用循环流化床燃烧技术改造35th燃油锅炉

用循环流化床燃烧技术改造35th燃油锅炉

用循环流化床燃烧技术改造35t/h燃油锅炉张世红王贤华1，汪小青2徐旺喜2（1.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074 2.江汉油田管理局武汉430000功经验，并对用CFBC技术改造锅炉时应遵循的原则进行了讨论。

　　关键固燃油锅炉改造；流化床燃烧技术1前言循环流化床燃烧CFBC肢术有两个突出的优点：其一，能利用劣质燃料，并能适应燃煤挥发分和热值较宽范围的变化其二能在燃烧过程中实现S2的经济控制。随着我国环境法规的严格实施和电力结构的调整通过引进、消化、吸收，电力工业中循环流化床锅炉的大型化已有长足的进步。但在其他工业领域，为适应煤种多变和降低污染物排放的需要，将中小型锅炉改为CFBC方式，仍然是一个紧迫的任务。

　　将其他燃烧形式的锅炉改为CFBC形式，要针对锅炉结构和燃煤的特点，设计怡当的技术路线和分离器的形式1.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室已将电力、化肥、化工等行业的数十台煤粉炉、链条炉、！参加此改造项目的人员还有华中科技大学煤燃烧国家重点实验室的林志杰、伍蔚恒、黄琳；江汉油田管理局的陈交顺、雷进杰、于庆友、肖佳彬、张翔。

　　旋风炉、油炉改造为燃煤流化床锅炉。2000年秋，我们为江汉油田某厂设计的由燃油锅炉改造而成35t/hCFBC锅炉投运经过一年的运行考验，改造已芫全达到改造目标。这是我国第一台由燃油锅炉改造成功的2江汉油田某厂燃油锅炉的特点及改造要求江汉油田某厂燃油锅炉于1993年投运燃用油田自产的重油。该炉为武汉锅炉厂生产的煤粉锅炉改型中压燃油锅炉，自然循环型布置，重型炉墙，炉膛结构和尺寸与同容量煤粉锅炉基本一致。由于燃油价格的上涨<油田管理局决定将其改为燃煤流化床锅炉。

　　鉴于油田所处的流沙层地质结构，用户提出改造后锅炉现有基础冰泥柱、梁）不得改变，而且不得添加新的基础构件；燃用平顶山烟煤为33.5%，"Dw为20934kJ/kg；采用环锤式破碎机，入炉煤粒径保证小于13mm，小于1mm颗粒份额不小于302；改造后循环流化床锅炉在额定温度和压力下，要保证出力达3主要改造措施由于基础结构不能变动，升高汽包受到锅炉房限制，而且还会大幅度增加改造投资媒燃烧国家重点实验室经过与用户协商和反复的方案论证，设计了床下热风点火、大小粒子叠加循环、中温旋风分离器上排气）与流化密封送灰器组成飞灰循环系统的改造方案。

　　改造后锅炉仍将保持单锅筒、自然循环、锅炉典型！型布置、钢架结构、重型炉墙的基本面貌，锅炉基础、横、纵向立柱、锅筒及内部装置和外围构件、锅筒开孔位置及数量、减温器、各处炉墙结构等都没有改变。变动的部分主要有：①拆除了原一次风系统和重油燃烧系统增加了床下热风点火系统添加了由布风板、等压风室和风道等组成的布风系统；③对原炉冷渣斗部分进行改造，使炉膛形成新的倒锥型结构％添加埋管受热面，与调整后的前墙水冷管形成一个水循环回路；⑤对两侧墙及后墙的水冷受热面和下降管进行了调整'减少高、低过热器受热面（拆除已经损坏的省煤器和空预器添置新的省煤器和空预器）在一级省煤器后；将烟气引出添加由旋风分离器、立管、流化密封送灰器等组成的飞灰分离和回送系统。

　　主要改造措施如下：a）采用大小粒子叠加循环燃烧技术为适应宽筛分煤粒的燃烧需要，将炉膛上部稀相区的横断面设计与燃油炉一样。这样由高速气流携带从浓相区进入稀相区的粒子，由于烟气速度大为降低而使较大尺寸颗粒分离出来，并沿炉膛四壁附近向下流动从而形成大粒子的循环燃烧而从炉膛逃逸的细粒子在后部被高效分离器分离回收，并经送灰器进入炉膛再燃形成小粒子的循环燃烧。

　　a）在浓相区布置怡当的埋管受热面由于锅炉基础结构不能改变炉膛升高存在困难，若将改造后的锅炉设计成快速床的模式是不经济的。

　　如果不布置埋管受热面，就要求在尾部烟道布置较多的省煤器受热面，但是本燃油锅炉的尾部烟道截面比燃煤锅炉小近三分之一，在尾部烟道基础结构基本不变的情况下，要比一般同容量的循环流化床锅炉布置更多的省煤器受热面是十分困难的。而且锅炉燃煤热值较高的粒子占的份额大，客观上也需要在炉膛下部怡当布置埋管受热面，实践也证明，我国设计、投运的35t/h循环流化床锅炉带埋管的负荷特性明显好于无埋管的。

　　a）采用怡当的炉膛结构并调整受热面与之匹配为了改善沿炉膛高度粒子浓度的分配，将较多的粒子带入稀相区燃烧，在炉膛下部采用“V”型结构，炉膛前后墙在lm高直段的基础上以与水平方向成70*的夹角向外伸展，以保证在较高范围内，烟气能保持较高的速度。

　　a）采用中温上排气旋风分离器由于炉膛基础不能变动，在炉膛外加卧式旋风分离器、在炉膛与尾部烟道之间加常规高温旋风分离器的改造方案都无法实现。我们的专利产品下排气中温旋风分离器用于改造“n”型布置的锅炉十分方便，但燃油锅炉尾部竖井深度不能满足布置下排气旋风分离器的需要。经过计算在一级省煤器将烟气温度降到5000后，采用中温旋风分离器的方案是可行的。分离器布置在炉膛后墙与尾部烟道前墙之间的空间中。a）采用流化密封送灰器与“L”阀等送灰器相比，流化密封送灰器运行稳定，能够自动适应符合变化的需要。a）采用螺纹管省煤器为了在尾部烟道较小的空间内布置足够的省煤器采用三级螺纹管省煤器替换现有的光管省煤器。a）适当调整过热器受热面由于循环流化床飞灰浓度大于燃油锅炉，传热系数高，因而需将现有过热器受热面适当减少。a）采用热风床下点火这种点火方式成功率高大大降低劳动强度节省点火成本而且可以部分利用燃油管路系统和储、控设备。

　　改造后锅炉于2000年9月一次点火投运成功，锅炉运行稳定，飞灰循环正常。在面式减温器开度40%~70%，蒸汽温度能稳定在450（，浓相区温度约950（，炉膛出口温度约800（，锅炉负荷可在33t/h~38t/h范围内调节，锅炉热效率达到80%.证明对燃用较高挥发分的煤用中温分离器是成功的。但是，匕较其他新设计的CFBC锅炉，燃用较好烟煤的改造CF-BC锅炉煤耗仍然偏高。经过分析和运行经验发现主要是由以下两方面原因造成的：间高度有限，上排气旋风分离器锥体段和筒体段高度与分离器直径的比未达到最佳，使分离器的分离效率有所下降；（）运行平台处平行于前后墙的水泥横梁高1000mm，“V”型炉膛下部前墙厚度1820mm，这都给给煤装置的布置带来困难。为保证给煤的稳定性和便于检修实际给煤口距离布风板约3000mm，致使煤粒中细小颗粒不能落入浓相区料层，降低了煤粒在炉膛中的停留时间和燃尽程度。若降低给煤口高度主要需解决运行障碍如堵塞时的检修问题。

　　5用CFBC技术改造中、小容量锅炉时应遵循的几点原则炉时，应考虑在浓相区布置埋管受热面。

　　若不布置埋管受热面，需大幅度减小锅炉横截面积，改变炉膛的支撑结构，同时还需适当提高炉膛高度，显然这样会较多地增加改造投资。我国目前中小容量流化床锅炉的煤破碎系统一般均采用环锤破碎，一级或两级筛分，很难使入炉煤粒径达到快速床的给配要求，特别是25mm颗粒占的份额较大，采用埋管系统，利于保持锅炉的燃烧稳定性和良好的负荷特性。

　　布置埋管后用户担心的是埋管磨损问题。实际上只要布置埋管距布风板高度适当，设计怡当的操作气上接第22页两侧水冷壁部分的下降、上升截面比为75%，对流管束间布置有10根的33x4管子与后部五排对流管束管一起作为下降管，因此对流管束部分的下降截面积足以得到保证。

　　经过自然循环部分的水动力计算得知，受热最弱的管子内水速为0.32m/s.资料中介绍热水锅炉采用自然循环时，管子内水速应为0.15~0.3m/s.可见水冷壁与对流管束部分的自然循环回路是安全可靠的。

　　3结论由于采用了自然循环与强制循环组合的循环方式，利用导水装置，使得下降管能起到使水下降的作速同时选择厚壁管材邮0x8或0x10），并在迎风面设置防磨鳍片埋管能经受至少10000h的考验。

　　江汉油田的这台CFBC锅炉目前已运行超过了8000h并没有发现埋管有明显的磨损。

　　首先要考虑采用高温分离器，因为它能部分起到燃烬室的作用。在布置方便和燃用较高挥发分的煤时，中温分离器也是一种较佳的选择，正像江汉油田这台CFBC锅炉这样，中温分离器也能较好地满足要求。与高温分离器相比，中温分离器体积较小，对隔热、保温材料要求低，布置更加炅活。

　　20t/h以下容量的锅炉一般都有上、下双汽包和对流受热面，高度较低，布置高效旋风分离器存在困难。惯性分离器体积小，在改造设计时可以在炉膛出口调整布置空间。

　　对6t/h以下容量的锅炉采用鼓泡床加沉降灰回燃的方式是一种经济的改造方案。因为该方案改动量小投资省工期短。采用其他形式的分离器不仅布置困难经济上也得不偿失。