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摘要：本文通过对300MW循环流化床锅炉的介绍，阐述了流化床锅炉本体及其燃烧系统的布置与运行方式，提出了300MW循环流化床锅炉在调试及运行中的控制重点。
关键词：循环流化床锅炉、外置床、回料阀
1 概述
云南开远电厂300MW循环流化床锅炉，是引进法国ALSTOM公司技术，哈尔滨锅炉厂有限公司生产。锅炉型号为HG-1025/17.5-L.HM37，该锅炉系超高压参数、单汽包、自然循环、单炉膛、平衡通风、半露天岛式布置。炉膛宽度15.051m，深度14.703m，高度35.5m。锅炉采用全密封结构，燃用煤质为小龙潭褐煤，设计燃煤量226.5t/h。
2 循环流化床锅炉原理
循环流化床（CFB）锅炉是八十年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。
2.1燃烧机理
循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，是介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。在循环流化床锅炉中,存有大量床料,首次启动时人为添加床料,在锅炉运行时床料主要由煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成。床料在从布风板下送入的一次风的作用下处于流化状态，煤粒、床料及石灰石被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度部分大颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；较小固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行分离，绝大多数颗粒被分离下来，一部分通过回料阀直接返回炉膛，另一部分通过外置式换热器后返回炉膛，形成物料的外循环；飞灰随烟气进入尾部烟道。通过炉膛的内循环和炉外的外循环，从而实现燃料不断的往复循环燃烧。
循环流化床根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。
2.2脱硫原理
循环流化床锅炉处在830-900℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。
石灰石脱硫反应方程 CaCO3=CaO+CO2-热量Q
CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+热量Q
因此循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫率均在90%以上。同时，由于较低的炉内燃烧温度，循环流化床锅炉中生成的NOX主要由燃料NOX构成即燃料中的N转化成的NOX；而热力NOX即空气中的N转化成的NOX生成量很小；同时循环流化床锅炉采用分级送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分二层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOX的生成。因此循环流化床锅炉中的污染物排放很低。
3 燃用褐煤的优势
该厂设计燃用煤质为小龙潭煤矿褐煤，煤质特性见表1。
表1：煤质特性
名
称
符
号
单
位
数
值
设计煤种
校核煤种
收到基碳
Car
%
36.72
39.78
收到基氢
Har
%
1.87
2.56
收到基氧
Oar
%
12.59
13.78
收到基氮
Nar
%
1.01
1.04
收到基硫
St.ar
%
1.66
0.73
收到基灰分
Aar
%
11.45
9.51
收到基水分
Mar
%
34.7
32.6
空干基水分
Mad
%
11.00
13.58
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
52.70
50.85
低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
12.435
13.86
灰变形温度
DT
℃
1060
1170
灰软化温度
ST
℃
1110
1210
灰熔化温度
FT
℃
1130
1230
由于该煤质收到基水分为30%以上，内水高达11%，经过破碎后的煤粒进入炉内后同860℃左右的炽热物料接触，煤粒被迅速加热，内水及挥发份迅速膨胀析出，导致煤粒爆裂，故燃用该煤质时原煤粒度控制可以放宽至12～15mm；又由于该煤质挥发份含量较高，使煤的着火温度降低，在流化状态下500℃左右就能着火；又由于该煤质灰分含量较底，灰渣含量较小，故锅炉可靠性大为提高；又由于该煤质灰分中sio2含量较小，对锅炉受热面磨损较轻。综合以上各点，燃用褐煤的锅炉具有极大的优势。
4 锅炉整体布置
炉膛采用裤衩腿、双布风板结构，炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构。采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。
在炉膛上部左右两侧各布置有2个高温绝热旋风分离器，分离器上部为圆筒形，下部为锥形。每个高温绝热分离器回料腿下布置一个回料阀和一个外置式换热器。回料阀为气力式自平衡型，流化风用高压风机供给。每个回料阀一侧与炉膛相连，另一侧与外置式换热器相连。分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛，另一部分通过锥型阀进入外置式换热器，通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器。靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，这两个外置式换热器的主要作用是用来调节再热蒸汽温度；靠近炉后的两个外置式换热器内布置过热器I和过热器II，这两个外置式换热器的主要作用是用来调节床温。
炉膛、分离器、回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的物料循环回路，煤与石灰石在燃烧室内循环往复接触，最终完成煤的燃烧及脱硫反应。烟气及细颗粒飞灰进入尾部对流烟道，飞灰由电除尘器收集。
为了减少燃料对外的散热及防止受热面、炉墙的磨损，在循环流化床锅炉内部衬有大量的耐磨耐火材料，耐磨耐火材料主要布置在水冷风室、燃烧室密相区、旋风分离器、回料阀、外置床及冷渣器内部。
①水冷风室 ②炉膛 ③分离器入口烟道 ④旋风分离器 ⑤回料阀斜腿 ⑥外置床及冷渣器 ⑦分离器中心筒 ⑧分离器出口烟道
5 锅炉辅机设置
5.1烟风系统
锅炉烟风系统配两台一次风机，两台二次风机，五台高压流化风机及两台引风机。一次风的作用是使床料在炉膛内流化，一次风量占总风量的35%； 二次风主要是补充燃烧所需的氧量，分上下两层进入炉膛，其中上层布置20个喷口，下层布置14个喷口，二次风量占总风量的52%。高压流化风的作用是使回料阀的返料鼓泡及外置床、冷渣器内的床料流化，压头要求较高。
5.2点火系统
锅炉启动采用床下床上联合点火方式。点火油枪床下4只，床上8只。其中床下油枪的热负荷占总的12%，床上油枪的热负荷占总的10%，床下油枪为压缩空气雾化，床上油枪为蒸汽雾化。
5.3给煤系统
原煤自煤场经布置在输煤皮带中的两级碎煤机破碎后进入原煤仓，从原煤仓下落后经称重皮带式给煤机和埋刮板式给煤机到达炉膛两侧。给煤分别由前后墙和侧墙进入燃烧室中，其中前后墙各布置两点，左右墙各布置一点。该炉由三级给煤组成，一级配4台称重皮带式给煤机，二级配4台埋刮板式给煤机，三级配8台螺旋给煤机。每台埋刮板给煤机设三个落煤口，第一、二个落煤口各配一台螺旋给煤机，前后墙落煤口用热二次风密封，两侧墙落煤口用冷一次风密封。两条埋刮板给煤机相同位置落煤口两两混合后由同一点进入炉膛。
左右侧墙给煤点设有播煤风和密封风，播煤风由一次热风供给，落煤口用一次冷风密封；前后墙落煤口用二次热风密封，给煤机用二次冷风密封。煤粒通过给煤系统进入炉膛后，在一次风作用下处于流化状态，并实现循环燃烧。所以，循环流化床炉膛内为正压燃烧区。
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