董瀟杰

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐是一種采用潔凈燃燒技術(shù)的新型鍋爐，具有燃燒效率高和低污染的典型特點(diǎn)，在吸取其它循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成。目前，高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器都采用常規(guī)布置方式，高溫過(guò)熱器上部受熱面的材料由于其價(jià)格昂貴、加工工藝復(fù)雜，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)較高。為此，提出了高溫過(guò)熱器的優(yōu)化布置方案，該文就循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 高溫過(guò)熱器 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0070-02

近幾年來(lái)，我國(guó)中參數(shù)（中壓、次高壓）的循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)有百余臺(tái)循環(huán)流化床已投運(yùn)或正在制造和安裝中，并有逐步增加的趨勢(shì)。汽溫是鍋爐主要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)常規(guī)燃燒方式的鍋爐汽溫控制已有多年的研究，如何防止過(guò)熱器超溫和局部超溫都有措施。盡管如此我國(guó)電站鍋爐過(guò)熱器事故仍占不小的比例，過(guò)熱器超溫現(xiàn)象還很普遍，其次因熱偏差引起的局部超溫也常有發(fā)生。因此目前對(duì)汽溫的控制還需進(jìn)一步深入的研究。循環(huán)流化床由于燃燒方式具有特殊性，影響過(guò)熱器汽溫的因素較一般燃燒方式的鍋爐復(fù)雜。這些特殊因素多影響過(guò)熱器的溫度，而且影響較大，本文針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 鍋爐概況和鍋爐主要參數(shù)

本鍋爐是四川鍋爐廠生產(chǎn)的高溫、高壓蒸汽鍋爐。采用水冷旋風(fēng)分離器，爐膛為膜式和屏式水冷壁結(jié)構(gòu)，過(guò)熱器分屏式過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器，低溫過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器中間設(shè)有一級(jí)噴水減溫器，屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器中間設(shè)有二級(jí)噴水減溫器，尾部設(shè)有省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。

1.1 鍋爐概況

見(jiàn)表1。

1.2 鍋爐主要參數(shù)

見(jiàn)表2。

2 過(guò)熱器及減溫器系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

過(guò)熱器分為低溫段過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和高溫段過(guò)熱器及兩級(jí)噴水減溫系統(tǒng)組成。低溫段過(guò)熱器采用Ф32×5、材質(zhì)為20G和12Cr1MOV光管，錯(cuò)列布置，過(guò)熱蒸汽從低過(guò)出來(lái)通過(guò)一級(jí)噴水減溫后進(jìn)入布置在爐膛前上方的屏式過(guò)熱器，一級(jí)減溫器連接于低過(guò)和屏過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ273×28，材質(zhì)為20G的管子制作；屏式過(guò)熱器由膜式壁構(gòu)成，管子規(guī)格為Ф42×6，材質(zhì)為12Cr1MOV，共四屏，蒸汽由下向上運(yùn)動(dòng)，在爐頂經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器，二級(jí)減溫器連接于屏過(guò)和高過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ325×31，材質(zhì)為12Cr1MoV的管子制作。高溫過(guò)熱器為雙管圈順列布置，管子規(guī)格為Ф38×5.5，材質(zhì)為12Cr1MOV，采用較低煙速，在前排加蓋1Cr20Ni14Si2的防磨蓋板，蒸汽加熱到額定參數(shù)后經(jīng)連接管引入集汽箱。

2.2 蒸汽流程

汽包→蒸汽引出管→低溫段過(guò)熱器→一級(jí)噴水減溫器→屏式過(guò)熱器→二級(jí)噴水減溫器→高溫段過(guò)熱器→集汽聯(lián)箱→鍋爐主汽門(mén)→蒸汽隔離閥→汽輪機(jī)。

飽和水和飽和蒸汽混合物在汽包內(nèi)經(jīng)汽水分離裝置分離后，飽和蒸汽通過(guò)汽包蒸汽引出管進(jìn)入到位于尾部豎井中的低溫過(guò)熱器進(jìn)一步加熱，由入口317 ℃加熱至出口368 ℃后，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴水減溫器減溫，溫度由368 ℃約降至約為363 ℃，再通過(guò)布置在爐膛上部的屏式過(guò)熱器，由363 ℃加熱至出口溫度425 ℃，再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器調(diào)解后溫度約降為418 ℃，再進(jìn)入高溫過(guò)熱器，由入口溫度約為418 ℃加熱至540 ℃，加熱到額定參數(shù)540 ℃后進(jìn)入集汽聯(lián)箱，最后從主汽閥至主蒸汽管道。

3 過(guò)熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱汽溫受多種因素的影響，且變化幅度可能很大，為保證過(guò)熱器的安全和達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)重視的問(wèn)題：

3.1 適當(dāng)修正傳熱系數(shù)

目前普遍存在過(guò)熱的汽溫實(shí)測(cè)值大于設(shè)計(jì)值問(wèn)題，這主要是由于過(guò)熱器的傳熱系數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)偏小，受熱面偏多而引起的。故應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)熱器時(shí)修合理正傳熱系數(shù)。

3.2 控制燃煤的粒度

如上所述，燃煤粒度的大小會(huì)影響風(fēng)量、揚(yáng)折率、飛灰的濃度和粒度、燃燒份額、分離器效率等，所以保證合格的燃煤的粒度對(duì)控制過(guò)熱汽溫十分重要。如某電廠選用混煤，雖然燃煤平均粒度以僅為1.04MM，但仍含有大的煤粒，加上大風(fēng)量運(yùn)行等其他因素，結(jié)果使減溫噴水量大大增加。

3.3 應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)燃燒份額的手段

密相區(qū)內(nèi)燃燒份額的變化對(duì)鍋爐負(fù)荷、密相區(qū)煙氣溫度和稀相區(qū)出口煙氣溫度均有較大的影響，因此對(duì)汽溫也有較大的影響。但在設(shè)計(jì)中，燃燒份額是一個(gè)憑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估取的數(shù)值，由于影響因素多而復(fù)雜，其取值只能是粗略的。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一些措施來(lái)調(diào)節(jié)燃燒份額。如采用負(fù)壓給煤并在落煤口處設(shè)置播煤風(fēng)口，播煤風(fēng)道上安設(shè)調(diào)節(jié)閥，這樣可根據(jù)運(yùn)行工況通過(guò)改變播煤風(fēng)量的大小和進(jìn)風(fēng)口的角度，在一定的落圍內(nèi)改變?nèi)紵蓊~的大小，盡可能與設(shè)計(jì)值保持一致，避免因燃燒份額的改變而引起較大的汽溫變化。

3.4 采用低倍率循環(huán)

在循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中，分離器的效率與循環(huán)倍率緊密相關(guān)。分離器效率決定了循環(huán)倍率。當(dāng)循環(huán)倍率較低時(shí)，分離器效率的變化對(duì)循環(huán)倍率的影響不大。當(dāng)分離器效率較高時(shí)，分離器效率的少許變化便會(huì)引起循環(huán)倍率的很大變化。低倍率循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率一般在3-10之間（相當(dāng)于分離器效率為70-90）可引起飛灰濃度成幾倍的變化。在高倍率循環(huán)流化床鍋爐中，分離器效率的變化對(duì)飛灰濃度的影響更大。因此采用低倍率循環(huán)容易控制汽溫。

3.5 尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算

循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算中，吸熱不均勻系數(shù)的選取在國(guó)內(nèi)爭(zhēng)議較大。國(guó)內(nèi)普遍使用前蘇聯(lián)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煤粉爐尾部煙道過(guò)熱器吸熱不均勻系數(shù)取1.3。但是，由于沒(méi)有煤粉爐爐膛煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響，循環(huán)流化床鍋爐吸熱不均勻系數(shù)應(yīng)比煤粉爐小。國(guó)外大型循環(huán)流化床鍋爐制造公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，吸熱不均勻系數(shù)大多取1.l-1.2。蒸汽側(cè)流體動(dòng)力不均勻系數(shù)按 0.95計(jì)算。

3.6 避免大風(fēng)量運(yùn)行

目前在流化床鍋爐中，由于原煤粒度大的已超過(guò)8～10mm的規(guī)定值，為防止粗顆粒煤沉底而引發(fā)事故，通常用大風(fēng)量運(yùn)行，不僅在額定負(fù)荷下風(fēng)門(mén)全開(kāi)，而且在低負(fù)荷時(shí)也不關(guān)小風(fēng)門(mén)，這種大風(fēng)量的運(yùn)行方式不僅能引起煙量，煙溫的變化，還會(huì)因大風(fēng)量而造成揚(yáng)折量增大，密相區(qū)的燃燒份額減小，飛灰濃度增大等變化，影響到汽溫的增高。因此，運(yùn)行中操作風(fēng)量應(yīng)適當(dāng)，以避免鍋爐效率的降低和汽溫的升高。

3.7 增大調(diào)溫能力

循環(huán)流化床鍋爐減溫器的減溫能力應(yīng)比常規(guī)鍋爐大，過(guò)熱器減溫焓的選取值應(yīng)比設(shè)計(jì)推薦值低些，以增強(qiáng)多種因素對(duì)汽溫影響的適應(yīng)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

1）高溫過(guò)熱器常規(guī)布置使高溫過(guò)熱器上部受熱面不得不使用價(jià)格極昂貴、加工工藝非常復(fù)雜的SA213-T9l材料，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)大大增加。

2）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案比常規(guī)布置方案更加經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化布置方案高溫過(guò)熱器受熱面價(jià)格僅為常規(guī)布置方案的80%。

3）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案不存在布置困難，運(yùn)行的安全性也沒(méi)有問(wèn)題。因此，優(yōu)化布置方案應(yīng)在高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的布置中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃湘，徐敏.白馬電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐熱控系統(tǒng)評(píng)述[J].電力建設(shè)，2009（8）：52-53.

[2] 譚立娟，陳軍.同屏熱偏差理論在高溫過(guò)熱器上的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（8）：17-19.

[3] 趙緒國(guó).220t/h循環(huán)流化床鍋爐的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自化，2007（2）：25-27.endprint

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐是一種采用潔凈燃燒技術(shù)的新型鍋爐，具有燃燒效率高和低污染的典型特點(diǎn)，在吸取其它循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成。目前，高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器都采用常規(guī)布置方式，高溫過(guò)熱器上部受熱面的材料由于其價(jià)格昂貴、加工工藝復(fù)雜，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)較高。為此，提出了高溫過(guò)熱器的優(yōu)化布置方案，該文就循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 高溫過(guò)熱器 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0070-02

近幾年來(lái)，我國(guó)中參數(shù)（中壓、次高壓）的循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)有百余臺(tái)循環(huán)流化床已投運(yùn)或正在制造和安裝中，并有逐步增加的趨勢(shì)。汽溫是鍋爐主要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)常規(guī)燃燒方式的鍋爐汽溫控制已有多年的研究，如何防止過(guò)熱器超溫和局部超溫都有措施。盡管如此我國(guó)電站鍋爐過(guò)熱器事故仍占不小的比例，過(guò)熱器超溫現(xiàn)象還很普遍，其次因熱偏差引起的局部超溫也常有發(fā)生。因此目前對(duì)汽溫的控制還需進(jìn)一步深入的研究。循環(huán)流化床由于燃燒方式具有特殊性，影響過(guò)熱器汽溫的因素較一般燃燒方式的鍋爐復(fù)雜。這些特殊因素多影響過(guò)熱器的溫度，而且影響較大，本文針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 鍋爐概況和鍋爐主要參數(shù)

本鍋爐是四川鍋爐廠生產(chǎn)的高溫、高壓蒸汽鍋爐。采用水冷旋風(fēng)分離器，爐膛為膜式和屏式水冷壁結(jié)構(gòu)，過(guò)熱器分屏式過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器，低溫過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器中間設(shè)有一級(jí)噴水減溫器，屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器中間設(shè)有二級(jí)噴水減溫器，尾部設(shè)有省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。

1.1 鍋爐概況

見(jiàn)表1。

1.2 鍋爐主要參數(shù)

見(jiàn)表2。

2 過(guò)熱器及減溫器系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

過(guò)熱器分為低溫段過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和高溫段過(guò)熱器及兩級(jí)噴水減溫系統(tǒng)組成。低溫段過(guò)熱器采用Ф32×5、材質(zhì)為20G和12Cr1MOV光管，錯(cuò)列布置，過(guò)熱蒸汽從低過(guò)出來(lái)通過(guò)一級(jí)噴水減溫后進(jìn)入布置在爐膛前上方的屏式過(guò)熱器，一級(jí)減溫器連接于低過(guò)和屏過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ273×28，材質(zhì)為20G的管子制作；屏式過(guò)熱器由膜式壁構(gòu)成，管子規(guī)格為Ф42×6，材質(zhì)為12Cr1MOV，共四屏，蒸汽由下向上運(yùn)動(dòng)，在爐頂經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器，二級(jí)減溫器連接于屏過(guò)和高過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ325×31，材質(zhì)為12Cr1MoV的管子制作。高溫過(guò)熱器為雙管圈順列布置，管子規(guī)格為Ф38×5.5，材質(zhì)為12Cr1MOV，采用較低煙速，在前排加蓋1Cr20Ni14Si2的防磨蓋板，蒸汽加熱到額定參數(shù)后經(jīng)連接管引入集汽箱。

2.2 蒸汽流程

汽包→蒸汽引出管→低溫段過(guò)熱器→一級(jí)噴水減溫器→屏式過(guò)熱器→二級(jí)噴水減溫器→高溫段過(guò)熱器→集汽聯(lián)箱→鍋爐主汽門(mén)→蒸汽隔離閥→汽輪機(jī)。

飽和水和飽和蒸汽混合物在汽包內(nèi)經(jīng)汽水分離裝置分離后，飽和蒸汽通過(guò)汽包蒸汽引出管進(jìn)入到位于尾部豎井中的低溫過(guò)熱器進(jìn)一步加熱，由入口317 ℃加熱至出口368 ℃后，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴水減溫器減溫，溫度由368 ℃約降至約為363 ℃，再通過(guò)布置在爐膛上部的屏式過(guò)熱器，由363 ℃加熱至出口溫度425 ℃，再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器調(diào)解后溫度約降為418 ℃，再進(jìn)入高溫過(guò)熱器，由入口溫度約為418 ℃加熱至540 ℃，加熱到額定參數(shù)540 ℃后進(jìn)入集汽聯(lián)箱，最后從主汽閥至主蒸汽管道。

3 過(guò)熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱汽溫受多種因素的影響，且變化幅度可能很大，為保證過(guò)熱器的安全和達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)重視的問(wèn)題：

3.1 適當(dāng)修正傳熱系數(shù)

目前普遍存在過(guò)熱的汽溫實(shí)測(cè)值大于設(shè)計(jì)值問(wèn)題，這主要是由于過(guò)熱器的傳熱系數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)偏小，受熱面偏多而引起的。故應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)熱器時(shí)修合理正傳熱系數(shù)。

3.2 控制燃煤的粒度

如上所述，燃煤粒度的大小會(huì)影響風(fēng)量、揚(yáng)折率、飛灰的濃度和粒度、燃燒份額、分離器效率等，所以保證合格的燃煤的粒度對(duì)控制過(guò)熱汽溫十分重要。如某電廠選用混煤，雖然燃煤平均粒度以僅為1.04MM，但仍含有大的煤粒，加上大風(fēng)量運(yùn)行等其他因素，結(jié)果使減溫噴水量大大增加。

3.3 應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)燃燒份額的手段

密相區(qū)內(nèi)燃燒份額的變化對(duì)鍋爐負(fù)荷、密相區(qū)煙氣溫度和稀相區(qū)出口煙氣溫度均有較大的影響，因此對(duì)汽溫也有較大的影響。但在設(shè)計(jì)中，燃燒份額是一個(gè)憑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估取的數(shù)值，由于影響因素多而復(fù)雜，其取值只能是粗略的。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一些措施來(lái)調(diào)節(jié)燃燒份額。如采用負(fù)壓給煤并在落煤口處設(shè)置播煤風(fēng)口，播煤風(fēng)道上安設(shè)調(diào)節(jié)閥，這樣可根據(jù)運(yùn)行工況通過(guò)改變播煤風(fēng)量的大小和進(jìn)風(fēng)口的角度，在一定的落圍內(nèi)改變?nèi)紵蓊~的大小，盡可能與設(shè)計(jì)值保持一致，避免因燃燒份額的改變而引起較大的汽溫變化。

3.4 采用低倍率循環(huán)

在循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中，分離器的效率與循環(huán)倍率緊密相關(guān)。分離器效率決定了循環(huán)倍率。當(dāng)循環(huán)倍率較低時(shí)，分離器效率的變化對(duì)循環(huán)倍率的影響不大。當(dāng)分離器效率較高時(shí)，分離器效率的少許變化便會(huì)引起循環(huán)倍率的很大變化。低倍率循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率一般在3-10之間（相當(dāng)于分離器效率為70-90）可引起飛灰濃度成幾倍的變化。在高倍率循環(huán)流化床鍋爐中，分離器效率的變化對(duì)飛灰濃度的影響更大。因此采用低倍率循環(huán)容易控制汽溫。

3.5 尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算

循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算中，吸熱不均勻系數(shù)的選取在國(guó)內(nèi)爭(zhēng)議較大。國(guó)內(nèi)普遍使用前蘇聯(lián)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煤粉爐尾部煙道過(guò)熱器吸熱不均勻系數(shù)取1.3。但是，由于沒(méi)有煤粉爐爐膛煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響，循環(huán)流化床鍋爐吸熱不均勻系數(shù)應(yīng)比煤粉爐小。國(guó)外大型循環(huán)流化床鍋爐制造公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，吸熱不均勻系數(shù)大多取1.l-1.2。蒸汽側(cè)流體動(dòng)力不均勻系數(shù)按 0.95計(jì)算。

3.6 避免大風(fēng)量運(yùn)行

目前在流化床鍋爐中，由于原煤粒度大的已超過(guò)8～10mm的規(guī)定值，為防止粗顆粒煤沉底而引發(fā)事故，通常用大風(fēng)量運(yùn)行，不僅在額定負(fù)荷下風(fēng)門(mén)全開(kāi)，而且在低負(fù)荷時(shí)也不關(guān)小風(fēng)門(mén)，這種大風(fēng)量的運(yùn)行方式不僅能引起煙量，煙溫的變化，還會(huì)因大風(fēng)量而造成揚(yáng)折量增大，密相區(qū)的燃燒份額減小，飛灰濃度增大等變化，影響到汽溫的增高。因此，運(yùn)行中操作風(fēng)量應(yīng)適當(dāng)，以避免鍋爐效率的降低和汽溫的升高。

3.7 增大調(diào)溫能力

循環(huán)流化床鍋爐減溫器的減溫能力應(yīng)比常規(guī)鍋爐大，過(guò)熱器減溫焓的選取值應(yīng)比設(shè)計(jì)推薦值低些，以增強(qiáng)多種因素對(duì)汽溫影響的適應(yīng)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

1）高溫過(guò)熱器常規(guī)布置使高溫過(guò)熱器上部受熱面不得不使用價(jià)格極昂貴、加工工藝非常復(fù)雜的SA213-T9l材料，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)大大增加。

2）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案比常規(guī)布置方案更加經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化布置方案高溫過(guò)熱器受熱面價(jià)格僅為常規(guī)布置方案的80%。

3）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案不存在布置困難，運(yùn)行的安全性也沒(méi)有問(wèn)題。因此，優(yōu)化布置方案應(yīng)在高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的布置中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃湘，徐敏.白馬電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐熱控系統(tǒng)評(píng)述[J].電力建設(shè)，2009（8）：52-53.

[2] 譚立娟，陳軍.同屏熱偏差理論在高溫過(guò)熱器上的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（8）：17-19.

[3] 趙緒國(guó).220t/h循環(huán)流化床鍋爐的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自化，2007（2）：25-27.endprint

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐是一種采用潔凈燃燒技術(shù)的新型鍋爐，具有燃燒效率高和低污染的典型特點(diǎn)，在吸取其它循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成。目前，高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器都采用常規(guī)布置方式，高溫過(guò)熱器上部受熱面的材料由于其價(jià)格昂貴、加工工藝復(fù)雜，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)較高。為此，提出了高溫過(guò)熱器的優(yōu)化布置方案，該文就循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 高溫過(guò)熱器 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0070-02

近幾年來(lái)，我國(guó)中參數(shù)（中壓、次高壓）的循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)有百余臺(tái)循環(huán)流化床已投運(yùn)或正在制造和安裝中，并有逐步增加的趨勢(shì)。汽溫是鍋爐主要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)常規(guī)燃燒方式的鍋爐汽溫控制已有多年的研究，如何防止過(guò)熱器超溫和局部超溫都有措施。盡管如此我國(guó)電站鍋爐過(guò)熱器事故仍占不小的比例，過(guò)熱器超溫現(xiàn)象還很普遍，其次因熱偏差引起的局部超溫也常有發(fā)生。因此目前對(duì)汽溫的控制還需進(jìn)一步深入的研究。循環(huán)流化床由于燃燒方式具有特殊性，影響過(guò)熱器汽溫的因素較一般燃燒方式的鍋爐復(fù)雜。這些特殊因素多影響過(guò)熱器的溫度，而且影響較大，本文針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 鍋爐概況和鍋爐主要參數(shù)

本鍋爐是四川鍋爐廠生產(chǎn)的高溫、高壓蒸汽鍋爐。采用水冷旋風(fēng)分離器，爐膛為膜式和屏式水冷壁結(jié)構(gòu)，過(guò)熱器分屏式過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器，低溫過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器中間設(shè)有一級(jí)噴水減溫器，屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器中間設(shè)有二級(jí)噴水減溫器，尾部設(shè)有省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。

1.1 鍋爐概況

見(jiàn)表1。

1.2 鍋爐主要參數(shù)

見(jiàn)表2。

2 過(guò)熱器及減溫器系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

過(guò)熱器分為低溫段過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和高溫段過(guò)熱器及兩級(jí)噴水減溫系統(tǒng)組成。低溫段過(guò)熱器采用Ф32×5、材質(zhì)為20G和12Cr1MOV光管，錯(cuò)列布置，過(guò)熱蒸汽從低過(guò)出來(lái)通過(guò)一級(jí)噴水減溫后進(jìn)入布置在爐膛前上方的屏式過(guò)熱器，一級(jí)減溫器連接于低過(guò)和屏過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ273×28，材質(zhì)為20G的管子制作；屏式過(guò)熱器由膜式壁構(gòu)成，管子規(guī)格為Ф42×6，材質(zhì)為12Cr1MOV，共四屏，蒸汽由下向上運(yùn)動(dòng)，在爐頂經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器，二級(jí)減溫器連接于屏過(guò)和高過(guò)之間，是采用規(guī)格Φ325×31，材質(zhì)為12Cr1MoV的管子制作。高溫過(guò)熱器為雙管圈順列布置，管子規(guī)格為Ф38×5.5，材質(zhì)為12Cr1MOV，采用較低煙速，在前排加蓋1Cr20Ni14Si2的防磨蓋板，蒸汽加熱到額定參數(shù)后經(jīng)連接管引入集汽箱。

2.2 蒸汽流程

汽包→蒸汽引出管→低溫段過(guò)熱器→一級(jí)噴水減溫器→屏式過(guò)熱器→二級(jí)噴水減溫器→高溫段過(guò)熱器→集汽聯(lián)箱→鍋爐主汽門(mén)→蒸汽隔離閥→汽輪機(jī)。

飽和水和飽和蒸汽混合物在汽包內(nèi)經(jīng)汽水分離裝置分離后，飽和蒸汽通過(guò)汽包蒸汽引出管進(jìn)入到位于尾部豎井中的低溫過(guò)熱器進(jìn)一步加熱，由入口317 ℃加熱至出口368 ℃后，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴水減溫器減溫，溫度由368 ℃約降至約為363 ℃，再通過(guò)布置在爐膛上部的屏式過(guò)熱器，由363 ℃加熱至出口溫度425 ℃，再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器調(diào)解后溫度約降為418 ℃，再進(jìn)入高溫過(guò)熱器，由入口溫度約為418 ℃加熱至540 ℃，加熱到額定參數(shù)540 ℃后進(jìn)入集汽聯(lián)箱，最后從主汽閥至主蒸汽管道。

3 過(guò)熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱汽溫受多種因素的影響，且變化幅度可能很大，為保證過(guò)熱器的安全和達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)重視的問(wèn)題：

3.1 適當(dāng)修正傳熱系數(shù)

目前普遍存在過(guò)熱的汽溫實(shí)測(cè)值大于設(shè)計(jì)值問(wèn)題，這主要是由于過(guò)熱器的傳熱系數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)偏小，受熱面偏多而引起的。故應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)熱器時(shí)修合理正傳熱系數(shù)。

3.2 控制燃煤的粒度

如上所述，燃煤粒度的大小會(huì)影響風(fēng)量、揚(yáng)折率、飛灰的濃度和粒度、燃燒份額、分離器效率等，所以保證合格的燃煤的粒度對(duì)控制過(guò)熱汽溫十分重要。如某電廠選用混煤，雖然燃煤平均粒度以僅為1.04MM，但仍含有大的煤粒，加上大風(fēng)量運(yùn)行等其他因素，結(jié)果使減溫噴水量大大增加。

3.3 應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)燃燒份額的手段

密相區(qū)內(nèi)燃燒份額的變化對(duì)鍋爐負(fù)荷、密相區(qū)煙氣溫度和稀相區(qū)出口煙氣溫度均有較大的影響，因此對(duì)汽溫也有較大的影響。但在設(shè)計(jì)中，燃燒份額是一個(gè)憑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估取的數(shù)值，由于影響因素多而復(fù)雜，其取值只能是粗略的。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一些措施來(lái)調(diào)節(jié)燃燒份額。如采用負(fù)壓給煤并在落煤口處設(shè)置播煤風(fēng)口，播煤風(fēng)道上安設(shè)調(diào)節(jié)閥，這樣可根據(jù)運(yùn)行工況通過(guò)改變播煤風(fēng)量的大小和進(jìn)風(fēng)口的角度，在一定的落圍內(nèi)改變?nèi)紵蓊~的大小，盡可能與設(shè)計(jì)值保持一致，避免因燃燒份額的改變而引起較大的汽溫變化。

3.4 采用低倍率循環(huán)

在循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中，分離器的效率與循環(huán)倍率緊密相關(guān)。分離器效率決定了循環(huán)倍率。當(dāng)循環(huán)倍率較低時(shí)，分離器效率的變化對(duì)循環(huán)倍率的影響不大。當(dāng)分離器效率較高時(shí)，分離器效率的少許變化便會(huì)引起循環(huán)倍率的很大變化。低倍率循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率一般在3-10之間（相當(dāng)于分離器效率為70-90）可引起飛灰濃度成幾倍的變化。在高倍率循環(huán)流化床鍋爐中，分離器效率的變化對(duì)飛灰濃度的影響更大。因此采用低倍率循環(huán)容易控制汽溫。

3.5 尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算

循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道過(guò)熱器壁溫計(jì)算中，吸熱不均勻系數(shù)的選取在國(guó)內(nèi)爭(zhēng)議較大。國(guó)內(nèi)普遍使用前蘇聯(lián)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煤粉爐尾部煙道過(guò)熱器吸熱不均勻系數(shù)取1.3。但是，由于沒(méi)有煤粉爐爐膛煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響，循環(huán)流化床鍋爐吸熱不均勻系數(shù)應(yīng)比煤粉爐小。國(guó)外大型循環(huán)流化床鍋爐制造公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，吸熱不均勻系數(shù)大多取1.l-1.2。蒸汽側(cè)流體動(dòng)力不均勻系數(shù)按 0.95計(jì)算。

3.6 避免大風(fēng)量運(yùn)行

目前在流化床鍋爐中，由于原煤粒度大的已超過(guò)8～10mm的規(guī)定值，為防止粗顆粒煤沉底而引發(fā)事故，通常用大風(fēng)量運(yùn)行，不僅在額定負(fù)荷下風(fēng)門(mén)全開(kāi)，而且在低負(fù)荷時(shí)也不關(guān)小風(fēng)門(mén)，這種大風(fēng)量的運(yùn)行方式不僅能引起煙量，煙溫的變化，還會(huì)因大風(fēng)量而造成揚(yáng)折量增大，密相區(qū)的燃燒份額減小，飛灰濃度增大等變化，影響到汽溫的增高。因此，運(yùn)行中操作風(fēng)量應(yīng)適當(dāng)，以避免鍋爐效率的降低和汽溫的升高。

3.7 增大調(diào)溫能力

循環(huán)流化床鍋爐減溫器的減溫能力應(yīng)比常規(guī)鍋爐大，過(guò)熱器減溫焓的選取值應(yīng)比設(shè)計(jì)推薦值低些，以增強(qiáng)多種因素對(duì)汽溫影響的適應(yīng)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

1）高溫過(guò)熱器常規(guī)布置使高溫過(guò)熱器上部受熱面不得不使用價(jià)格極昂貴、加工工藝非常復(fù)雜的SA213-T9l材料，使高溫過(guò)熱器的造價(jià)大大增加。

2）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案比常規(guī)布置方案更加經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化布置方案高溫過(guò)熱器受熱面價(jià)格僅為常規(guī)布置方案的80%。

3）高溫過(guò)熱器優(yōu)化布置方案不存在布置困難，運(yùn)行的安全性也沒(méi)有問(wèn)題。因此，優(yōu)化布置方案應(yīng)在高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐高溫過(guò)熱器的布置中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃湘，徐敏.白馬電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐熱控系統(tǒng)評(píng)述[J].電力建設(shè)，2009（8）：52-53.

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