循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點

文/肖 峰 王冬福 李柄順 上海鍋爐廠有限公司（200245）

肖峰 （1968年～），男，1993年畢業(yè)于西安交通大學(xué)鍋爐專業(yè)，上海鍋爐廠有限公司副總工程師，教授級高工

1 前言

上海鍋爐廠有限公司是國內(nèi)較早從事流化床技術(shù)研究的單位之一，自20世紀(jì)70年代開始研究鼓泡床流化床，對沸騰床爐內(nèi)傳熱、埋管的傳熱、防磨、布風(fēng)以及啟動點火進(jìn)行了大量研究，并針對湖南溢陽35t/h燃燒煤矸石的鼓泡床流化床進(jìn)行了科技攻關(guān)，獲得國家科技進(jìn)步二等獎，該鍋爐從1983年投入運(yùn)行至今，狀況良好，為我國嘗試?yán)霉呐荽擦骰踩紵龔U棄的矸石燃料發(fā)電進(jìn)行了前沿性探索，在以后的研究過程中，為廣大用戶提供了75t/h、130t/h鼓泡床流化床鍋爐，如廣東陽山電廠、雞西煤礦物局等一批帶百葉窗分離技術(shù)的130t/h BFB鍋爐，在當(dāng)時都是世界上較大容量的BFB鍋爐。20世紀(jì)80年代后期，由于帶簡易分離技術(shù)的BFB鍋爐燃燒效率低，不容易大型化等因素，上海鍋爐廠停止了該技術(shù)的研究。直到20世紀(jì)90年代中期，上海鍋爐廠對高溫旋風(fēng)分離技術(shù)的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進(jìn)行新一輪的研究，1995年開始與中國科學(xué)院工程熱物理研究所、日本三井造船聯(lián)合開發(fā)了75t/h、130t/h以及220t/h等級的CFB鍋爐產(chǎn)品，并承擔(dān)了窯街礦物局煤矸石發(fā)電廠130t/hCFB的開發(fā)設(shè)計，并獲得國家原經(jīng)貿(mào)委示新產(chǎn)品開發(fā)二等獎，130t/h CFB鍋爐的開發(fā)成功加速了上海鍋爐廠循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展。為了滿足大型循環(huán)流化床鍋爐用戶的需求，上鍋2001年引進(jìn)了美國ABB-CE （現(xiàn)為Alstom公司美國部）公司50~200MW帶中間再熱循環(huán)流化床鍋爐島技術(shù)，這次CFB鍋爐島的技術(shù)引進(jìn)使我們從循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計、工藝、制造、安裝、運(yùn)行調(diào)試、系統(tǒng)配置各方面技術(shù)都得到了提升，我國目前CFB鍋爐普遍使用的耐磨材料熱煙氣烘爐技術(shù)就是通過這次技術(shù)引進(jìn)在國內(nèi)推廣運(yùn)用的。

2003年上海鍋爐廠引進(jìn)了法國Alstom公司200~350MW循環(huán)流化床技術(shù)。

2008年開始，上海鍋爐廠有限公司在引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次創(chuàng)新，開發(fā)300MW等級以上超臨界CFB鍋爐。自主開發(fā)的廣東云浮300MW CFB鍋爐于2010年6月成功運(yùn)行，其優(yōu)良的綜合性能、高的可靠性能，為我公司大型循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2 循環(huán)流化床鍋爐業(yè)績

在循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展過程中，從深層次挖掘循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)勢，根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點，對煤矸石、褐煤以及常規(guī)PC爐無法利用的燃料進(jìn)行研究，在開發(fā)CFB鍋爐系列產(chǎn)品的過程中，有針對性地對一些特殊燃料和有特殊要求的工程進(jìn)行了開發(fā)。

上鍋于1997年開發(fā)出了130t/h等級燃燒矸石的CFB鍋爐，1999年開發(fā)了220t/h等級的CFB鍋爐，2001年開發(fā)出了一批燃燒矸石、煙煤、無煙煤的135~150MW等級CFB鍋爐，燃燒矸石的150MW CFB有：山西格瑞特電廠480t/h CFB、河北唐山開灤礦物局480t/h CFB，設(shè)計燃燒煙煤的有：山東濟(jì)寧電廠、山東運(yùn)河電廠和里彥電廠，山東運(yùn)河電廠是按照煙煤設(shè)計的，該電廠于2005年開始100%燃燒無煙煤，效果良好。按燃燒無煙煤設(shè)計的電廠有：河南豫聯(lián)電廠和廣東梅縣電廠。

隨著電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，上海鍋爐廠有限公司在大力發(fā)展600~1000MW等級超（超）臨界常規(guī)大型電站鍋爐的同時，也在大力發(fā)展燃燒特殊燃料和一些特殊要求的工業(yè)鍋爐，主要是針對造紙和石化行業(yè)，這些行業(yè)的主要特點是：鍋爐容量小、燃燒的燃料雜、鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行要求高、鍋爐負(fù)荷變化大，并且大都采用母管制運(yùn)行等一些特點，我們開發(fā)了一系列摻燒石油焦、紙漿和工業(yè)淤泥的循環(huán)流化床鍋爐，主要有：蘇州工業(yè)園區(qū)金華盛紙業(yè)400t/h摻燒紙漿的CFB鍋爐，上海金山石化摻燒石油焦的620t/h CFB鍋爐，出口印尼芭拉旺670t/h燃燒高水分、低熱值褐煤的CFB鍋爐，遼寧華錦化工410t/h摻燒石油焦的CFB鍋爐和鎮(zhèn)海煉化410t/h摻燒石油焦的CFB鍋爐，最近我們又在為廣東紙廠設(shè)計了混燒煤、工業(yè)淤泥、脫墨污泥、工業(yè)廢氣的350t/h CFB鍋爐。

表1 上鍋CFB鍋爐業(yè)績

2 濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司（2臺） 山東 煙煤/無煙煤 2003 3 山東華能濟(jì)寧電廠（2臺） 山東 煙煤 2003 4 東莞東糖集團(tuán)有限公司（2臺） 廣東 貧煤 2004 5 河南豫聯(lián)（2臺） 河南 無煙煤 2004 6 廣東梅縣B廠（2臺） 廣東 無煙煤 2004 7 江西景德鎮(zhèn)發(fā)電有限責(zé)任公司（1臺） 江西 煙煤 2005 8 山東眾泰發(fā)電有限公司（4臺） 山東 煙煤 2007 9 朔州市格瑞特實業(yè)有限公司（2臺） 山西 煤矸石 2008 7 唐山開灤東方發(fā)電（2臺） 河北 煙煤 2009 8 印度金德（10臺） 印度 劣質(zhì)煙煤 2010 200MWe 等級1 金山石化（1臺） 上海 石油焦+煤 2007 2 印尼巴拉旺（1臺） 印尼 劣質(zhì)煙煤 2008 3 神華億利電廠（4臺） 內(nèi)蒙 煤矸石 2007 4 山西耀光（2臺） 山西 煤矸石 安裝中300MWe 等級1 云南小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期（2臺） 云南 褐煤 2006 2 北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司蒙西電廠（2臺） 內(nèi)蒙 煤矸石 2007 3 山西平朔（2臺） 山西 煤矸石 2007 4 遼寧調(diào)兵山（2臺） 遼寧 煤矸石 2009 5 廣東云浮電廠（2臺） 廣東 煙煤 2010 6 京能朔州右玉發(fā)電廠（2臺） 山西 煤矸石 設(shè)計中7 上海電氣集團(tuán)股份有限公司蒙能杭錦旗（2臺） 內(nèi)蒙 煤矸石 設(shè)計中8 山陰煤矸石電廠（2臺） 山西 煤矸石 設(shè)計中9 山西長治欣隆煤矸石電廠（2臺） 山西 煤矸石 設(shè)計中10 貴州盤江電廠 貴州 煤+煤泥 設(shè)計中

3 大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點

上海鍋爐廠循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在多次技術(shù)引進(jìn)和國內(nèi)技術(shù)合作的基礎(chǔ)上，通過最近10余年來的快速發(fā)展，已經(jīng)形成了完善的技術(shù)體系，逐步形成循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點，這些特點主要表現(xiàn)在：

3.1 總體布置

鍋爐在總體布置上從50MW到600MW超臨界CFB鍋爐均采用“M”型布置，對于200MW以下容量的CFB鍋爐，推薦采用爐前給煤，對于汽包鍋爐，汽包布置在爐膛和旋風(fēng)分離器之間，采用水冷旋風(fēng)分離器，水冷系統(tǒng)的下降管和水冷分離器下降管均布置在爐膛和旋風(fēng)分離器之間，爐前不布置下降管路，以便于爐前給煤系統(tǒng)的布置。爐膛、旋風(fēng)分離器和尾部對流煙道均懸吊在爐頂鋼架上，整體懸吊（見圖1）。

圖1 330MW總體布置

圖2 爐屏結(jié)構(gòu)

超高參數(shù)帶再熱器的循環(huán)流化床鍋爐采用傳統(tǒng)的尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，再熱器受熱面布置在對流煙道的前煙道內(nèi)，通過雙煙道檔板來調(diào)節(jié)再熱蒸汽的溫度。

3.2 爐內(nèi)受熱面的布置

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)屏式受熱面采用“U”型布置方式，蒸汽通過屏式受熱面后首先沿膜式屏下降流動，通過中間混合集箱后再上升，這樣布置便于降低每片屏管子之間溫差，防止管屏扭曲變形，屏的結(jié)構(gòu)如圖2所示，為了減少不同屏之間的溫差，每一級受熱面屏采用集中布置，不采用交叉布置的方式，這樣布置的目的是盡量使每一級受熱面在爐內(nèi)有一個均勻的爐內(nèi)溫度場，即使在爐內(nèi)左右側(cè)溫度存在偏差的情況下，同一級受熱面的不同屏之間吸熱均勻，減少屏間熱偏差。

針對鍋爐參數(shù)的不同，注重爐內(nèi)受熱面與尾部對流受熱面的匹配，對于超高參數(shù)的循環(huán)流化床鍋爐，由于過熱器吸熱隨著參數(shù)的提高而增加，在設(shè)計上要求過熱器受熱面輻射吸熱量與對流吸熱量良好的匹配，保證過熱器受熱面在鍋爐各種負(fù)荷下平穩(wěn)的溫度特性。在亞臨界300MW以上的鍋爐， CFB鍋爐采用高溫級、中溫級過熱器以屏的形式布置在爐內(nèi)。實踐證明在云浮300MW CFB工程上，過熱器各級受熱面在各種負(fù)荷下有著平穩(wěn)的汽溫、壁溫特性，過熱器噴水量小，受熱面安全且爐內(nèi)屏式受熱面壁溫偏差非常小，屏式受熱面無變形。

3.3 爐內(nèi)防磨

爐膛過渡區(qū)的磨損一直是循環(huán)流化床的一大難題，為此進(jìn)行長期的研究，并得出渦流是造成過渡區(qū)域光管磨損的主要原因，提出了防止過渡區(qū)域渦流對水冷壁磨損的措施，如圖3-2所示，該結(jié)構(gòu)下部采用防磨澆注料主動形成一個臺階，其作用是利用該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個渦流區(qū)，控制渦流產(chǎn)生在傾斜臺階的耐磨層區(qū)域，避免上部光管的磨損。

圖3 過渡區(qū)防磨結(jié)構(gòu)

該技術(shù)在廣東云浮300MW循環(huán)流化床鍋爐上使用，過渡區(qū)沒有采取其他防護(hù)措施，通過將近3個多月的運(yùn)行，效果令人滿意。

3.4 新型風(fēng)帽的使用

循環(huán)流化床流化風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)形式直接影響到流化床鍋爐物料流化質(zhì)量，影響到鍋爐運(yùn)行、燃燒、爐膛磨損和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)帽形式和種類繁多，但運(yùn)行效果不盡人意，運(yùn)行過程中或發(fā)生磨損、或漏床料、或堵塞、或風(fēng)帽的阻力特性不佳等影響鍋爐的均勻流化，使用周期也不佳，定期更換率高。為了達(dá)到防磨性能好，布風(fēng)板阻力適中，又能夠保證大型循環(huán)流化床大床面布風(fēng)均勻的要求，開發(fā)出了如圖4所示的大直徑T型鐘罩風(fēng)帽。

圖4 大直徑T型鐘罩風(fēng)帽

這種風(fēng)帽有著向下傾斜的噴嘴，可以避免噴口對吹而造成風(fēng)帽之間的磨損，同時風(fēng)帽內(nèi)有節(jié)流小噴口可以防止底渣返竄。另一個特點是采用大直徑噴口，風(fēng)帽之間的節(jié)距大，300MW CFB鍋爐風(fēng)帽的數(shù)量在960個左右，減輕了工地安裝和運(yùn)行維護(hù)的工作量。

3.5 采用床上啟動點火方式

CFB鍋爐啟動點火方式的選取，目前國內(nèi)普遍認(rèn)同床上床下聯(lián)合點火啟動方式。但隨著鍋爐容量的增大，爐膛布風(fēng)板面積也越來越大，單只點火油槍的出力基本上要求每只點火器的出力在2t/h以上。根據(jù)我們對大型循環(huán)流化床鍋爐點火方式的研究，采用床上點火方式是經(jīng)濟(jì)合理的，在300MW容量等級CFB配置8只出力為2~3t/h的床上點火油槍，每只油槍均設(shè)有高能點火器、火焰檢測器和冷卻裝置，這樣配置的優(yōu)點有：

（1）在循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展過程中，采用怎樣的啟動點火方式一直是從事循環(huán)流化床鍋爐工作者所研究和爭論的話題，總結(jié)目前循環(huán)流化床鍋爐啟動點火方式有3種：床下點火、床上點火和床上床下聯(lián)合點火。究竟采用何種點火方式是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的，還需要根據(jù)鍋爐的容量、煤種以及工程情況來進(jìn)行選取，不能一概而論。

目前我國循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量多，超過3000余臺，就容量來說大都是中小容量的鍋爐，在點火方式上幾乎都采用床下啟動點火的方式，如圖5所示。

圖5 床下風(fēng)道點火

這種點火啟動方式簡單、鍋爐熱力用率比較高。由于一次風(fēng)進(jìn)口風(fēng)道和點火風(fēng)室的結(jié)構(gòu)采用分叉進(jìn)入的方式，為了避免一次風(fēng)進(jìn)口對點火燃燒器在啟動過程中的影響，在一次風(fēng)進(jìn)口管道上裝有調(diào)節(jié)檔板門，其目的是在啟動過程中滿足通過啟動燃燒器出口的壓力大于一次風(fēng)進(jìn)口的壓力，使點火燃燒器產(chǎn)生的煙氣與一次風(fēng)快速、均勻的混合。避免局部高溫?fù)p壞點火燃燒風(fēng)道，點火風(fēng)道燒損的事故在我國時有發(fā)生，另外為了點火更加安全可靠，有些鍋爐在點火配風(fēng)上配有點火增壓風(fēng)機(jī)，這種配置國外爐型上用得比較多，集中在鍋爐容量較小的CFB鍋爐上，這是因為小容量的油槍霧化效果容易得到保證，只要設(shè)計合理，點火安全性能夠保證。

（2）床上啟動點火方式，這種點火方式是點火油槍安裝在布風(fēng)板以上2~3.5m的高度，油槍向下傾斜布置（圖6），點火油槍火焰和熱量直接射入流化膨脹后的密相床層，熱量通過輻射和對流的方式加熱床料，而床下點火是通過油槍加熱風(fēng)，熱風(fēng)通過對流的方式再加熱床料，按照傳熱原理床上點火是直接、高效的。床上點火只要床料粒度和床層料位合適，熱利用率是非常高的，目前我國一些小容量的CFB鍋爐，由于運(yùn)行的料位低，只有3~5kPa的料位，因此采用床上點火啟動熱利用率普遍較低。

圖6 床上油槍點火

在點火前期由于對床上點火加熱床料的理論和經(jīng)驗掌握程度不夠，熱利用率偏低，造成啟動點火用油偏高，經(jīng)過研究，在前期存在以下問題：

（a）啟動時料為偏低，啟動一段時間后，爐內(nèi)存料量少，密相區(qū)膨脹高度不夠，造成熱利用率低。

（b）床上油槍剛度不夠，火焰在受到一次流化風(fēng)的影響后，火焰向下燃燒的長度短，有時火焰直接往上，影響床料吸熱。

（c）一次風(fēng)過大，使火焰上偏，同時一次風(fēng)量大，熱利用率低。

在300MW CFB鍋爐自主開發(fā)設(shè)計中，經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，使用效果良好。

（3）床上床下聯(lián)合點火方式，目前300MWe CFB鍋爐均采用這種啟動方式，如引進(jìn)型300MWe CFB和其他自主型，這種方式是風(fēng)道內(nèi)布置啟動點火燃燒器，由于鍋爐容量大，油槍出力大，風(fēng)道不能采用分叉布置，點火油槍布置在風(fēng)道內(nèi)，一次風(fēng)通過油槍，床上再布置有床槍，床槍不配點火器和火檢，床槍布置高度低，基本上在布風(fēng)板上1m左右，當(dāng)床溫超過某一設(shè)定溫度后直接向爐內(nèi)噴入油。風(fēng)道布置見圖7。

圖7 床下風(fēng)道燃燒器點火

這種點火方式不管是在點火啟動階段還是正常運(yùn)行階段一次流化風(fēng)全部經(jīng)過點火風(fēng)道燃燒器的配風(fēng)裝置，造成一次風(fēng)壓損，該壓損一般有500~1000Pa，增加了一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗。

隨著鍋爐的大型化發(fā)展，必須采用大出力的床下風(fēng)道點火燃燒器，增加了點火風(fēng)室燒損的風(fēng)險。

在開發(fā)300MWe CFB鍋爐的過程中，要作到風(fēng)道點火器風(fēng)室在正常運(yùn)行時阻力降小于500Pa是比較困難的。

根據(jù)對CFB鍋爐啟動點火方式的研究，300MWe CFB鍋爐采用床上點火是經(jīng)濟(jì)安全的，因此決定在300MWe CFB鍋爐上推廣運(yùn)用。

由于300MWe等大型CFB鍋爐，為了得到均勻的爐膛溫度和高的燃燒效率，運(yùn)行的床層料位在8~11kPa的范圍內(nèi)，料位高。在啟動的過程中，密相床膨脹后料位高，因此床上點火，熱量直接從床層的下部送入，熱利用率高，300MWe每次啟動點火用油量一般在35~45t/h范圍內(nèi)，如果是高揮發(fā)份的煤，每次冷態(tài)啟動用油量小于30t/h。采用床下、床上聯(lián)合點火，估計用油量與床上點火差別不大。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)被動房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探析…………………………………………………… 孫智會（11-164）

首先假設(shè)床下點火比床上點火節(jié)油一倍，既每次點火啟動節(jié)油15t來計算，每噸油市場價6000元/t，每次啟動節(jié)約9萬元，由于床下點火造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭升高，按目前能夠作到的最高要求500Pa來進(jìn)行計算，假設(shè)一次風(fēng)機(jī)2臺，每臺電動機(jī)功率為4000kW，風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力為18kPa，風(fēng)機(jī)電耗簡單假設(shè)與PV相關(guān)，一次風(fēng)機(jī)由于點火風(fēng)道阻力降500Pa所多消耗的電能為222kW，電廠按照上網(wǎng)電價計算，與47天成本相當(dāng)。

床上點火比床下點火省油。這是因為床下點火是油槍首先燃燒加熱一次風(fēng)，點火后風(fēng)室的溫度基本上控制在800℃以下，甚至更低，考慮到風(fēng)室耐磨耐火材料的安全性，同時也要考慮到熱煙氣對風(fēng)帽壽命的影響。然后依靠熱煙氣加熱床料，熱煙氣和床層物料之間的熱交換主要是以對流換熱為主，換熱系數(shù)小，煙氣通過床層后，大部分的熱量被煙氣帶走。

床上點火火焰延伸到膨脹的床料中間，火焰溫度高，熱量直接以輻射的方式把熱量傳遞給床料，火焰溫度高，傳熱強(qiáng)度高，熱利用率高，利于快速提升床溫。

3.6 前后墻聯(lián)合給煤

對于大型循環(huán)流化床鍋爐的給煤系統(tǒng)的選取，要根據(jù)工程燃煤情況和工程所處的地理條件來定，對于燃燒低熱值的燃料，鍋爐燃料消耗量大，同時對于300MW以上的CFB鍋爐，爐膛寬度較大，每臺爐給煤口的數(shù)量多，在實際運(yùn)行過程中由于各種因數(shù)的影響，每個給煤口給入的燃料量偏差非常大，為了降低給煤對爐膛燃燒的影響，推薦采用前后墻聯(lián)合給料，另外對于南方多雨濕度高的地區(qū)，給料系統(tǒng)容易發(fā)生堵煤現(xiàn)象，在這種情況下也推薦采用前后墻聯(lián)合給煤。

對于大型循環(huán)流化床鍋爐來說，前后聯(lián)合給料，雖然在系統(tǒng)設(shè)計上較為復(fù)雜，但聯(lián)合給煤利于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒、脫硫和脫銷。

在300MW以上的CFB鍋爐，推薦采用以下給料系統(tǒng)（圖8）。

圖8 前后墻聯(lián)合給煤

在300~330MW等級燃燒煤矸石的CFB鍋爐給料系統(tǒng)設(shè)計上，采用爐前6點、爐后3個回料器各2點，既后墻6點聯(lián)合給料，前后墻各50%的給料量，在設(shè)計上即使發(fā)生堵煤也能夠通過其他給料口來調(diào)節(jié)床溫的均勻性，假設(shè)給料倉1和2堵煤，可以通過增加輸料線5的給料量了調(diào)節(jié)，提高鍋爐在發(fā)生堵煤工況下安全性和給煤調(diào)節(jié)的靈活性。

3.7 水(汽)冷旋風(fēng)分離器

對于亞臨界參數(shù)以下的汽包爐，可采用水冷旋風(fēng)分離器，超臨界參數(shù)以上CFB鍋爐采用蒸汽冷卻式高溫旋風(fēng)分離器，這是因為采用水冷旋風(fēng)分離器有以下優(yōu)點：

（1）減少耐磨耐火材料的使用量，提高鍋爐啟停性能；

（2）便于降低分離器外表面溫度，降低散熱損失；

（3）水冷旋風(fēng)分離器內(nèi)介質(zhì)依靠自然循環(huán)驅(qū)動，不增加汽水阻力降；

（4）過熱器系統(tǒng)回路簡單，過熱器系統(tǒng)阻力降易于控制，過熱器系統(tǒng)溫度偏差小。

3.8 兩級聯(lián)合冷渣技術(shù)

我國循環(huán)流化床大都燃燒低熱值的劣質(zhì)煤，燃料中灰和硫的含量高，基本上采用爐內(nèi)脫硫，鍋爐飛灰和底渣量大，底渣蓄熱損失大，高的在2%以上，因此底渣蓄熱的回收利用將成為制約CFB鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，雖然有些冷卻水利用冷凝水，吸收底渣蓄熱后再回到汽機(jī)島的低加前，從熱平衡角度來看，底渣蓄熱已被系統(tǒng)回收，但實際上會造成汽輪機(jī)排汽量增加，大量的熱量排入大氣，從能量的轉(zhuǎn)換和利用角度來看，這部分熱量很少被利用。推薦采用兩級底渣冷卻技術(shù)，設(shè)計思想如下：

(1) 底渣高溫段蓄熱由高溫級底渣冷卻裝置冷卻，蓄熱直接由鍋爐回收，提高鍋爐熱效率；

(2) 底渣冷卻到一定溫度后再進(jìn)入第二級冷渣系統(tǒng)；該技術(shù)已在330MW CFB燃燒矸石的工程上得到推廣運(yùn)用(圖9)。

圖9 膜式壁移動床冷渣器

鍋爐兩級冷渣，高溫底渣進(jìn)入直接用爐膛水冷壁形成的膜式壁密閉腔體，腔體內(nèi)布置低溫省煤器受熱面，底渣以低速移動的方式自上而下流過省煤器受熱面，經(jīng)過冷卻以后的底渣在進(jìn)入下一級機(jī)械式冷渣器，由于底渣進(jìn)入下一級機(jī)械式冷渣器時渣溫低，提高了下一級冷渣器的可靠性。

3.9 新型返料技術(shù)

保證大型循環(huán)流化床鍋爐具有良好的流化質(zhì)量需要從多方面考慮，目前更多的是關(guān)心風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)形式、風(fēng)帽的自身阻力，風(fēng)室的結(jié)構(gòu)以及一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)方式等，往往忽略布風(fēng)板上部密相區(qū)內(nèi)物料的運(yùn)動和擴(kuò)散情況，實際運(yùn)行中布風(fēng)板上部密相區(qū)沿寬度、深度方向的壓力波動是非常嚴(yán)重的，這對風(fēng)帽漏灰、風(fēng)帽磨損以及爐膛內(nèi)不均勻性磨損影響較大，研究表明，密相區(qū)的壓力波動是不可避免的，實驗還研究出壓力波動的頻率為約為0.2Hz，也就是說壓力在5s內(nèi)波動一次，上部壓力的波動會造成風(fēng)帽風(fēng)量的波動，風(fēng)帽風(fēng)量的波動引發(fā)細(xì)灰反竄，壓力波動幅度越大，越容易造成風(fēng)帽漏灰和磨損，因此盡量降低密相區(qū)床壓波動的幅度是我們在設(shè)計細(xì)節(jié)中要精心考慮的，而影響該波動幅度的主要結(jié)構(gòu)因數(shù)有：給煤口給入的煤對密相區(qū)的沖擊，回料器返料口返料量造成的沖擊，二次風(fēng)噴入也會造成沖擊，合理布置給煤口的數(shù)量、給煤口的高度以及二次風(fēng)噴口合理配風(fēng)都能夠起到降低床壓波動的作用，在這些影響因數(shù)中，返料管由于返料量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給煤量和風(fēng)量，由此對床壓局部波動的影響是最大的。在通常的設(shè)計中，返料管的進(jìn)口采用圓形結(jié)構(gòu)，返料時大量的循環(huán)物料高速從圓形口的底部集中進(jìn)入爐膛，擴(kuò)散性能差，而在300MWeCFB鍋爐上，采用了上圓下方的專利結(jié)構(gòu)（圖10），該返料結(jié)構(gòu)下表面是平面，在平面進(jìn)口處布置播散風(fēng)，使循環(huán)物料進(jìn)入爐膛時有較好的擴(kuò)散性能，減輕物料對密相區(qū)的沖擊，另外，上圓下方的返料管結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中提高了返料口距離布風(fēng)板的高度，便于物料擴(kuò)散。

圖10 返料管上圓下方結(jié)構(gòu)

3.10 四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)驗，在200MW等級以上的CFB鍋爐中采用四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，這是因為與管式空氣預(yù)熱器相比較，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器具有如下優(yōu)點：

（1）空氣側(cè)和煙氣側(cè)阻力降低，對于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，一、二次風(fēng)側(cè)的空氣阻力降在800~1000Pa，煙氣側(cè)在700~900Pa，具有阻力小的特點。管式空氣預(yù)熱器，特別是大容量鍋爐的管式空氣預(yù)熱器，體積大，煙氣和空氣的流程長，煙空氣的阻力降大，一般都在1200Pa以上，空氣側(cè)甚至超過1500Pa，因此造成鍋爐輔機(jī)電耗量大。

（2）管式空氣預(yù)熱器維護(hù)困難，由于管式空氣預(yù)熱器對硫腐蝕敏感，一旦出現(xiàn)腐蝕，會造成漏風(fēng)量大，無法維修。一般在鍋爐投運(yùn)的前期，管式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量小，但在運(yùn)行過程中漏風(fēng)量會越來越嚴(yán)重，無法控制。對于大尺寸的管式空氣預(yù)熱器，由于每個管組中沿?zé)煔饬鞒痰拿颗殴茏訙囟炔町悾斐晒馨遄冃?，管板與管子焊縫拉裂等情況，造成漏風(fēng)?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)在使用期限內(nèi)比較穩(wěn)定，并可利用自動跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，維護(hù)方便。硫酸腐蝕不會影響漏風(fēng)。

（3）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器占地面積小，檢修維護(hù)方便，隨著循環(huán)流化床鍋爐的廣泛運(yùn)用，四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封技術(shù)趨于成熟，漏風(fēng)率也逐臺降低，特別是一二次風(fēng)的壓頭要遠(yuǎn)低于引進(jìn)機(jī)組，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)明顯降低，能夠保證在6%以下。

4 小結(jié)

通過研究，上鍋循環(huán)流化床在防止和減輕爐內(nèi)磨損，降低蒸汽側(cè)和煙風(fēng)側(cè)壓降，降低受熱面壁溫偏差，底渣熱量回收以及啟動點火的經(jīng)濟(jì)和安全等方面都提出了解決措施和方法，使循環(huán)流化床鍋爐具有磨損輕、流化質(zhì)量高、熱效率高、鍋爐受熱面壁溫偏差小、鍋爐電耗低以及啟動點火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全可靠等特點，為提高循環(huán)流化床鍋爐可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了技術(shù)保障，這些新技術(shù)已經(jīng)在自主開發(fā)的一批300~330MW CFB鍋爐得到了實施，在廣東云浮300MW CFB鍋爐成功運(yùn)行以后得到驗證并取得了良好的效果。這為開發(fā)大型超臨界CFB鍋爐提供了技術(shù)保障。