口或采用国外技术制造。采用CFB锅炉不仅可一并解决上述问题，而且还可使火电厂燃煤锅炉排烟中的另一种污染物-NOx气体的排放量减少80一90，有效减轻锅炉排烟对大气环境的污染。由于有脱硫功能，CFB锅炉的初投资和建成后的运行费用要稍高于常规煤粉锅炉，但明显低于配备尾部烟气脱硫装置的煤粉锅炉因此，在西部地区新建电厂、老厂改造、城市集中供热、电网调负荷(CFB锅炉可以30一40MCR稳定运行，不需助燃油)等项目中，应积极采用CFB锅炉技术，以便合理利用西部地区的高硫份、高灰份、低挥发份、低灰熔点劣质煤资源。在为西部地区提供新电源的同时，保护人类赖以生存的生态环境。l 煤矸石、煤泥资源综合利用电厂。 中国电力联盟& X-T!aphAZ上世纪九十年代中期以来，由于国家有关扶持政策的相继出台，利用煤矸石等资源综合利用电厂积极性不断提高，煤矸石发电事业发展迅速。煤矸石、煤泥等资源综合利用电厂主要集中在煤炭行业和一些离煤矿区较近的企业。煤炭行业在为社会提供优质洗选煤的同时，大量煤矸石、洗中煤、煤泥等滞留矿区为建设煤矸石电厂，可有效的利用废弃资源，减少矿区污染，减少堆积占地，保护土地资源，补充矿区自身用电，减少煤电逆向互供，实现热电联供，保护环境的同时也降低了企业的发电成本。煤矸石、煤泥资源综合利用电厂依托煤炭矿区煤矸石、煤泥、矿井水等资源优势，采用以循环流化床燃烧技术为特征的发电技术，变废为宝，化害为利，既解决了矿区环境污染问题，又节约了资源，是名副其实的绿色环保工程，实现了资源的综合开发与节约并举，循环利用，符合国家资源综合利用政策和产业政策，享受了国家有关增值税、所得税等税收优惠政策，创造了明显的经济效益和社会效益，发展迅猛。 F4v)S$|226581同时，随着技术的不断进步和煤炭企业环保意识的不断增强，促进了煤矸石电厂技术装备水平的迅速进步，循环流化床技术为越来越多的煤矸石电厂所采用。上世际九十年代以来，循环流化床锅炉逐渐取代了早期使用的鼓泡流化床锅炉，成为煤矸石、煤泥电厂的首选锅炉。国产系列循环流化床锅炉已在煤炭资源综合利用电厂中占主导地位，并逐步向更大容量方向发展。部分煤炭矿区和发电企业已配套循环流化床锅炉建设了单机容量为13.5万KW 、15万KW的煤矸石电厂；有的矿区已着手配套使用循环流化床锅炉筹建单机为30万KW的煤矸石、煤泥电厂。目前，新建电厂均采用了循环流化床技术，新装机组实现了氮氧化物低排放、炉内脱硫、硫排放达标，环保状况良好。此外，煤矸石电厂循环流化床锅炉燃烧生成的灰渣活性良好，已为许多矿区生产建材所利用，实现了灰渣零排放。3J_e6 i1i,u2R2c226581煤矸石、煤泥资源综合利用电厂的优点主要有：一是实现了矿区废弃物的综合利用，减少了环境污染，保障了矿区经济的可持续发展；二是实现了矿区资源的优化配置，延伸了产业链，优化了矿区的产业结构和产品结构；三是提高了矿区的自供电率，提高了煤炭企业的综合经济效益。 中国电力联盟g c P0c:W据不完全统计，截至2006年末，煤炭行业煤矸石、煤泥资源综合利用电厂共计200余座，总装机容量约400万KW。 l 实现锅炉灰渣的综合利用。锅炉改造之后，燃烧效率提高，灰渣含碳量降低，干灰有利于综合利用。主要体现在：1.灰渣物理热的利用；2.灰渣用于建筑及建材工业；3.灰渣用于化学工业；4.灰渣用于农业及矿山和矿井及城市的环境治理。l 延长超齡锅炉的服役期。在电厂中由于各种原因的影响锅炉的使用期比汽轮发电机组及辅助设备的服役期要短。锅炉经改造后，电厂的整个服役期可以得到延长二十年左右，这比投资建设新厂要节省得多，一般可以节省50%左右的投资。l 发展洁净煤燃烧技术。锅炉改造与发展先进的燃煤联合循环发电相结合是我们未来的希望，也是我们改造锅炉的最终目的。2) 煤粉炉改CFB锅炉的难点及待解决的问题采用CFB锅炉燃烧技术对煤粉锅炉进行改造设计，与新建CFB锅炉有很大不同，发行要又新设计新建设复杂得多，需要考虑很多因素。除了CFB锅炉本身技术特点外，还要结合煤粉锅炉的具体情况、改造的经济性等进行综合考虑。由于煤粉锅炉的具体结构、运行时间以及改造要求等方面的不同，往往很大程度上决定了改造的思路和技术方案的采用。特别是以下方面：分离器的型式、布置及其性能。返料器的型式与性能锅炉的防磨措施配套辅机的选型经济效益1.2本文主要工作本文主要工作针对65t/h煤。粉锅炉的改造提出合理的方案进行研究，并对改造过程出现的问题予以解决。10第二章 65t/h煤粉锅炉改造成CFB锅炉的方案常压循环流化床(CFB)锅炉由于其高效低污染、煤种适应性好、调负荷能力强、造价相对便宜、技术相对容易掌握等特点，已成为目前最为实际的煤清洁燃烧技术之一，得到了较快的发展。国内外应用实践表明，与常规煤粉锅炉相比，采用这种技术可使燃煤电站锅炉排烟中S02和N0x等有害气体含量减少80-90左右，可有效减轻燃煤发电对于大气环境的污染。陕西银河集团咸阳秦能电力公司两台65T/h中压煤粉锅炉于上世纪90年代初投入运行，至今已近20年。由于煤炭市场的调整和变化，以及国家能源与环保政策的严格要求，需要燃用当地煤矸石。而煤粉锅炉无法燃用煤矸石，更无法满足日益严格的国家环保排放标准的要求。因此，陕西银河集团咸阳秦能电力公司迫切需要对锅炉进行燃用本地煤矸石的技术改造。我们将利用华中科技大学国家煤重点试验室的循环流化床中温分离技术对煤粉锅炉进行改造。2.1 现状分析陕西银河集团咸阳秦能电力公司两台65t/h四角燃烧煤粉锅炉为无锡锅炉厂设计制造，型号为UG-65/3.82-M4，主要设计参数如下：序号名称符号单位来源数值1额定蒸发量 DT/h设计参数652过热蒸汽压力pMPa设计参数3.823过热蒸汽温度ts设计参数4504给水温度tw设计参数1505热风温度tha设计参数3006冷风温度tca设计参数207排烟温度tg设计参数1458锅炉设计热效率h%设计参数90 锅炉设计煤种为烟煤，燃料成分及有关参数如下：序号名称符号单位来源数值1收到基碳份Car%元素分析54.622收到基氢份Har%元素分析3.383收到基氧份Oar%元素分析5.644收到基氮份Nar%元素分析1.15收到基硫份Sar%元素分析0.456收到基灰份Aar%元素分析27.817收到基水份Mar%元素分析78干燥无灰基挥发份Vdaf%工业分析21.239收到基低位发热量Qar, netkJ/kg发热量分析20934该型锅炉为单汽包、自然循环、分散下降管型布置的固态排渣煤粉炉，室内布置。锅炉前部为炉膛，四周布满光管水冷壁。水平烟道布置高、低温过热器，尾部竖井烟道交叉布置两级省煤器和空气预热器。减温器置于水平烟道顶部平台上。锅炉构架采用全钢架结构，汽包搁置在顶部大板梁上，四周水冷壁重量通过固定装置传递到钢梁上，过热器荷重由顶梁承载，尾部省煤器支撑在空心梁上，上下级空气预热器搁置在尾部钢梁上。轻型炉墙支在固定于钢梁上的托架上，并用拉钩提高其稳定性。锅炉燃烧方式为四角喷燃，炉膛宽度5.945m，炉膛深度5.345m，炉膛截面截面积31.8 m2，炉膛总包覆面积307.7m2，炉室容积为350.9m3，辐射受热面积为298.6m2，理论燃烧温度1971，炉膛出口烟温997，炉膛容积热负荷为132.29103kcal/m3h，辐射受热面热负荷为89.04103kcal/m2h。炉膛出口处，后墙水冷壁拉稀成四排凝渣管，受热面积为61.6m2。水平烟道内布置有高、低温过热器，受热面积分别为271.88m2和301m2，烟气流通面积分别为14.47m2和8.67m2，烟气流速分别为5.18m/s和7.39m/s，出口烟温设计值分别为761和580，其间采用减温器调节蒸汽温度。尾部竖井依次布置高温省煤器、高温空预器、低温省煤器、低温空预器，受热面积分别为247m2、1400m2、299m2和1400m2，烟气流通面积分别为6.51m2、3.98m2、6.51m2和3.98m2，烟气流速分别为8.15m/s、11.08m/s、5.96m/s和8.6m/s，出口烟温分别为410、288、232和143。2.2 锅炉改造设计条件1、现场条件序号名称符号单位来源数值1额定蒸发量 DT/h设计参数65/752过热蒸汽压力pMPa设计参数3.823过热蒸汽温度ts设计参数4504给水温度tw设计参数1505热风温度tha设计参数1206冷风温度tca设计参数207排烟温度tg设计参数1508锅炉设计热效率h%设计参数86 锅炉设计煤种为煤矸石，燃料成分及有关参数如下：序号名称符号单位来源数值1收到基碳份Car%元素分析35.092收到基氢份Har%元素分析2.373收到基氧份Oar%元素分析8.604收到基氮份Nar%元素分析0.405收到基硫份Sar%元素分析0.906收到基灰份Aar%元素分析48.137收到基水份Mar%元素分析4.518干燥无灰基挥发份Vdaf%工业分析15.119收到基低位发热量Qar, netkJ/kg发热量分析1631010灰熔融性DT=1360 ST=1380 HT=1410煤颗粒度：013 mm，大于8 mm颗粒不超过8%。 汽包标高：20500 mm 运转层标高：7000 mm 立柱间距：Z1-Z2=6350 mm；Z2-Z3=2100 mm；Z3-Z4=2550 mm Z1-Z1= Z2-Z2= Z3-Z3= Z4-Z4=7000 mm 其他条件：尽量少改动，最大限度地利用现有设备。2 改造方案根据对陕西银河集团咸阳秦能电力公司现场的实地考查以及对锅炉原设计资料的研究分析，结合多年来锅炉技术改造的成功经验，以及国家的能源与环保政策，我们认为：采用高效低污染的循环流化床燃烧新技术，对陕西银河集团咸阳秦能电力公司65T/h煤粉锅炉进行技术改造，不仅技术先进，煤种适应性好，还可实现炉内经济脱硫，氮氧化物排放低，可满足日益严格的国家环保排放标准的要求，符合煤燃烧技术的高效低污染低成本的发展方向。针对陕西银河集团咸阳秦能电力公司及其65T/h煤粉锅炉的具体情况，我们认为：由于改造后锅炉将燃用煤矸石，采用高循环倍率的循环流化床燃烧技术进行技术改造是不适宜的，磨损和电耗将大大增加，应该采用中低循环倍率的循环流化床燃烧技术进行技术改造，且有两大类技术方案可供选择，一是改造为不带埋管的中倍率循环流化床锅炉，二是改造为带埋管的中低倍率循环流化床锅炉。我们多年来的应用实践表明：这两种方案在技术上是可靠的，方案的实施是可行的，也各具特色。本改造方案根据我国的能源政策及有关规定，在设计中贯彻节约能源，改善环境污染状况的原则，采用一系列具体有效的技术措施，提高能源利用率，降低工程造价，缩短施工周期，提高工程的经济效益。各设计数据经计算机进行多方案设计与比较，得到最佳设计方案。具体改造方案简介如下：（1）、改造为不带埋管的中倍率循环流化床锅炉采取中倍率循环流化床燃烧技术改造该煤粉锅炉，密相区内不布置埋管，必须提高流化速度，相应地，原炉膛截面必须缩小。为确保炉内能够布置足够的受热面吸收热量和细粒子有足够的停留时间燃尽，炉膛高度必须提高。为此，必须提高锅炉钢架及汽包标高。在此情形下，有条件对锅炉进行增容改造，可将蒸发量从65T/h提高到75T/h。由于该煤粉锅炉投运时间长，各部分受热面需经过严格检测后才可能利用。鉴于改用的煤含硫量低，故暂不考虑布置脱硫系统。根据所采取的飞灰分离技术的不同有单级分离和两级分离两套技术方案，现分别叙述如下：1） 改造为不带埋管的下排气循环流化床锅炉（单级分离）采取增设下排气旋风分离器、流化密封送灰器及燃烧室密相区，以构成循环燃烧系统的技术路线。采用中循环倍率燃烧技术，循环倍率为12，实现中温物料循环燃烧。总体改造方案如附图1所示：保持原煤粉锅炉基础及钢架尺寸等不变，保持锅炉P型布置。将汽包及钢架抬高810m，炉膛截面缩小，高度提高，炉膛下部增加密相流化床燃烧室及布风系统，原炉膛及凝渣管进行相应的改造。水平烟道中，高温过热器和低温过热器前移，受热面积作适当调整，转向室处布置两台下排气旋风分离器。旋风分离器收集的飞灰经流化密封送灰器送回炉膛循环燃烧。尾部烟道中，增加一组螺旋鳍片管省煤器，并将高温省煤器下移与低温省煤器一起构成三组省煤器，以确保锅炉吸热负荷。高温空预器拆除并下移作为低温空预器。原低温空预器拆除。各部分具体改造方案设计说明如下：锅炉炉膛及凝渣管的改造有两种方案：一是充分利用原锅炉炉膛形成循环流化床上部稀相区，炉膛宽度不变，深度缩小2500mm，即拆除两侧墙的中间一片水冷屏，使截面积从原31.8 m2（59455345mm）缩小为19.3 m2（59453245mm）。凝渣管也根据截面的变化进行相应的调整改造。而炉膛下部则利用膜式水冷壁进行改造，形成密相流化床燃烧室和稀相燃烧区的下部空间。利用膜式水冷壁形成水冷布风系统，其中水冷布风板及风箱由后墙水冷壁延伸并弯曲而成，两侧由侧墙水冷壁延伸而成。下部密相区为变截面结构（前后墙渐缩）。上下两部分炉膛水冷壁利用联箱相接。二是直接将原炉膛拆除，新增全膜式壁炉膛及水冷布风系统，凝渣管则由后墙水冷壁形成。方案一充分利用了原锅炉炉膛结构，可节省炉膛部分的改造投资一半左右，但膨胀、密封、支撑等较为困难，方案二则正好相反。综合比较，建议采用方案二。对于循环流化床下部的密相区，为防止磨损并提高受热面的利用率，在距布风板约4m高范围内的四周水冷壁上密焊短销钉，涂上一薄层高耐磨胶泥或浇注料。对于下部密相区和上部稀相区之间的管子裸露部分也应作防磨处理，如用防磨涂料喷涂（高度为500800mm），以保护该区域内的水冷壁受热面。另外，需新增钢架系统实现后墙水冷壁及其炉墙的支撑。 由于改变为循环流化床燃烧方式后，凝渣管烟气流速较低，可不必考虑防磨问题。但考虑到高温过热器的防磨，可在凝渣管上焊上防磨鳍片，并与凝渣管一起构成惯性分离器，主要捕集粗颗粒，防止高温过热器的磨损。被捕集的颗粒则沿折焰角落下，强化炉内循环。高温过热器位置尽可能向前移。为进一步防止磨损，前两排管子可焊接防磨瓦或作防磨喷涂处理。 低温过热器的改造有三种方案，方案一是在水平烟道内，将低温过热器前移，尽可能压缩与高温过热器之间的检修通道，以便留有空间形成分离器进口的渐缩加速段。方案二将低温过热器移至炉膛内，悬吊于炉膛顶部形成屏式过热器，可大大缓解尾部竖井烟道内对流受热面布置空间紧张的问题，同时对蒸汽温度的调控十分有利。但顶棚水冷壁需让管、原低温过热器也需改造成屏式过热器，改造工作量较大。方案三将低温过热器移至尾部竖井烟道，支承于烟道上部，构成对流过热器，原煤粉锅炉的低温过热器得到了充分利用。由于布置在分离器之后，烟气含尘浓度大大降低，低温过热器即使烟气流速较高，磨损问题也易于解决。可在前两排管子上布置防磨瓦，并作防磨喷涂处理。但该方案给尾部竖井烟道内受热面的布置带来一定的困难，且低温过热器的进出口管道连接较为复杂。经技术经济比较，确定采用方案一，并将低温过热器加高，以降低烟气流速，减轻磨损。原转向室拆除，在该处布置两台下排气旋风分离器。为确保分离器前有足够的空间，既防止过热器的磨损又利于形成分离器进口加速段，分离器筒体中心线需向后偏移尾部烟道中心线约500mm。分离器通过“日”字形梁支撑在锅炉构架上。分离器为绝热型：筒体外壳由钢板制成，内层由耐磨耐火砖砌筑，中间则为保温绝热材料。由于处理烟气温度不是很高，约600，其耐磨和保温层不需太厚，共约250mrn即可。分离器排气管则采用耐热合金钢。分离器主要结构尺寸及性能参数为：筒体内径2.8m，进口流速26m/s，阻力550Pa，分离效率98.8%，切割粒径100mm。分离器排气管与尾部竖井烟道相连，灰斗经落灰管与送灰器相连，分离器收集的飞灰由送灰器送入炉膛内循环燃烧。原高温省煤器下移，与原低温省煤器一起构成两级省煤器，根据锅炉热力计算，此两组省煤器远不能满足锅炉给水加热热的吸热需求，需增加省煤器受热面，受布置空间的限制，只能增加一组螺旋鳍片管省煤器。 原高温空气预热器下移，作为低温空气预热器，让出空间便于尾部受热面的布置。对于循环流化床燃烧方式，并不需要煤粉燃烧方式那样采用很高的预热空气温度以利燃烧，因而高温空气预热器可以拆除，不影响燃烧的稳定。 原低温空气预热器拆除。空气预热器的出口管道则向下与风箱相连。 一二次风比例为65:35，形成分段燃烧，降低NOx污染，二次风分上下两层低位布置，便于负荷调节和燃烧控制。 布风系统采用水冷等压风室、柱状风帽均匀配风，分为2个进风管路，各安装有快速截止风门和调节风门。在其一次风管上设有旁通预燃室。锅炉启动时，在预燃室采用油枪点火，产生的高温烟气进入风管与空气混合后送入床内，加热床料，直至正常运行。布风板有效面积为51.89m2，不分床。为了保证飞灰在炉内有足够的停留时间以确保锅炉具有较高的效率，需要有足够的炉膛高度，为此除提高炉膛高度外，还需将流化床布风板降至标高4600mm处，为便于操作在标高4500mm处增设一点火启动操作平台。在标高7000mm的运行平台上另设置螺旋给煤机，并加装溜煤管和播煤二次风，以输送和播散燃煤，并防止烟气倒灌。煤粉仓到螺旋给煤机之间装设一台皮带输送机，利用原煤仓作为分配仓，煤从煤粉仓由皮带输送机输送至布置在炉膛前的小煤仓后由螺旋给煤机送入炉膛。除此之外，原有鼓风机换成高压鼓风机，而引风机可以不变。取消制粉设备，充分利用原有破碎系统、输煤装置等，进行燃料制备系统的改造，需增加振动筛和碎煤机，使之适应循环流化床锅炉燃煤粒度的要求。2） 改造为不带埋管的分级循环流化床锅炉（两级分离） 采取增设新型惯性分离器和低温旋风分离器、流化密封送灰器及流化床燃烧室构成循环燃烧系统的技术路线，为高温和低温物料两级循环燃烧方式，循环倍率为15。总体改造方案如附图2所示：保持原煤粉锅炉基础及钢架尺寸等不变，保持锅炉P型布置。将汽包及钢架抬高810m，炉膛截面缩小，高度提高，炉膛下部增加密相流化床燃烧室及布风系统，原炉膛及凝渣管进行相应的改造。水平烟道中，在炉膛出口布置高温惯性分离器，原高、低温过热器位置不变，仅进行受热面积的调整。尾部烟道中，高温省煤器位置不变，高温空预器下移至7m运转层以下作为低温空预器（原低温空预器拆除），以确保尾部竖井有足够的空间方便布置分离器。水平烟道下布置上排气旋风分离器。两级分离器收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部高、低温两级循环燃烧。各部分具体改造方案设计说明如下：锅炉炉膛及凝渣管的改造与前述方案1.1相同，参见前述方案1.1。 在炉膛出口增设新型高温惯性分离器，分离器的分离单元采用耐热合金钢制成。分离单元分三排错列布置，各分离单元通过悬吊板和悬吊杆分组悬吊在锅炉顶部的横梁上。分离器下部增设灰斗和立管，收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部高温循环燃烧。 高温过热器和低温过热器位置不变。为进一步防止磨损，高温过热器前两排管子可焊接防磨瓦或作防磨喷涂处理。低温过热器受热面适当减少，并将低温过热器及其烟道加高，以降低烟气流速，减轻磨损。 尾部烟道中，高温省煤器位置不变，高温空预器下移至7m运转层以下作为低温空预器（原低温空预器拆除），以确保尾部竖井有足够的空间布置分离器。水平烟道下布置上排气旋风分离器。分离器收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部低温循环燃烧。根据锅炉热力计算，原高温省煤器和原低温省煤器构成的两级省煤器远不能满足锅炉给水加热热的吸热需求，需增加省煤器受热面，考虑布置空间的限制，增加一组螺旋鳍片管省煤器。其它各部分的改造与前述方案1）相同，参见前述方案1）。（2）、改造为带埋管的循环流化床锅炉改造为带埋管的循环流化床锅炉，可以不必提高汽包标高，并最大限度地利用原煤粉锅炉的各部件，可大大节省改造投资。鉴于该煤粉锅炉投运时间不长，各部分受热面经过严格检测后都应尽可能利用。由于改用的煤含硫量低，故暂不考虑布置脱硫系统。根据所采取的飞灰分离技术的不同分别有两级分离和单级分离两套技术方案，现分别叙述如下：1） 改造为带埋管的两级分离循环流化床锅炉 采取增设新型惯性分离器和低温旋风分离器（或新型惯性分离器）、送灰器及带埋管的流化床燃烧室构成循环燃烧系统的技术路线，为高温和低温物料两级循环燃烧方式，循环倍率为8。总体改造方案如附图3所示。保持原煤粉锅炉基础、钢架、汽包标高及外形尺寸等不变。将原锅炉冷灰斗改造为循环流化床密相区，增加埋管及布风系统。原炉膛上部不变，成为循环流化床稀相区，利用高温惯性分离器的灰斗增设折焰角，凝渣管由四排减为两排（增设集箱）。在炉膛出口布置高温惯性分离器，原高、低温过热器位置不变，仅进行受热面积的调整。尾部烟道中，高温省煤器位置不变，高温空预器下移至7m运转层以下作为低温空预器（原低温空预器拆除），以确保尾部竖井有足够的空间布置分离器。水平烟道下布置上排气旋风分离器（或在原高温空预器处布置新型惯性分离器）。分离器收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部低温循环燃烧。各部分具体改造方案设计说明如下： 布风系统设计有两套方案：一是采用钢板制成布风板及等压风箱；二是采用水冷壁形成水冷布风板及水冷风箱。方案一改动工作量小，易于实施。方案一中，只需改造原冷灰斗的前墙或后墙水冷壁，或前后墙水冷壁一起改动，而其它几面墙的水冷壁及其联箱、下降管分配管路等不需变动，即可形成循环流化床密相区。布风板直接与水冷壁相连并固定。布风板有效面积为5315m2。两个独立分床，各分床单独配风。其中一个分床为点火床，其布风板采用耐热合金钢。在其一次风管上设有旁通油预燃室，锅炉启动时，在预燃室内采用油枪点火，产生的高温烟气进人风管内与空气混合后送入点火床内。该床点燃后，另一分床即可并床，直至全床正常完成点火过程。方案二改动工作量较大，实施也较容易，且更适宜采用床下热烟气点火。在方案二中，原冷灰斗四周水冷壁均需延伸，下联箱及下降管分配管路均要下移，以构成循环流化床密相区及水冷风箱、水冷布风板。其中水冷布风板及风箱由前墙或后墙水冷壁延伸并弯曲而成，两侧由侧墙水冷壁延伸而成。布风板有效面积为5315m2，不分床。为配风均匀，一次风管仍为两路，也采用油领燃室点火，但为整床一起点火启动。布风系统的这两种改造方案各有优势，建议采用方案一。 对于循环流化床下部的密相区，为防止磨损并提高受热面的利用率，在其四周水冷壁上密焊短销钉，涂上一薄层高耐磨胶泥或浇注料。 对于下部密相区和上部稀相区之间的管子裸露部分最好能作防磨处理，如用防磨涂料喷涂，以保护该区域内的水冷壁受热面。 原燃烧器取消，其四角区域内的弯曲让管改直，既利于防磨，又利于增加受热面。而炉膛上部孔、门处的让管则均需敷上防磨材料，折焰角处也应敷上防磨材料。 按上述方法改造，炉膛内不需额外增加受热面即可满足设计要求。在炉膛上部增设折焰角以方便新型高温惯性分离器及其灰斗的布置，对受热面的均匀冲刷也有利。由于改变为循环流化床燃烧方式后，凝渣管烟气流速较低，可不必考虑防磨问题。但考虑到其布置在高温分离器前，为严格防磨，在凝渣管上焊上防磨鳍片，并与凝渣管一起构成惯性分离器，主要捕集粗颗粒，防止高温过热器的磨损。被捕集的颗粒则沿折焰角顺后墙水冷壁落下，强化炉内循环。新型高温惯性分离器的分离单元采用耐热合金钢制成。分离单元分三排错列布置，各分离单元通过悬吊板和悬吊杆分组悬吊在锅炉顶部的横梁上。分离器下部增设灰斗和立管，收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部高温循环燃烧。 高温过热器和低温过热器位置不变。为进一步防止磨损，高温过热器前两排管子可焊接防磨瓦或作防磨喷涂处理。低温过热器受热面适当减少，并将低温过热器及其烟道加高，以降低烟气流速，减轻磨损。 尾部烟道中，高温省煤器位置不变，高温空预器下移至7m运转层以下作为低温空预器（原低温空预器拆除），以确保尾部竖井有足够的空间布置分离器。水平烟道下布置上排气旋风分离器。分离器收集的飞灰经增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部低温循环燃烧。根据锅炉热力计算，原高温省煤器和原低温省煤器构成的两级省煤器远不能满足锅炉给水加热热的吸热需求，需增加省煤器受热面，受布置空间的限制，只能增加一组螺旋鳍片管省煤器。 一、二次风比例为85:15，形成分段燃烧，降低NOx排放污染。二次风单层布置，简化系统。 布风系统采用等压风室、柱状风帽均匀配风，分为2个进风管路，各安装有快速截止风门和调节风门。在其一次风管上设有旁通预燃室。锅炉启动时，在预燃室采用油枪点火，产生的高温烟气进入风管与空气混合后送入床内，加热床料，直至正常运行。 采用绞龙负压给煤，在标高7000mm的操作平台上另设置螺旋给煤机，并加装溜煤管和播煤二次风，以输送和播散燃煤，并防止烟气倒灌。利用原煤粉仓作为分配仓，煤从煤粉仓进入布置在炉膛前的原煤仓后送至螺旋给煤机，由溜煤管和播煤二次风送入炉膛。流化床燃烧室内布置斜埋管，埋管作防磨处理（目前埋管的防磨问题已基本解决：通过采用防磨鳍片或防磨护板，埋管寿命不低于23年），增加布风系统。为了保证飞灰在炉内有足够的停留时间以确保锅炉具有较高的效率，需要有足够的炉膛高度，为此需将流化床布风板降至标高4000mm处，为便于操作在标高3400mm处增设一操作平台。运行平台上另设置螺旋给煤机，用于输送燃料进流化床燃烧。煤粉仓到螺旋给煤机之间装设一台皮带输送机，利用原煤仓作为分配仓，煤从煤粉仓由皮带输送机输送至布置在炉膛前的小煤仓后由螺旋给煤机送入炉膛。除此之外，原有鼓风机换成高压鼓风机，而引风机可以不变。取消制粉设备，充分利用原有破碎系统、输煤装置等，进行燃料制备系统的改造，需增加振动筛和碎煤机，使之适应循环流化床锅炉燃煤粒度的要求。2） 改造为带埋管的单级分离循环流化床锅炉采取增设下排气旋风分离器，流化密封送灰器及带埋管的流化床燃烧室构成循环燃烧系统的技术路线。采用低循环倍率燃烧技术，循环倍率为5。总体改造方案如附图4所示。保持原锅炉基础及钢架、外形尺寸等不变，锅炉仍为P型布置。将原锅炉冷灰斗改造为循环流化床密相区，增加埋管及布风系统。原炉膛上部不变，成为循环流化床稀相区，增设折焰角，高温过热器和低温过热器位置前移，受热面减少。原转向室处布置两台下排气旋风分离器，收集的飞灰由增设的流化密封送灰器送回炉膛形成外部中温循环燃烧。尾部烟道中，高温省煤器下移，与低温省煤器（基本不予变动）一起构成两组省煤器；高温空气预热器下移作为低温空气预热器，留出空间以确保尾部竖井有足够的位置布置下排气旋风分离器和对流受热面。低温空气预热器拆除。各部分具体改造方案设计说明如下：布风系统、锅炉炉膛及凝渣管部分的改造与前述方案2.1相同，参见前述方案2.1。在炉膛上部增设折焰角以方便高温过热器的布置，对受热面的均匀冲刷也有利。由于改变为循环流化床燃烧方式后，凝渣管烟气流速较低，可不必考虑防磨问题。但考虑到高温过热器的防磨，在凝渣管上焊上防磨鳍片，并与凝渣管一起构成惯性分离器，主要捕集粗颗粒，防止高温过热器的磨损。被捕集的颗粒则沿折焰角落下，强化炉内循环。高温过热器位置尽可能向前移。为进一步防止磨损，前两排管子可焊接防磨瓦或作防磨喷涂处理。 低温过热器的改造有三种方案，方案一是在水平烟道内，将低温过热器前移，尽可能压缩与高温过热器之间的检修通道，以便留有空间形成分离器进口的渐缩加速段。方案二将低温过热器移至炉膛内，悬吊于炉膛顶部形成屏式过热器，可大大缓解尾部竖井烟道内对流受热面布置空间紧张的问题，同时对蒸汽温度的调控十分有利。但顶棚水冷壁需让管、原低温过热器也需改造成屏式过热器，改造工作量较大。方案三将低温过热器移至尾部竖井烟道，支承于烟道上部，构成对流过热器，原煤粉锅炉的低温过热器得到了充分利用。由于布置在分离器之后，烟气含尘浓度大大降低，低温过热器即使烟气流速较高，磨损问题也易于解决。可在前两排管子上布置防磨瓦，并作防磨喷涂处理。但该方案给尾部竖井烟道内受热面的布置带来一定的困难，且低温过热器的进出口管道连接较为复杂。经技术经济比较，确定采用方案一，并将低温过热器加高，以降低烟气流速，减轻磨损。原转向室拆除，在该处布置两台下排气旋风分离器。为确保分离器前有足够的空间，既防止过热器的磨损又利于形成分离器进口加速段，分离器筒体中心线需向后偏移尾部烟道中心线约500mm。分离器通过“日”字形梁支撑在锅炉构架上。分离器为绝热型：筒体外壳由钢板制成，内层由耐磨耐火砖砌筑，中间则为保温绝热材料。由于处理烟气温度不是很高，约600，其耐磨和保温层不需太厚，共约250mm即可。分离器排气管则采用耐热合金钢。分离器主要结构尺寸及性能参数为：筒体内径2.6m，进口流速25m/s，阻力440Pa，分离效率98.5%，切割粒径100mm。分离器排气管与尾部竖井烟道相连，灰斗经落灰管与送灰器相连，分离器收集的飞灰由送灰器送入炉膛内循环燃烧。原高温省煤器下移，与原低温省煤器一起构成两级省煤器，受布置空间的限制，只能改用螺旋鳍片管省煤器。 原高温空气预热器下移，作为低温空气预热器，让出空间便于尾部受热面的布置。对于循环流化床燃烧方式，并不需要煤粉燃烧方式那样采用很高的预热空气温度以利燃烧，因而高温空气预热器可以拆除，不