GEF高效工业锅炉技术性能概述

27GEF高效工业锅炉技术性能概述王敦恩GEF中国高效工业锅炉项目办公室副主任高级工程师0前言工业锅炉是重要的热能动力设备,广泛应用于工厂动力、建筑采暖、民用生活、热电联产等领域,需求量很大。到1998年末,全国的在用工业锅炉总数达50.12万台,合125.69万蒸吨,七百家左右的锅炉制造厂的工业锅炉年生产量基本保持在3∽4万台,约合8∽10万蒸吨。中国工业锅炉以燃煤为主,由于生产厂家多而分散,产品技术水平不高,运行水平和效率较低,污染物排放量大。当前工业锅炉排出的粉尘(TSP)约占全国总排放量的37%,SO2占全国总排放量的37%,CO2约占全国总排放量28%,直接影响到全球的温室效应,引起了全世界的关注。为改善这种状况,全球环境基金会(GEF)通过世界银行赠款3281万美元资助中国的GEF高效工业锅炉项目,支持创新设计和改进设计高效、清洁的燃煤工业锅炉产品。整个项目共分成九个子项,第1∽第6子项为引进国外先进技术对现有锅炉的改进项目,其中包括:快装水管锅炉,改进型水火管锅炉,组装水管锅炉,高硫煤炉,快、组装水管热水锅炉,前置炉膛水火管锅炉;第7∽第9子项为采用国外先进技术,新开发的燃煤工业锅炉项目,其中包括:热电联产抛煤机锅炉,大容量热水锅炉,循环流化床锅炉本文将对这9个品种的工业锅炉的技术状况作一些粗浅的评述。1双锅筒纵置式链条炉排蒸汽锅炉1.1锅炉概述本产品是在天山锅炉厂原SZL型基础上,引进徳国Babcock公司先进技术,并联合开发的高效、节能、低污染产品。锅炉为D型布置、负压运行、平衡通风、快装出厂、室内布置。锅炉以山东良庄Ⅱ类烟煤为设计燃料,并可适用其它多种煤种,燃烧设备为鳞片式链条炉排。本锅炉可广泛应用于各行各业生产工艺及部分采暖用汽场所。1.2示范锅炉规范及基本数据锅炉额定蒸发量:6T/H锅炉额定蒸汽压力：1.25Mpa锅炉出口蒸汽温度：139.4℃锅炉给水温度：20℃冷空气温度：20℃28锅炉设计热效率：79.4%锅炉设计煤种：山东良庄Ⅱ类烟煤设计煤种元素分析：Car=46.55%，Har=3.06%,Oar=6.11%Nar=0.86%，Sar=1.94%，Aar=32.48%War=9.0%，Vdaf=38.5%，Qnet,v,ar=17693kJ/kg燃料消耗量：1170kg/h锅炉排烟温度：162.5℃锅炉排污率：5％锅炉辐射受热面积：16.74m2锅炉对流受热面积：124.98m2省煤器受热面积33.12m2炉排有效面积8.48m2炉排热负荷737KW/m2锅炉外形尺寸(长×宽×高)10.6×5.3×4.5m最大运输尺寸(长×宽×高)8.4×3.4×3.5m最大运输件重量40T1.3锅炉结构简介(1)锅炉本体:本锅炉为纵置式双锅筒,D型布置,右侧为炉膛及燃尽室,左侧为二个廻程的对流管束。上锅筒Ф900×12,下锅筒Ф800×12,锅筒内设有表面排污及二级汽水分离装置。炉膛由二侧水冷壁及前后拱管组成,由4根Ф159集中下降管供水,形成水冷壁管中水的自然循环。燃尽室在后拱管上方,与圆弧形的后棚管组成旋风燃尽室,利用高温烟气在室内旋转,延长烟气在室内停留时间,烟气中的可燃物二次燃尽,并利用离心力分离烟气中的灰粒,实现炉内除尘。流出旋口的烟气,垂直冲刷对流管束,管束由Ф51管子制成,第一廻程为错列布置,第二廻程为顺列布置。(2)燃烧设备本锅炉燃烧设备是在Babcock公司的成熟经验基础上由天山锅炉厂设计的鳞片式链条炉排,炉排为后轴驱动,前、后轴距5900mm,炉排宽1590mm,煤层厚度调节范围为0∽160mm,炉排速度调节范围为2∽20m/h。炉排由机头、前轴、后轴、炉排片、炉排销、夹板、风室、风管等主要部件组成。炉排采用单侧进风,共有6个风室,各个风室单独供风,并有各自的调节挡板调节,风室内漏煤采用抽拉式落灰装置,炉前出灰,炉后出渣。(3)其它部件29本锅炉采用铸铁式省煤器,烟气分二个廻程,先下后上,给水自下进入,由上引出。本锅炉按照“蒸汽锅炉安全技术监察规程”的要求配备了弹簧安全阀,水位表,压力表,温度计,排污阀等仪表阀门。为了提高锅炉的燃烧效率和燃料及时着火,锅炉在后拱端部装了二次风风嘴。锅炉炉墙采用轻型炉墙,炉墙前后拱采用TDK高温胶及耐火混凝土浇注而成,为了适应更广煤种燃烧、着火的需要,可以变动后拱浇注的长度,调整其遮盖度来实现。锅炉整装出厂,外壁采用瓦楞板包覆。炉后及炉顶设置了平台扶梯,便于司炉人员的检修及阀门仪表的运行操作。1.4热工、环保试的主要评价示范锅炉在天山锅炉厂试验锅炉房运行考核，经热工、环保试验证明:l锅炉达到额定出力及额定参数。l蒸汽湿度∠评估指标(3%),合格。l额定负荷及60%负荷下锅炉热效率均超过评估指标(78%及76%)。l排烟处过量空气系数及排烟温度均低于评估指标(1.5%及160℃)。l锅炉烟气污染物排放均低于评估指标（100mg/标m3）。l锅炉试验用煤为AⅢ,与设计煤种对比,煤中灰分偏小。l灰渣含碳量偏高。l风机噪声偏大。2新型水火管锅壳式锅炉2.1锅炉概述本锅炉是由营口锅炉厂与南非JTA公司联合开发的，设计煤种为II类烟煤，采用从南非JTA公司引进的链条炉排为燃烧设备，电磁无级调速，炉内布置了较长的优化形炉拱，锅炉的燃料适应能力强。该锅炉快装出厂结构紧凑，抗地震能力强，该锅炉广泛用于各行业生产工艺及部分采暖用汽场所。2.2示范锅炉规范及基本数据额定热功率：6T/h额定出水压力：1.2Mpa锅炉出口蒸汽温度：193.4℃冷空气温度：20℃锅炉给水温度：60℃设计热效率：80.62%设计煤种：Ⅱ类烟煤锅炉排烟温度160.36℃30锅炉燃料消耗量990Kg/h辐射受热面积：14.66m2对流受热面积：92.21m2省煤器受热面积：62.4m2炉排有效面积：7.43m2炉排热负荷：696.7Kw/m2金属总重量：24.5T锅炉总重量：43.5T锅炉外形尺寸：6.686x3.068x4.274m(长×宽×高)2.3锅炉结构简介该锅炉最大的特点是采用炉前型煤装置。燃料由储煤场经炉前成型机及煤斗落到炉排上，进入炉膛燃烧后，火焰和烟气经过后拱上部燃尽之后进入两侧八字形烟道，至前烟箱，再经过螺纹烟管，省煤器，除尘器后由引风机排入烟囱。锅炉给水经截止阀，止回阀进入省煤器，然后进入锅筒，热水自然循环于螺纹烟管，八字形烟道对流管束及炉膛中水冷壁等诸多受热面中，不断受热而蒸发成饱和蒸汽，汇集于锅筒顶部，经锅内均汽装置后送出。该锅炉为纵置式单锅筒，炉膛左右两侧装有光管及膜式水冷壁，水冷壁下端设有防焦箱，并与设在两端的四根直径为159毫米集中下降管共同组成炉内自然循环回路。锅筒两侧布置的八字形烟道让高温烟气通过后冷却至800摄氏度以下，以防锅筒前管板上产生裂纹，该锅筒前管板采用低应力的拱形管板，锅筒内的螺纹烟管综合优化了烟管的传热，流阻，积灰，磨损，刚度及强度等因素，设计更合理，锅炉尾部的省煤器为高效，防积灰的流线型铸铁式省煤器。轻型的链条炉排在引进南非JTA公司成熟的密封,调风,配风等先进技术的基础上设计制造。供风系统采用炉前进风的统仓风室；在炉排前部预热处采用了盲板，炉排的纵向采用两块活动挡板，三块固定挡板来调风。在炉排进风口配置了三块固定导流板来保证炉排横向的布风均匀，特殊的侧密封最大限度地减少结渣及防止烧坏，小型的炉排片使炉排的布风更均匀。炉排采用电磁无级调速，便于实现燃烧的遥控及自控。2.4热工、环保试验的主要评价示范锅炉在营口锅炉厂自备锅炉房运行考核，经热工、环保试验证明:l锅炉达到额定出力及额定参数。l蒸汽湿度∠评估指标(3%),合格。l额定负荷及60%负荷下锅炉热效率均超过评估指标(78%及76%)。l灰渣含碳量低于预计值(8%)。l由于省煤器漏风大,排烟温度偏低,排烟处过量空气系数偏大（评估值为160℃及311.5）。l锅炉烟气污染物排放均低于评估指标（100mg/标m3）。l风机噪声偏大,有待消音。3单横锅筒链条炉排自然循环水管锅炉3.1锅炉概述该产品由上海四方锅炉厂引进丹麦VOLUND公司技术设计制造的角管式锅炉。设计煤种为II类烟煤，炉膛及对流受热面采用自支承结构，锅炉房双层布置。锅炉为组装式，本体部分分片组装出厂。锅炉高效节能，可广泛应用于各行各业生产工艺及部分采暖用场所。3.2示范锅炉规范及基本数据锅炉额定蒸发量：10T/H锅炉额定蒸汽压力：1.25Mpa锅炉出水口蒸汽温度：193.4℃额定进水温度：105℃冷空气温度：30℃设计热效率：84.09%设计煤种：Ⅱ类烟煤设计煤种元素分析：Cy=50.37%，Hy=3.06%,Oy=6.15%Ny=0.75%，Sy=0.2%，Ay=32%Wy=7.47%，Vr25%，Qdwy=20.1MJ/kg燃料消耗量：1384.5Kg/h锅炉排烟温度：165.1℃辐射受热面积：77.4m2对流受热面积：213m2省煤器受热面积：234m2炉排有效面积：12m2炉排热负荷：767.86Kw/m2金属总重量：88T锅炉外形尺寸：(长×宽×高)11.4×6.35×8.6m3.3锅炉结构简介(1)锅筒及锅内装置：该锅炉在炉前横向布置单个不受热的锅筒，经过加热的汽水混合物由锅筒后部正常水位中心处引入锅筒，在锅筒内前后部用隔板分开，从而迫使汽水混合物向锅筒两端流动，在封32头处再折180°回锅筒前部中段，在锅筒前部中段顶上布置有均气孔板作为汽水二次分离装置，以保证蒸汽品质。（2）炉膛及对流烟道：该锅炉四周及中间隔墙均采用模式水冷壁的全密封结构。本锅炉为开式炉膛结构，没有后拱，在炉膛前壁下部筑有耐火混凝土前拱作为着火拱，在炉膛两侧壁下部敷有卫燃带。燃烧后产生的高温烟气通过凝渣管从炉顶180°折向对流烟道，在烟道内布置有两组旗式对流受热面。炉膛、烟道的四角均设有下降管，与上、下集箱构成框架，锅炉所有上集箱及两侧集箱均采用钢管制成。这部分的受热面分成左壁、右壁、前壁、炉膛后壁、烟道后壁五个组件出厂。（3）省煤器：经过横向冲刷旗式受热面的烟气，从烟道底部向后自下而上流经省煤器。省煤器共有两组，一组为钢管式省煤器，另一组为铸铁式省煤器。布置在高温段的钢管式省煤器，由螺旋鰭片管组成，错列布置，烟气自上而下，管内给水也是自下而上，形成逆流。布置在低温段的铸铁省煤器管内给水自上而下，形成顺流布置，给水先通过铸铁省煤器，然后再经过钢管式省煤器送入锅管。（4）锅炉支承：本锅炉为框架结构，锅炉本体通过焊接在左右侧壁下集箱上的四个支承点，支在锅炉本体支承上，其中右前支承为固定点，其他支承点可以自用膨胀，整台锅炉容许向上膨胀。省煤器部分支承在单独的尾部钢架上。（5）炉墙保温：该锅炉为膜式水冷壁结构，水冷管外壁温度低，壁外只需敷设轻型保温材料即可达到锅炉保温设计要求。轻型保温材料焊在膜式壁鳍片上的圆钢和钢丝网固定在膜式壁外侧，在保温材料外面包覆瓦楞板，锅炉外表美观、整洁。（6）链条炉排：锅炉所配链条炉排为引进丹麦Volund公司的L型鳞片式炉排，燃煤通过分层煤斗，大颗粒在下，小颗粒在上，分层进入炉内炉排面上燃烧，燃尽后的灰渣经挡渣器进入渣斗。燃烧所需一次空气从炉排下的大风仓,通过布置在风仓与炉排面之间的若干组小风门进入炉膛，调风机构沿炉排长度方向布置四组，每组调风机构控制18扇小风门，从而满足煤在燃烧过程中对空气量的不同需求。炉排前轴驱动。为了提高煤中可燃物在炉内的燃尽度，分别在炉膛前壁和炉膛后壁设置了八只二次风咀。二次风风量占总风量的确9-10%。3.4热工、环保试验的主要评价示范锅炉在新疆乌鲁木齐铁路局机务段锅炉房运行考核，经热工,环保试验证明:l锅炉达到额定出力及额定参数。蒸汽湿度∠评估指标(3%),合格。l额定负荷及60%负荷下锅炉热效率均超过评估指标(80%及78%)。33l排烟过量空气系数、排烟温度,均低于评估指标(1.5、160℃)。l原始排烟浓度低于评估指标(2000mg/标m3)。l烟气黑度、SO2排放及噪声均低于评估指标（＜1，1000mg/标m3）。l用户未按设计指定的除尘器配套,造成锅炉烟尘排放浓度超标,有待改进。l灰渣含