長沙千秋節(jié)能科技有限公司是在原湖南省節(jié)能中心所屬的湖南長新能 源環(huán)保有限公司人員基礎(chǔ)上成立的一家專門從事節(jié)能、環(huán)保的集科、工、貿(mào)一體的高科技公司。公司注冊資金1000萬元，現(xiàn)擁有員工120余人，其中高級職稱 18人，中級職稱20人，熟練技術(shù)工人60余人。工程技術(shù)人員均來自于各大學(xué)院校、鍋爐廠、火電廠及工程生產(chǎn)一線，具有扎實的理論功底及豐富的鍋爐改造工 程實踐經(jīng)驗。
公司技術(shù)力量雄厚，清華大學(xué)熱能工程系是公司的主要技術(shù)合作單位，并與國內(nèi)外有關(guān)研究單位合作。聘請了清華大學(xué)著名的燃燒學(xué)專家、中國第一臺流化床鍋爐設(shè)計者、享受國務(wù)院特殊貢獻(xiàn)津貼專家曹柏林教授，聘請了全國著名節(jié)能專家、湖南省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心技術(shù)顧問、高級工程師、全國節(jié)能監(jiān)測管理中心高級技術(shù)顧問、中南大學(xué)兼職教授、研究生導(dǎo)師何相助教授為公司的高級技術(shù)顧問。 通過多年的研究實踐，開發(fā)了具有技術(shù)創(chuàng)新、自主知識產(chǎn)權(quán)具有國際先進(jìn)水平的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐專利技術(shù)（專利號：ZL02223608.2）、 復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐專利技術(shù)（專利號ZL02223609.0）及生物質(zhì)鍋爐風(fēng)動聯(lián)合爐排專利技術(shù)（專利號200820069146.1），研究的復(fù)合燃 燒機專利技術(shù)（專利號ZL200610031202.8）產(chǎn)品與傳統(tǒng)的風(fēng)扇磨相比，自耗電降低70%，葉片壽命提高三倍，以上四大專利技術(shù)已推廣到全國 20多省市，數(shù)百家企業(yè)。公司還開發(fā)了流化床鍋爐配套的可拆式多管分離器，組合式風(fēng)帽，熱電偶保護(hù)套，耐熱、耐磨防磨瓦等配套產(chǎn)品。 公司現(xiàn)已改造不同型號不同爐型、不同噸位的鍋爐100余臺，遍布在全國22個省市。在國家經(jīng)貿(mào)委節(jié)能信息傳播中心編的《工業(yè)燃燒鍋爐節(jié)能指南》一書中，推 薦擁有鏈條爐改循環(huán)流化床鍋爐的單位排列中，清華大學(xué)第一，湖南省節(jié)能中心第二?，F(xiàn)改造了的快裝爐（2T/H）為循環(huán)流化床鍋爐是改造鍋爐中最小的流化 床，也改造了煤粉爐（130 T/H）為循環(huán)流化床鍋爐，是目前我國的改造鍋爐中最大的循環(huán)流化床鍋爐。其中，與清華大學(xué)熱能工程系合作開發(fā)的130 T/H內(nèi)置水冷分離器高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐燃用煤矸石及洗煤泥，飛灰含碳量從改造前的30%—40%降低到2%—7%，改造的45T/H內(nèi)置水冷分 離器高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐燃用煙煤摻燒鏈條爐灰飛灰含碳量在2%—5%，燃用無煙煤的240 T/H循環(huán)流化床鍋爐改造已在設(shè)計中。 公司與長沙鍋爐廠、湘潭鍋爐廠、江西鍋爐廠、江南鍋爐廠、無錫鑫仁鍋爐有限公司等國內(nèi)多家具有A級鍋爐制造資質(zhì)及A級鍋爐部件制造資質(zhì)的鍋爐制造廠家有長期的業(yè)務(wù)合作關(guān)系，擁有2t/h—240t/h循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、培訓(xùn)及工程總包能力。
二、國內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展概況
循環(huán)流化床鍋爐是在常規(guī)流化床鍋爐的基礎(chǔ)上加上飛灰循環(huán)燃燒而發(fā)展起來的。因此要了解什么是循環(huán)流化床鍋爐必須先了解什么是流化床鍋爐，從固體粒子流態(tài)化 過程來看，從固定床（煤粒在爐蓖上靜止不動，即層燃爐）開始，隨著風(fēng)量的增加，即空筒流速（通常叫表觀流速或流化速度）的增加→細(xì)粒在煤層表面流化，是為 細(xì)粒流態(tài)化→爐蓖上開始產(chǎn)生氣包，是稱鼓泡流態(tài)化（即常規(guī)流化床，又名鼓泡流化床或沸騰床，此時的沸騰床有明顯的上界面）→湍流流態(tài)化（湍流流化床，此時 氣泡變細(xì)狹窄狀，波動振幅增大，上界面已不甚清晰）→快速流態(tài)化（高速流化床，此時的流化床內(nèi)已無氣泡，也無上界面，顆粒聚合成絮團(tuán)狀粒子束，粒子束不斷 形成與解體，形成強烈的固體返混，此時煤粒與氣流的相對速度達(dá)最大，因此大大強化了燃燒與傳熱）→氣力輸送（即煤粉燃燒，此時煤粉與氣流間的相對速度近于 零，即已無相對速度）。 經(jīng)典的循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)流態(tài)化工況應(yīng)為高速流化床工況，故嚴(yán)格而言，循環(huán)流化床鍋爐不僅是在爐膛出口處加一個分離器收集部分飛灰返回爐膛燃燒而已，而 是其爐內(nèi)流態(tài)化工況應(yīng)屬于高速流化床工況，但實際存在的循環(huán)流化床其下部濃相區(qū)為鼓泡流化床或湍流床，上部稀相區(qū)為高速流化床。但國內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的流化床 鍋爐僅是在鼓泡流化床爐膛出口加一個分離器收集部分飛灰返回爐膛燃燒（即其上部稀相區(qū)未達(dá)高速流化床工況），現(xiàn)也稱為循環(huán)床。 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)缺點 優(yōu)點：
①燃料適應(yīng)性廣——幾乎可燃用各種優(yōu)、劣質(zhì)燃料。如優(yōu)、劣質(zhì)煙煤（包括高硫煤），無煙煤，泥煤，煤泥，矸石，爐渣，油焦，焦炭，生活垃圾，生物質(zhì)廢料等等。
②燃燒效率高——對無煙煤可達(dá)97％，對其他煤可達(dá)98～99.5％，可與煤粉燃燒相競爭。
③環(huán)保性能好
a）爐內(nèi)可直接加石灰石脫硫，成本低，脫硫效率高，當(dāng)Ca/S比為1.5～2.5時，脫硫效率可達(dá)85％～90％，石灰石循環(huán)利用，其利用率比常規(guī)流化床提高近一倍。
b）分段送風(fēng)，低溫燃燒，NOx排放量低(～120ppm)，即為煤粉爐排放量的1/3～1/4。
④燃燒強度高，床面積小，給煤點少，利于大型化。
⑤負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大（110～25％），調(diào)節(jié)速度可快，利于調(diào)峰。也可壓火。
⑥燃料僅需破碎到10mm以下，無需磨煤制粉系統(tǒng)。缺點： 高循環(huán)倍率流化床鍋爐的爐膛高大，初投資大；分離循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，自身電耗大；循環(huán)灰濃度大，受熱面磨損大等。 我國在上世紀(jì)80年代初開始研究開發(fā)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，與西方國家不同，原我國發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐的主要目的是解決劣質(zhì)煤的應(yīng)用問題。近年來，我國環(huán)保 要求日益嚴(yán)格，再加上煤價上漲，煤質(zhì)變化大，大量中、小型（130t/h以下）層燃爐與煤粉爐要求進(jìn)行技術(shù)改造等原因，大大地促進(jìn)了循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的 發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐已成為目前工業(yè)鍋爐、中、小型熱電廠及大型電站的優(yōu)選技術(shù)之一。 上世紀(jì)80年代以來，我國循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量和單臺容量逐漸增加，幾乎D級以上的鍋爐廠無一不在生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐。容量從4、6、8、10、12、 15、20、25、30、35、50、65、75、90、130、220、400、410到670噸/時。據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)有2000余臺35～670噸 /時循環(huán)流化床鍋爐在運行、安裝、制造或訂貨。平均單臺爐容量從37.40噸/時上升到106.80噸/時，蒸汽參數(shù)從低壓、次中壓、中壓、高壓到超高 壓。有關(guān)研究機關(guān)和高校正在研制、開發(fā)超臨界參數(shù)的600～800MW的循環(huán)流化床鍋爐，來滿足我國大型電站的迫切需求。 已投入運行的循環(huán)流化床鍋爐已2000余臺，其中大于410噸/時的100余臺，無論總?cè)萘炕蚺_數(shù)均已超過了除我國大陸以外的全世界循環(huán)流化床鍋爐的總和。 但是，目前的循環(huán)流化床鍋爐派系林立，種類繁多，熱效率參差不齊，高的達(dá)到88％—90％，低的不到65％，飛灰含碳量高的40％以上，低的不到5％，穩(wěn) 定運行周期不確定，有的能連續(xù)運行3000小時以上，有的不到200小時，送風(fēng)機的電耗，高的達(dá)到12kWH/噸汽，低的不足6kWH/噸汽，有的廠家新 上或改造為循環(huán)流化床鍋爐后，給企業(yè)帶到了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有的企業(yè)新上或改造循環(huán)流化床鍋爐后帶來了災(zāi)難性的損失，分析原因，主要有以下幾個方面： 1、熱效率問題 提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率必須滿足三大基本條件：一是有足夠的有效容積，二是分離效率，三是分離返料溫度。 （1）有效容積 布風(fēng)板小孔中心線至爐膛出口中心線的容積為爐膛容積，爐膛容積與煙氣在爐膛內(nèi)的停留時間有一定的關(guān)系，如果1噸蒸汽爐膛容積為1m3，則對應(yīng)的煙氣停留時間約為0.7s。 對于煙煤來說，850℃以上的爐膛容積為有效容積，對于無煙煤來說，930℃以上的容積為有效容積。要想提高鍋爐效率，對于煙煤來說，有效容積要大于5.5m3/噸汽以上，對于無煙煤來說，有效容積要大于6m3/噸汽以上。 各類型的循環(huán)流化床鍋爐，煙氣在爐內(nèi)的停留時間不一樣，有的不到2秒，有的5秒以上，換句話說，爐內(nèi)的有效容積（即燃用煙煤850℃以上的容積，燃用無煙煤930℃以上的容積）有的不足3m3/噸汽，有的高達(dá)5.5m3/噸汽以上，雖然有的容積高達(dá)5 m3/噸汽以上，但爐內(nèi)溫度偏低，有效容積太小，有部分鍋爐的過熱器為屏式的，占用了大部分容積，且爐膛溫度過高，導(dǎo)致過熱蒸汽溫度超溫，為保證過熱器溫度，不得不犧牲爐膛有效容積。另外，由于小于0.1mm的煤粒，相當(dāng)部分分離器無法捕捉下來，只有靠一次性在爐內(nèi)燃燼，而爐膛有效容積太小，細(xì)灰在爐內(nèi)難以燃燼，導(dǎo)致熱效率低，飛灰含碳量高。爐膛有效容積除設(shè)計原因外，燃用煤種也可以導(dǎo)致有效容積的變化，當(dāng)<1mm的煤粒增多時，懸浮段溫度過高，密相區(qū)的溫度偏低，當(dāng)<1mm的煤粒過少時，懸浮段溫度偏低，也導(dǎo)致爐膛有效容積減少。對于高速床而言，爐內(nèi)溫度主要靠循環(huán)量來調(diào)節(jié)，因此，煤的顆粒變化對高速床影響較小，對低速床影響較大。 （2）分離器的位置及分離效率 高溫分離器分離下來的飛灰直接進(jìn)入爐膛，易著火燃燼，但高溫分離器材質(zhì)要求高，中溫分離器材質(zhì)易解決，但對燃燼不利。分離器的效率也直接影響了熱效率。分 離器的效率高，但阻力大，電耗高。如何平衡考慮，也是循環(huán)流化床的一個設(shè)計問題。慣性分離器如平面流、百葉窗、槽型分離器，結(jié)構(gòu)簡單阻力小，但一般來說分 離效率不到40%，離心分離器如旋風(fēng)上排氣，旋風(fēng)下排氣，旋風(fēng)多管分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力大，一般為800—1000Pa，但分離效率都在95%以上。 （3）飛灰燃燼 碳的燃燼必須具備三個條件：充分的氧進(jìn)行反應(yīng)、溫度和停留時間。雖然有了足夠的有效容積，延長了停留時間，有相應(yīng)的溫度，但在飛灰燃燼過程中，由于碳粒子 周圍形成了一定的灰殼，外面的氧很難與碳粒子接觸發(fā)生反應(yīng)，同樣使得難以燃燼，因此，在有效容積的范圍內(nèi)，必須有氣流擾動，打破其灰殼，才能使得碳與氧發(fā) 生良好的反應(yīng)，如具有旋風(fēng)高溫分離的流化床，由于氣流的旋轉(zhuǎn)，切向運動切割，打破了灰殼，碳粒子能很好的與氧接觸發(fā)生反應(yīng)，所以飛灰含碳量低。在有效容積 范圍內(nèi)，沒有氣流擾動的，盡管有足夠的溫度與時間，飛灰含碳量也難以下降到極限。 2、負(fù)荷問題 低速床的埋管受熱量的吸熱量占了整個蒸發(fā)吸熱量的40%，所以，帶埋管的低速床只要各參數(shù)如爐膛各截面的溫度達(dá)到設(shè)計要求，負(fù)荷一般都能保證，并具有一定的超負(fù)荷能力。 對于高速床而言，由于整個蒸發(fā)受熱面，主要靠爐內(nèi)輻射，它的傳熱系數(shù)一是靠爐內(nèi)的溫度，二是靠飛灰的濃度，溫度高，傳熱系數(shù)大，負(fù)荷高。如果燃用低熱值的 燃料（發(fā)熱量在2000大卡/公斤以下）時，為了維持高溫，必須覆蓋一部分受熱面。這樣，雖然提高了傳熱系數(shù)，但減少受熱面，爐膛必須有相當(dāng)大的空間，否 則難以達(dá)到滿負(fù)荷?，F(xiàn)也有人在爐膛出口增設(shè)對流管，來增加受熱面，達(dá)到滿負(fù)荷的目的，這也是一個可取的辦法。另一方面，如果煤的灰分在20%以下時，發(fā)熱 量高，但由于灰量少，循環(huán)量少，也直接影響了傳熱系數(shù)，使之負(fù)荷下降。 3、磨損問題 高速床雖然沒有嚴(yán)格的稀相區(qū)與密相區(qū)之分，但下面顆粒粗、飛灰濃度大、流化速度高、循環(huán)倍率高，磨損嚴(yán)重。低速床有明顯的稀相區(qū)與密相區(qū)之分，密相區(qū)的磨損比稀相區(qū)嚴(yán)重?？偟膩碚f，高速床磨損比低速床明顯嚴(yán)重。 高速床沒有埋管，不存在埋管磨損，但水冷壁管磨損嚴(yán)重。 低速床有埋管，但只要控制好穿過埋管的煙氣流速，并采取有效的防磨措施，就可以保證其壽命達(dá)到4年以上。 過熱器、省煤器主要靠合理選擇煙氣流速，如煙氣流速選擇適當(dāng)，過熱器壽命可大于10年，省煤器壽命可大于5年。分離器在過熱器之前，過熱器磨損較輕，否 則，磨損加劇。另一方面，要特別注意煙氣偏流問題，即使煙氣流速選擇合適，但由于煙氣偏流，造成局部流速過高，也同樣會影響過熱器、省煤器的壽命。
⑦灰渣可綜合利用，減少環(huán)境污染。因其低溫燃燒，灰渣可保持活性，可制作水泥，提煉稀有金屬（硒、鍺）等。
三、改造目的
1、原鍋爐存在的問題 （1）鍋爐出力嚴(yán)重不足，鍋爐實際最大出力只有50—55T/H，只相當(dāng)于一臺50T/H的循環(huán)流化床鍋爐，達(dá)不到額定負(fù)荷，影響生產(chǎn)。 （2）主蒸汽溫度達(dá)不到額定溫度。 （3）水冷壁管磨損嚴(yán)重，經(jīng)常爆管，嚴(yán)重影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。 （4）過熱器磨損嚴(yán)重，壽命較短，需要經(jīng)常采取噴涂防磨。 （5）省煤器磨損嚴(yán)重，壽命較短，需要經(jīng)常采取噴涂防磨。 （6）飛灰含碳量較高，鍋爐熱效率較低，影響鍋爐運行的經(jīng)濟(jì)性。 2、原因分析 （1）原75T/H循環(huán)流化床鍋爐××鍋爐廠上世紀(jì)九十年代設(shè)計制造的鍋爐產(chǎn)品，采用的是高速床、百葉窗高溫分離器加低溫旋風(fēng)分離器兩級分離兩級回送的技術(shù)路線，是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展早期的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)屬于落后淘汰技術(shù)。 （2）百葉窗高溫分離器的分離效率較低，一般不到40%，只能對循環(huán)灰 中部分粒徑大于500μm粗顆粒進(jìn)行分離，小于500μm的細(xì)顆粒只能通過布置于省煤器后的旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，這樣過熱器、省煤器就處于灰循環(huán)回路中， 灰濃度較高，過熱器省煤器磨損嚴(yán)重，如旋風(fēng)分離器分離效率越高，循環(huán)倍率越大，則過熱器、省煤器磨損越嚴(yán)重。如過熱器、省煤器處煙氣流速選取不當(dāng)，煙氣流 速過高，以及可能產(chǎn)生煙氣偏流的影響，會進(jìn)一步加重過熱器的磨損。 （3）按爐膛平均溫度900℃計算，原鍋爐有效容積僅為4.8m3，即煙氣停留時間不足3.4秒，沒有足夠的燃燒時間及空間，使燃煤中分離器不能分離的顆粒在通過爐膛時不能一次性燃燒完全，造成飛灰含碳量較高，鍋爐熱效率下降，鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性較差。 （4）由于高溫百葉窗分離器分離效率較低，因此分離器系統(tǒng)性能主要靠布置于低溫區(qū)的旋風(fēng)分離器來承擔(dān)。低溫分離返料溫度不足300℃，返回爐膛后需重新加熱到至少800℃后才能重新燃燒，使循環(huán)灰在爐膛內(nèi)的有效燃燒時間縮短，大大影響了返料灰的循環(huán)燃燒效果，難于燃燒完全，造成飛灰含碳量較高。 （5）由于原鍋爐設(shè)計給水溫度為150℃，而實際運行給水溫度為104℃，造成省煤器受熱面積匹配不合適，相對較少，影響鍋爐出力。 （6）實際運行煤種與設(shè)計煤種偏離較大或粒度嚴(yán)重偏離設(shè)計粒度也會影響鍋爐運行參數(shù)偏離設(shè)計值。 3、本次改造的目的 本次改造的目的是增加鍋爐出力至75T/H，并有不低于10%的超負(fù)荷能力，改變原設(shè)計煤種為現(xiàn)有運行煤種，提高鍋爐熱效率，降低運行煤耗，減輕鍋爐的磨損，延長鍋爐的使用壽命，從而實現(xiàn)鍋爐的長期、高效、穩(wěn)定、低磨損運行，達(dá)到節(jié)能減排，科學(xué)發(fā)展的目的。
四、本次改造的技術(shù)方案
本次鍋爐改造本著長期、穩(wěn)定、高效、低磨損的原則，采用高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐專利技術(shù)，內(nèi)置高溫水冷分離器，單級分離單級返料。最大限度充分利用鍋爐原有汽包、構(gòu)架，保持鍋爐原有高度、寬度、深度方向外形尺寸不變。 1、本方案技術(shù)特點 采用高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐專利技術(shù)，專利號：02223608.2。 （1）采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒方式，鍋爐的有效容積大，燃燒完全，熱效率高，磨損輕 鍋爐采用高低混合流速循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)設(shè)計，使鍋爐900℃以上的有效容積達(dá)435m3，平均噸汽有效容積達(dá)5.8 m3，煙氣停留時間達(dá)4.1s，使分離器不能分離的粒徑小于80μm的細(xì)煤粉顆粒通過爐膛一次性燃燒完全，飛灰含碳量低，熱效率高，熱效率可達(dá)90%以 上。 鍋爐上部為高流速，煙氣流速為4m/s,攜帶能力強，分離效率高；下部為低速床，煙氣流速為3.5m/s。 由于爐膛內(nèi)的灰濃度隨高度增加成降低趨勢，在爐膛的下部灰濃度較大，在此處采用較低的煙氣流速，即使在沒有任何防磨措施的情況下也可以有效防止膜式壁受熱 面的磨損，爐膛上部灰濃度較低，因此選取適當(dāng)高一點的煙氣流速也不會出現(xiàn)磨損問題。我公司已經(jīng)改造投運的100余臺鍋爐長期運行實踐證明，無一臺鍋爐出現(xiàn) 爐膛受熱面磨損爆管事故，效果理想。 （2）采用內(nèi)置水冷上排氣高溫旋風(fēng)分離器，分離效率高、分離器阻力低，運行穩(wěn)定可靠A、 采用內(nèi)置方形分離器結(jié)構(gòu)形式，分離器、料腿與鍋爐為一個整體，鍋爐結(jié)構(gòu)布置緊湊，占地面積小，可以在不提高汽包的情況下充分利用鍋爐原有構(gòu)架及空間，把高 速床無法利用的爐膛與分離器之間的空間充分利用起來，提高爐膛的有效容積，使分離器不能分離的煤粉顆粒通過爐膛時一次性燃燒完全，提高鍋爐熱效率及運行的 經(jīng)濟(jì)性。
B、采用水冷上排氣旋風(fēng)分離器，是當(dāng)今循環(huán)流化床鍋爐的先進(jìn)分離器形式，屬第三代分離器技術(shù)，易于大型化，分離效率高，分離效率達(dá)到99%以上，保證除塵灰中粒徑小于80μm的細(xì)灰份額大于80%。
C、分離器采用水冷結(jié)構(gòu)，分離器既是鍋爐蒸發(fā)受熱面的一部分，同時又保護(hù)分離器免受高溫?zé)煔鉄龎?，與絕熱型旋風(fēng)分離器相比，使用壽命及檢修周期都大大延長，是當(dāng)今最為先進(jìn)的分離器。
D、分離器灰斗及料腿為全水冷形式，可將分離下來的飛灰適當(dāng)冷卻，避免飛灰重燃結(jié)焦，堵塞返料管，提高鍋爐運行的穩(wěn)定性。
E、由于爐膛、分離器、料腿為一個整體且同為水冷結(jié)構(gòu)，膨脹系數(shù)一致，它們之間的連接不需要設(shè)置高溫膨脹節(jié)，沒有絕熱分離器膨脹節(jié)損壞泄露的問題。
F、分離器阻力低、分離效率高
通過對分離器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，分離器阻力較傳統(tǒng)高溫旋風(fēng)分離器大為降低但分離效率不降低，熱態(tài)運行阻力約為400Pa—700Pa，傳統(tǒng)高溫旋風(fēng)分離器典型熱態(tài)運行阻力為980Pa—1960Pa，系統(tǒng)阻力降低減少了引風(fēng)機運行電耗，提高了鍋爐運行的經(jīng)濟(jì)性。 （3）分離器置于過熱器、省煤器前，分離、返料溫度高，過熱器、省煤器不在灰循環(huán)回路中，磨損大為減輕 采用水冷高溫旋風(fēng)分離器，分離器置于過熱器、省煤器前，分離溫度高達(dá)950℃，返料溫度高達(dá)850—950℃，物料返回爐膛后重燃條件好，有利于飛灰的燃 盡。同時由于對煙氣中的飛灰進(jìn)行了分離，使進(jìn)入過熱器、省煤器的煙氣含塵濃度大為降低，飛灰粒徑細(xì)化，大大減輕了過熱器、省煤器的磨損，過熱器、省煤器無 需噴涂防磨。 （4）采用帶橫埋管、爐膛全膜式壁懸吊結(jié)構(gòu)布置方式，負(fù)荷穩(wěn)定 由于埋管受熱面的吸熱量占整個蒸發(fā)吸熱量的40%，負(fù)荷一般都能保證，并有一定的超負(fù)荷能力。埋管屬于沉浸受熱面，受到高濃度高溫床料的激烈沖刷，集對流 傳熱和輻射傳熱于一體，傳熱系數(shù)高達(dá)爐膛水冷受熱面的2—3倍，且爐膛容積較大，爐膛蒸發(fā)受熱面有富余，因此在爐膛稀相區(qū)下部敷設(shè)部分衛(wèi)燃帶來調(diào)整爐膛出 口溫度。同時，爐膛稀相區(qū)下部灰濃度較高內(nèi)循環(huán)強烈，衛(wèi)燃帶還可防止高濃度灰對膜式壁受熱面產(chǎn)生磨損。當(dāng)運行煤種或入爐煤粒度出現(xiàn)出現(xiàn)較大變化時，可以通 過調(diào)整衛(wèi)燃帶的面積方便的調(diào)整爐膛出口溫度。 （5）采用自平衡型U型閥返料器 U型閥返料器具有自我調(diào)整，自我平衡能力，當(dāng)入爐煤煤種、粒度產(chǎn)生變化或變負(fù)荷時，U型閥返料器能自動平衡返料量的變化，無需人為調(diào)整，返料順暢，穩(wěn)定可靠，是當(dāng)今循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用最廣泛的返料器。 （6）采用自流式風(fēng)力給煤裝置 本給煤裝置經(jīng)過長期運行，運行良好，在水分合適的情況下不堵塞。給料口有兩股不同方向的播料風(fēng)口。一股水平，另一股向上15°角?？筛鶕?jù)燃料粒度、水分的不同調(diào)節(jié)二股風(fēng)的風(fēng)量，使燃料均勻播撒入床，并可對燃燒份額及過熱汽溫作少量調(diào)節(jié)，有效改善給料口附近氧情況。 2、提高熱效率的措施 提高鍋爐熱效率的途徑有三：一是提高鍋爐的有效容積，二是提高分離器的分離效率，三是提高分離返料溫度。 （1）提高鍋爐有效容積 將鍋爐后墻后移，采用高低混合流速結(jié)構(gòu)，增大了爐膛的容積，爐內(nèi)受熱面通過衛(wèi)燃帶調(diào)節(jié)，使各部位的溫差控制在50度以內(nèi)，整個爐膛溫度都在900℃以上，整個容積都是有效容積，總有效容積可以達(dá)到435m3，噸氣有效容積5.8m3，按900℃計算，煙氣停留時間提高到4.1s，使分離器不能分離的粒徑小于80μm煤粉顆粒通過爐膛時一次性燃燒完全，有效降低了飛灰的含碳量。 （2）提高分離器的分離效率和分離返料溫度 通過對分離器設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，分離器阻力降為400Pa—700Pa，分離效率高達(dá)99%以上，分離溫度高達(dá)950℃以上。旋轉(zhuǎn)煙氣的擾動打破了灰包碳 結(jié)構(gòu)，煙氣與循環(huán)灰強烈的混合使分離內(nèi)燃燒在較低氧濃度的情況下也十分強烈，促進(jìn)飛灰的燃盡，降低飛灰的含碳量。又是高溫返料，返料溫度高達(dá)850— 950℃，有利于飛灰燃燼。循環(huán)倍率為5-7，熱效率高達(dá)90%以上，飛灰含碳量可降至5%以下。 3、提高負(fù)荷的措施 本方案采用高低混合流速循環(huán)流化床專利技術(shù)，下部布置有埋管，埋管的吸熱量是整個蒸發(fā)吸熱量的40%以上，所以在燃用低熱值燃料時，也可使鍋爐的出力能夠 達(dá)到滿負(fù)荷，并有一定的超負(fù)荷能力。在入爐煤低位發(fā)熱量比設(shè)計煤種低位發(fā)熱量下降500Kcal/kg，上浮1500Kcal/kg的范圍內(nèi)，都可以保證 鍋爐負(fù)荷在75T/H經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行,各參數(shù)符合運行要求，并保證有10%以上的超負(fù)荷能力。 4、防磨措施 （1）埋管 埋管最低點位置選擇合理為450mm，穿過埋管的煙氣流速低，不超過5.5m/s，加之埋管采用不銹鋼防磨鰭片，使用壽命長，燃用4000Kcal/kg的煙煤，埋管壽命可達(dá)4年以上。 （2）爐膛、分離器 爐膛密相區(qū)、分離器入口、分離器內(nèi)壁、料腿、返料器、分離器出口均采用鋼玉耐磨澆注料或可塑料，爐膛稀相區(qū)衛(wèi)燃帶采用高強耐磨防磨澆注料。傳統(tǒng)循環(huán)流化床 鍋爐的分離器是磨損最為嚴(yán)重的部位，短的不到一個月便無法運行，采用本方案設(shè)計的鍋爐在運行半年及一年后停爐檢查，剛玉耐磨澆注料、可塑料完好無損，施工 時模板間的澆注料漏漿印記仍在，未發(fā)現(xiàn)有磨損的跡象。 （3）過熱器、省煤器 由于過熱器、省煤器前布置高溫分離器，過熱器、省煤器入口煙氣濃度大為降低且粒徑細(xì)化，這樣大大減少了煙氣中飛灰顆粒對過熱器、省煤器的沖刷、磨損。并且 過熱器、省煤器迎風(fēng)面及彎頭均焊有防磨片或防磨瓦，這樣過熱器、省煤器壽命就大大延長，過熱器壽命可大于10年、省煤器壽命可大于5年。采用本方案設(shè)計的 鍋爐在運行半年及一年后停爐檢查，受熱面及防磨瓦完好，未發(fā)現(xiàn)有磨損的跡象。過熱器、省煤器等受熱面根本不需要噴涂防磨。 （4）空氣預(yù)熱器 空氣預(yù)熱器進(jìn)口裝有防磨套管，防磨套管磨損后只需更換防磨套管即可。 五、改造后鍋爐技術(shù)性能參數(shù) 1、蒸發(fā)量：75t/h 2、蒸汽壓力：3.82Mpa 3、蒸汽溫度：450℃ 4、給水溫度：105℃ 5、排煙溫度：≤150℃ 6、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍：50～110% 7、設(shè)計熱效率: 92%，保證熱效率≥90% 8、灰渣中的可燃物：≤1.5% 9、飛灰中的可燃物：≤5%10、設(shè)計煤種：Ⅱ類煙煤【低位發(fā)熱量18090kJ/kg
（4321Kcal/kg）】
可燃用煤種：煙煤（低位發(fā)熱量3800—5800Kcal/kg） 11、煙氣林格曼黑度：＜1級 12、鍋爐排煙原始含塵濃度：≤15g/Nm3
六、改造內(nèi)容、范圍
1、改造內(nèi)容： a、鍋爐的高度不變、寬度、深度、尾部豎井尺寸不變，汽包位置不變。 b、廠房、主體基礎(chǔ)不變，鋼架、樓梯平臺適當(dāng)改造。 c、取消一組空氣預(yù)熱器，省煤器位置下移，增加一組省煤器受熱面，將高溫過熱器移至豎井煙道。 d、爐膛膜式壁受熱面全部更新，爐膛后墻膜式壁彎曲構(gòu)成高低混合流速，即爐膛下部截面積大，上部截面積小。后部為內(nèi)置水冷旋風(fēng)上排氣分離器，后部上方布布置2個用耐溫耐磨材料做成的出煙管，煙氣經(jīng)出煙管后，經(jīng)過水平的煙道進(jìn)入豎井煙道。 e、爐膛、分離器采用全膜式壁管上爐墻結(jié)構(gòu)，保溫層外層采用彩鋼板或鍍鋅鐵皮；尾部豎井煙道采用輕型爐墻結(jié)構(gòu)，保溫層外焊有金屬護(hù)板，密封性能好。 f、布置橫埋管，采用360°全防磨結(jié)構(gòu)，迎風(fēng)面采用耐熱不銹鋼防磨鰭片，背風(fēng)面采用碳鋼防磨鰭片。 g、采用爐前三點給煤系統(tǒng)，原有兩臺皮帶給煤機利舊改造，新增一臺皮帶給煤機，改造原有鋼制煤倉。 h、更換鼓風(fēng)機、引風(fēng)機利舊，煙道作適當(dāng)調(diào)整。 i、更新等壓風(fēng)箱、布風(fēng)板、風(fēng)帽、分離回送系統(tǒng)，風(fēng)道更新。 j、爐前給煤，爐前點火，木炭床上點火，可預(yù)留床上油點火系統(tǒng)。 k、布風(fēng)板標(biāo)高不變，新增爐前點火平臺。 l、電器儀表系統(tǒng)利舊改造。 m、爐膛膜式壁、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器全部更新，閥門部分更新。減溫器利舊改造，下降管改造更新，排污系統(tǒng)改造更新，給水系統(tǒng)。 n、根據(jù)用戶需求也可選裝床下油點火系統(tǒng)和滾筒式冷渣機。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）鍋爐外形尺寸 鍋爐鋼架高度為29600mm，鋼架中心線寬度6800 mm，鋼架中心線深度14515 mm，保持與原鍋爐相同，鍋爐外形尺寸保持與原鍋爐相同。 （2）汽包高度 汽包高度為27230 mm，在原鍋爐位置不動。 （3）流化床燃燒系統(tǒng) A、本鍋爐流化床燃燒系統(tǒng)設(shè)計采用低速流化態(tài)燃燒系統(tǒng)，熱態(tài)流化速度在4.2m/s左右，略低于高速床流化速度，但高于傳統(tǒng)低速床。 B、布風(fēng)板采用δ=20mmQ235-A鋼板制造，布風(fēng)板寬度方向為4928 mm，布置節(jié)距77mm風(fēng)帽64排，深度方向為3696，布置節(jié)距77mm風(fēng)帽48排，布風(fēng)板有效面積為18.2m2，風(fēng)帽共3048個。 C、鍋爐總送風(fēng)量為76197Nm3/h,其中一次風(fēng)份額為80%，即60958 Nm3/h送入流化床燃燒系統(tǒng)，二次風(fēng)份額為20%，通過二次風(fēng)系統(tǒng)從流化床燃燒系統(tǒng)稀相區(qū)與密相區(qū)的交界處送入爐膛。本鍋爐不設(shè)計二次風(fēng)專用風(fēng)機，二次風(fēng)從一次風(fēng)熱風(fēng)道接出。 D、前墻給煤，共設(shè)三個給煤口，沿前墻均勻分布。 E、共設(shè)六個Φ133排渣口，靠爐前方向三個，為事故放渣口，靠爐后方向三個，為正常排渣口。爐前給煤，爐后方向排渣，密相區(qū)粗顆粒在爐內(nèi)停留時間長，有利于充分燃燒，降低爐渣含碳量。 F、流化床四周靠墻部位及排渣口周圍布置八孔風(fēng)帽，其余位置布置六孔風(fēng)帽。 G、流化床燃燒系統(tǒng)為懸吊結(jié)構(gòu)布置，布風(fēng)板懸吊于四周膜式壁上，熱態(tài)運行時與爐膛膜式壁受熱面一同向下膨脹。 （4）埋管受熱面 A、埋管采用順列布置，沿高度方向共四層。 B、埋管最下面一層采用Φ51×7厚壁管，上面三層采用Φ51×5厚壁管，材質(zhì)為20GB3087。 C、合理選擇穿過埋管的煙氣流速不超過5.5m/s，同時在埋管的迎風(fēng)面焊接四片耐熱不銹鋼防磨鰭片，在埋管背風(fēng)面焊接四片碳鋼防磨鰭片進(jìn)行防磨，可保證埋管整體使用壽命不小于四年。 （5）爐膛受熱面布置 A、爐膛設(shè)計為全膜式壁結(jié)構(gòu)，漏風(fēng)系數(shù)小，密封性能好。 B、埋管上集箱就是爐膛前墻下集箱，爐膛前墻垂直向上接前墻上集箱，懸吊于鍋爐頂部鋼架上。爐膛前墻位置保持與原鍋爐爐膛前墻位置相同。 C、爐膛側(cè)墻垂直向上接側(cè)墻上集箱，懸吊于鍋爐頂部鋼架上。爐膛側(cè)墻寬度保持與原鍋爐爐膛寬度相同為7270 mm。 D、爐膛后墻懸吊于鍋爐頂部鋼架上，向下延伸并向爐后方向彎曲，構(gòu)成高低混合流速燃燒系統(tǒng)，即下部為低流速，上部為高速。E、爐膛后墻也是水冷分離器的前墻，爐膛與水冷分離器緊密結(jié)合在一起。
（6）水冷分離器系統(tǒng)、返料系統(tǒng)
A、共設(shè)置兩個直徑Φ2635的水冷高溫分離器。 B、水冷分離器內(nèi)壁密焊銷釘，敷設(shè)一薄層剛玉質(zhì)耐磨澆注料進(jìn)行防磨。剛 玉澆注料敷設(shè)層較薄，又受到分離器受熱面的冷卻，工作溫度低、強度高、抗熱震能力強。與采用同樣材質(zhì)的絕熱型分離器相比，鍋爐起停速度可提高一倍以上，使 用壽命延長2—3倍以上，設(shè)計整體使用壽命不低于10年。 C、分離器及料腿均為水冷結(jié)構(gòu)，煙氣及循環(huán)物料在其中會有適當(dāng)?shù)慕禍?，返料溫度?50℃—950℃之間，不會造成返料結(jié)焦事故。 D、分離器前墻（爐膛后墻）、分離器側(cè)墻、分離器中隔墻、均通過其上集箱懸吊于鍋爐頂部鋼架上，分離器后墻通過彈簧吊架懸吊于尾部鋼架上。 E、與爐膛受熱面緊密結(jié)合在一起，同為水冷結(jié)構(gòu)，膨脹方向及膨脹系數(shù)一致，因此不設(shè)置高溫膨脹節(jié)，避免了高溫膨脹節(jié)的損壞泄露事故。 F、分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用特殊結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，運行阻力不大于700Pa，分離效率達(dá)到99%以上，分離性能不低于傳統(tǒng)圓形分離器，保證分離器出口飛灰粒徑小于80μm的份額不小于80%，與煤粉爐相當(dāng)，但灰量小于煤粉爐，減輕尾部受熱面的磨損。 G、返料系統(tǒng)采用U型閥返料器，布置在分離器料腿下部，是自平衡型返料器，當(dāng)循環(huán)物料量出現(xiàn)變化時，能自動調(diào)整適應(yīng)返料量的變化，不需人為調(diào)節(jié)。 H、返料器風(fēng)室分為返料風(fēng)室和松動風(fēng)室，可獨立各自調(diào)節(jié)至合適開度。返料風(fēng)取自鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)，不設(shè)返料專用風(fēng)機，故障點少。 I、返料器結(jié)構(gòu)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，返料順暢，返料阻力小，動力消耗低。 （7）過熱器 A、過熱器布置于水冷高溫分離器之后，采用懸吊結(jié)構(gòu)布置于尾部煙道的上部。 B、過熱器低溫段采用20GB3087Φ38×3.5鋼管制造，高溫段采用12Cr1MoVGB5310Φ42×3鋼管制造。 C、高溫過熱器煙氣流速選擇在8m/s左右，低溫過熱器煙氣流速選擇在10m/s左右。因分離器分離效率高，尾部飛灰粒徑細(xì)化，流速過低極易出現(xiàn)積灰問題，所以采用適當(dāng)高一點的流速，既不會出現(xiàn)過熱器的磨損問題，也不會出現(xiàn)煙氣流速過低帶來過熱器積灰問題。 D、過熱器進(jìn)口前三排管子，出口前兩排管子、彎頭、懸吊掉管采用耐熱不銹鋼防磨瓦防磨，防磨瓦采用抱箍結(jié)構(gòu)，與管子不滿焊，防止膨脹系數(shù)不一致拉裂管子，僅點焊一點定位防翻轉(zhuǎn)。 E、減溫器采用噴水減溫器，布置于鍋爐后部高溫過熱器與低溫過熱器之間，采用鍋爐給水（一級除鹽水）作為減溫水。 F、過熱器使用壽命不低于十年。 （8）省煤器 A、省煤器布置于過熱器之后尾部煙道中，采用支撐結(jié)構(gòu)布置于省煤器支撐鋼梁上，重量傳遞到尾部鋼架上。支撐鋼梁采用自然冷卻通風(fēng)梁，并用耐火澆注料層保護(hù)。B、省煤器采用20GB3087Φ32×4制造。
C、省煤器進(jìn)口前三排管子，出口前兩排管子、彎頭管采用16Mn防磨瓦防磨，防磨瓦采用抱箍結(jié)構(gòu)，與管子不滿焊，防止膨脹系數(shù)不一致拉裂管子，僅點焊一點定位防翻轉(zhuǎn)。
D、高溫省煤器煙氣流速選擇在7.5m/s左右，低溫省煤器煙氣流速選擇在7m/s左右。因分離器分離效率高，尾部飛灰粒徑細(xì)化，流速過低極易出現(xiàn)積灰問題，所以采用適當(dāng)高一點的流速，既不會出現(xiàn)省煤器的磨損問題，也不會出現(xiàn)煙氣流速過低帶來省煤器積灰問題。 （9）空氣預(yù)熱器 A、空氣預(yù)熱器采用20#Φ40×1.5焊接鋼管制造。 B、空氣預(yù)熱器入口設(shè)200mm長防磨套管，可有效防止空氣預(yù)熱器的磨損。防磨套管磨損后只需更換防磨套管即可。C、空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)流速采用10—11m/s。
3、改為高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐的工作范圍
汽水系統(tǒng)自給水操作平臺一次閥門開始至排污母管截止； 煙風(fēng)系統(tǒng)自鼓風(fēng)機開始至空氣預(yù)熱器出口煙道3m內(nèi)截止（含引
風(fēng)機）；
給煤系統(tǒng)自給煤機前鋼制煤斗開始至爐膛給煤口截止。
| 序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 材質(zhì) | 改造方式 | 備注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 一、 | 鍋爐本體 | ||||
| （一） | 鍋筒及內(nèi)部裝置 、閥門、儀表 | 利舊 | |||
| （二） | 排汽閥、主蒸汽管道系統(tǒng) | 利舊改造 | |||
| （三） | 原鋼架樓梯架 | 利舊改造 | |||
| （四） | 爐膛水冷壁 | 20GB3087 | 更新 | ||
| 下降管 | 20GB3087 | 改造更新 | |||
| 埋管 | Φ51×5、Φ51×7 | 20GB3087 | 更新 | ||
| （五） | 低溫過熱器 | Φ38×3.5 | 20GB3087 | 更新 | |
| 高溫過熱器 | Φ42×3 | 12Cr1MoV | 更新 | ||
| 減溫器 | 混合式減溫器 | 利舊改造 | |||
| （六） | 省煤器 | Φ32×4 | 20GB3087 | 更新 | |
| （七） | 空預(yù)器 | Φ50×1.5 | 20# | 更新 | |
| （八） | 排污系統(tǒng)（含閥門） | 改造更新 | |||
| （九） | 給水系統(tǒng)（含閥門） | 利舊改造 | |||
| 二 | 基礎(chǔ)爐墻 | ||||
| （一） | 基礎(chǔ) | 利舊 | |||
| （二） | 爐墻 | ||||
| 1 | 爐膛爐墻 | 管上爐墻 | 更新 | ||
| 密相區(qū) | 剛玉耐磨澆注料 | ||||
| 稀相區(qū) | 高強耐磨澆注料 | ||||
| 2 | 分離器、返料器 | 剛玉耐磨澆注料、 剛玉耐磨可塑料 |
更新 | ||
| 3 | 尾部豎井爐墻 | 重型爐墻 | 更新 | ||
| 4 | 爐頂 | 高鋁質(zhì)耐火澆注料 | 更新 | ||
| （三） | 鍋爐、本體管道保溫 | 巖棉主材，保護(hù)層為彩鋼板或鍍鋅板 | 更新 | ||
| 三 | 輔機、電氣、儀表 | ||||
| （一） | 鼓風(fēng)機及電機 | 更新 | |||
| 執(zhí)行器 | 利舊 | ||||
| （二） | 引風(fēng)機及電機 | 利舊 | |||
| 執(zhí)行器 | 利舊 | ||||
| （三） | 儀表、電器 | 利舊改造 | |||
| （四） | 高溫水冷旋風(fēng)分離器及回送系統(tǒng) | 更新 | |||
| （五） | 布風(fēng)板3塊 | 更新 | |||
| （六） | 風(fēng)帽 | RQTSi-5.5 | 更新 | ||
| （七） | 等壓風(fēng)箱 | 更新 | |||
| （八） | 風(fēng)道 | 鋼板δ=5mm | Q235-A | 更新 | |
| （九） | 煙道 | 鋼板δ=5mm | Q235-A | 利舊改造 | |
| （十） | 給煤機3臺 | 新增1臺 | |||
| 原煤斗 | 利舊改造 | ||||
| 水泥斗 | 利舊 | ||||
| 鋼煤斗 | 鋼板δ=5 | Q235 | 利舊改造 | ||
| （十一） | 破碎篩分系統(tǒng) | 利舊 |
| 序號 | 項 目 | 天 數(shù) | 備注 |
| 1 | 設(shè)計 | 25 | |
| 2 | 材料準(zhǔn)備 | 30 | 與項目1存在交叉 |
| 3 | 拆爐 | 20 | 與項目1存在交叉 |
| 4 | 安裝 | 55 | |
| 5 | 筑爐 | 35 | |
| 6 | 保溫 | 15 | 與項目7存在交叉施工 |
| 7 | 烘爐、煮爐 | 15 | |
| 8 | 點火調(diào)試 | 10 | |
| 合計 | 205 |
八、方案圖
