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超临界循流床锅超临界循环流化床锅炉的关键技术的关键技术山西格盟国际能源集团有限公司山西格盟国际能源集团有限公司蔡新春蔡新春主要内容主要内容：*锅炉主要参数的选择*锅炉结构：•炉膛高度和炉膛截面积炉膛高度和炉膛截面积•旋风分离器结构•底部凤室进风形式•二次风口高度•布风板面积•风帽形式与数量*受热面材质选择*受热面布置*空气预热器*空气预热器*关于脱销问题目前超临界锅炉主要参数的选择目前超临界锅炉主要参数的选择：——350MW：25.5/4.35MPa571/569℃1200t/h——460MW：27.8/5.00MPa557/580℃1270t/h(运行值)——550MW：25.5/5.35MPa603/603℃1572t/h550MW：25.5/5.35MPa603/603℃1572t/h——600MW：25.5/4.35MPa571/569℃1903t/h*600MWCFB锅炉结构特点600MWCFB锅炉结构特点•H型布置•双炉膛•6个汽冷旋风分离器•6个外置换热器布置再热器和过热器*550MWCFB锅炉结构特点•单炉膛个汽冷旋分离器•8个汽冷旋风分离器8个外置换热器布置水冷壁、再热器和过热器。*460MWCFB锅炉结构特点•单炉膛•8个旋风分离器350MWCFB锅炉结构特点型布置•M型布置•单炉膛•3个直径～9m的汽冷旋风分离器3个直径9m的汽冷旋风分离器•无外置换热器•尾部双烟道调节汽温•床上、床下联合点火炉膛高度和炉膛截面积对于分离器不能捕集的细颗粒在炉内的停留时间与炉膛高度和截•对于分离器不能捕集的细颗粒在炉内的停留时间与炉膛高度和截面积有关，对飞灰含碳量的影响很大，煤种挥发份越低影响越大。•炉内的烟气速度与炉膛高度和截面积有关，对水冷壁的磨损速度炉内的烟气速度与炉膛高度和截面积有关，对水冷壁的磨损速度影响很大。≈600MWCFB锅炉：截面积：≈420m2、高度52～55m350MWCFB锅炉：截面积：≈300m2、高度≈50m旋风分离器——入口灰浓度不均分离器入口方式：宽度方向上物料量分布的不均，影响床温偏差分离器入口方式：宽度方向上物料量分布的不均，影响床温偏差旋离度大截旋风分离器——入口速度大小（进口截面积）•旋风分离器入口截面积大小，与分离器的效率的主要因素，影响到床温、NOx大小阻力与煤种粒度级配也有关大小、阻力，与煤种、粒度级配也有关。•某300MWCFB锅炉分离器，针对中部床温高于两侧的情况，将3个分离器入口速度不一致改进的改进，中间分离器的入口截面积小于两侧的。改进后效果明显。度不致改进的改进，中间分离器的入口截面积小于两侧的。改进后效果明显。*某330MWCFB锅炉分离器入口截面积大小的改进：炉膛温度变化15℃～30℃,同时旋风分离器阻力、减温水量均发生变化。旋离度均静差起旋风分离器——入口速度不均（静压差引起）•旋风分离器出口烟道阻力偏差，形成各分离器的入口速度不一致，影响到沿炉膛宽度方向的床温偏差和分离器出口烟温偏差炉膛宽度方向的床温偏差和分离器出口烟温偏差。•结构的不同，引起的偏差也不一样。意大利意大利320MW2004320MW2004意大利意大利320MW,2004320MW,2004法国法国GARDANNE250MW,1996GARDANNE250MW,1996旋风分离器——入口速度不均（出口流程）旋风分离器——入口速度不均（出口流程）（376MW负荷）旋离度均负荷旋风分离器——入口速度不均（376MW负荷）ABCABC822841.8802.6822841.6802.7821.9842.6805822.0842.0803.4DEFDEF811824793813826794813826794813824796812.3824.7794.3旋风分离器——中心筒*分离器出口中心筒的关键参数有：插入深度、中心筒直径、形式（圆柱形、分离器出口中心筒的关键参数有：插入深度、中心筒直径、形式（圆柱形、圆锥形、及圆柱圆锥组合）。影响到分离器效率及阻力。分离器中心筒改造的实例:*某厂300MW循环流化床锅炉旋风分离器出口中心筒进行了直径、长度缩小和分离器入口截面积的改造。改造前后负荷从180MW～300MW变化，分离器阻力为0.5kPa～1.7kPa↗0.7kPa～1.95kPa，分离器阻力仅增加200Pa，但分离器效率有了很大的提升。床温明显降低，同时床温均匀性有了很大的提高。减温水量减少。中隔墙水冷屏对床温均匀性的影响中隔墙水冷屏对床温均匀性的影响对于同样结构的炉型，中隔墙是有利于床温的均匀，且数量越多均匀性越好。燃煤热值影响床温，热值越高、灰分越小、床温越高。越好。燃煤热值影响床温，热值越高、灰分越小、床温越高。某厂350MW超临界机组：209MW负荷在均匀给煤时，总给煤量为150t/h；350MW负荷,总给煤量为160t/h。床温的均匀性较好。炉膛底部凤室进形式炉膛底部凤室进风形式床温偏差与布风板的均匀性有关，与风室进风形式有关。离二次风口距布风板的距离*设计采用较高的二次风率有利于：降低NOx的生成、降低风机电耗。*上二次风喷口距布风板的距离影响到NOx浓度大小及飞灰含碳量，与*上二次风喷口距布风板的距离影响到NOx浓度大小及飞灰含碳量，与煤质的挥发份及粒度大小有关。*下二次风喷口距布风板的距离影响到床温、NOx浓度大小、二次风的穿透性风口烧损程度及飞灰和大渣含碳量的穿透性、风口烧损程度及飞灰和大渣含碳量。*二次风口的截面积与二次风的刚度、风压、电耗有关。大容量循环流化床锅炉的设计次风喷口的高度各制造商不尽相同大容量循环流化床锅炉的设计，二次风喷口的高度各制造商不尽相同，但均在不同程度的提高。目前上二次风口距离布风板的高度，一般在5～8m，下二次风口距离布风板的高度，一般在2～4m。布板的面积布风板的面积*布风板面积的大小影响到：一次风率、二次风率、床温、飞灰含碳量、NOx、风机电耗。量、NOx、风机电耗。*在同一装机容量，各制造商布风板面积的大小，设计时有所差异，目前350MW超临界炉型面积差异较小。*三个300MW亚临界参数CFB锅炉其布风板面积不一致运行中一次*三个300MW亚临界参数CFB锅炉，其布风板面积不一致。运行中一次风量、二次风量、风机电耗、床温、NOx浓度均不同。风帽及数量*目前在大型CFB锅炉中常用的风帽主要有定向风帽和钟罩式风帽两类。*“T”型风帽，结合布风板中部排渣，有利于大渣的排出，停炉后床料*T型风帽，结合布风板中部排渣，有利于大渣的排出，停炉后床料能吹干净，但风帽易吹损，且床压的稳定性稍差。*采用小口径柱状风帽和钟罩式风帽，运行稳定，不漏灰，风帽不易损坏，但停炉后大颗粒床料不易排不干净但停炉后大颗粒床料不易排不干净。“T”型风帽大直径钟罩式风帽小口径柱状风帽风帽及数量*各制造商选择风帽的数量差距较大，主要与均匀性和阻力有关：一般在15～30个/m2。1530个/m2。*某厂300MW循环流化床机组，由于采用“T”型风帽且风帽数量较少，运行中发现当一次风量及料层厚度较小时，风室压力波动增大，粒度越不均匀波动越严重不均匀，波动越严重。超临界CFB锅炉受热面材质选取水冷壁1CG1212C1G（水冷屏12C1G）水冷壁：15CrMoG、T12、12Cr1MoVG（水冷屏12Cr1MoVG）低温过热器：15CrMoG和12Cr1MoVG，或全部12Cr1MoVG。屏过低温段：12Cr1MoVG和SA213-T91。高过：T91、TP347H、TP347HFG、310HCbN、Super304H、HR3C低再：20G（SA-210C）、15CrMoG、12Cr1MoVG高再：T91、TP347H、TP347HFG、310HCbN、Super304H、HR3C•当选用100%旁路时，低温再热器及管道不能使用：20G或SA-210C•当有异种材质焊接时，注意高等级材料比例当有异种材质焊接时，注意高等级材料比例•对于选用质量流速较低、并联管排较多时，出口段受热面应该选用高一等级的材质•由于SA213-TP347HFG是带喷丸处理所以性能要好一些由于SA213TP347HFG是带喷丸处理，所以性能要好些水冷壁的安全问题●亚临界循环流化床锅炉，由于水冷壁采用直径较大¢60的规格，刚度较好，炉膛采取防磨梁措施，所以水冷壁运行的可靠性比较稳定。好，炉膛采取防磨梁措施，所以水冷壁运行的可靠性比较稳定。●对于大型超临界机组，受受热面积及质量流速限制，水冷壁需选用较小直径的细管由于壁厚较细刚度不足艺控制不佳在运输起小直径的细管；由于壁厚较细，刚度不足，工艺控制不佳，在运输起吊过程中，变性严重，爆管后很难准确对口，留下很多隐患。目前超临界CFB锅炉水冷壁规格超临界机组水冷壁直径ϕ28ϕ32ϕ38ϕ51•超临界机组水冷壁直径：ϕ28、～ϕ32、ϕ38、ϕ51。某直流炉选用：ϕ35↗ϕ38*有的采用了“Ｙ”型的结构，密相区可采用大口径管ϕ51，增强水冷有的采用了型的结构，密相区可采用大口径管ϕ5，增强水冷壁密相区的刚性，上部也是采用ϕ32。水冷壁附加受热面布置方式CFB锅炉采用低温燃烧技术热流密度相对较低超临界等级CFB锅炉●CFB锅炉采用低温燃烧技术，热流密度相对较低，超临界等级CFB锅炉若要满足水冷壁的吸热份额，需采用附加水冷受热面。●增加水冷受热面主要通过以下几种方式：水冷屏、水冷中隔墙、“凸”型水冷壁、外置式换热器。型水冷壁、外置式换热器——附加水冷受热面与水冷壁并联布置——附加水冷受热面与水冷壁串联布置与质量流速（阻力）、出口温度偏差、与质量流速（阻力）、出口温度偏差、水冷壁出口温度控制、床温控制等有关。水冷壁附加受热面布置方式关键点质量流速阻力中间点温度位置选择关键点：质量流速、阻力、中间点温度位置选择核心：过热度大小、水冷壁出口温度偏差危险工况：低负荷、快速变负荷、汽机甩负荷壁水冷壁附加受热面布置方式并联布置大串联布置350MW平均值最高值最低值前壁温401410397后壁温404415398350MW平均值最高值最低值前壁温415432404后壁温405419396后壁温404415398左壁温402406396右壁温400404394水冷屏入413421408后壁温405419396左壁温398411393右壁温398411391中隔壁温402411391水冷屏入413421408水冷屏出429444420中隔壁温402411391高特350MWCFB超临界锅炉高温受热面炉内布置特点：屏高温受热面炉内位置：有的在炉前、有的在炉后、有的炉前后均有，对内吸热的均匀性略有差异；高CFB超临界锅炉高温受热面*屏高温受热面炉内形式：“L”型膜式、“U”型悬吊式等*外置床受热面+尾部单烟道对流受热面；炉内屏式受热面+尾部双烟道对流受热面•投运后受热面的变形原因：材质偏低、超温、热偏差大撕裂、膨胀受阻等投运后受热面的变形原因材质偏低超温热偏差大撕裂膨胀受阻等•影响因素：质量流速、屏长度、管排数量、规格、布置炉内位置、与联箱连接方式等某350CFB超临界机组：350MW负荷工况主汽温度563.5℃；再热汽温565.1℃（质量流速较高阻力较大壁温偏差较小）（质量流速较高、阻力较大、壁温偏差较小）末再壁温中过壁温高过壁温5605705805905305405505705755805305405501234567891011121352053012345678910111213145605651234567891011121314末再A测壁温末再B测壁温中过A测壁温中过B测壁温高过A测壁温高过B测壁温某350MW超临界机组：350MW负荷工况（质量流速较低、阻力较小、壁温偏差较大）屏再壁温中过2壁温高过壁温屏再壁温570590610中过2壁温520530高过壁温560570580490510530550570490500510530540550560450470900510152025303540470480051015202530354051052005101520