DHX10-1.3-WⅡ卧式循环流化床锅炉的研制

范琳

（福建省锅炉压力容器检验研究院 福建福州 350003）

1 概述

卧式循环流化床蒸汽锅炉是综合各种循环流化床锅炉和蒸汽锅炉的特点，在国内外现有炉型的基础上，综合多项先进技术，开发研制的新型卧式循环流化床锅炉［1］。它具有结构简单合理、运行安全可靠、出力足、漏风量小、热效率和燃烧效率高、环保效果好、运行简便、可维修性能好等特点。它采用了串连三通道、两级物料分离循环结构，改变了传统循环流化床的立式、一级循环的结构；能够有效减小锅炉高度，降低对厂房建设高度的要求，有利于循环流化床锅炉的小型化和降低成本的实现。本锅炉也很好的解决了链条锅炉效率低、重污染的缺点。

本锅炉针对的燃料是Ⅱ类无烟煤。锅炉为室内布置，自然循环单锅筒锅炉，采用Ⅱ型布置，炉膛及尾部烟道全部支承结构。省煤器为一组螺旋翅片管省煤器，空气预热器为上下两级布置。锅炉安全稳定运行的工况范围30%～110%。

2 锅炉规范

2.1 锅炉参数

额定蒸发量：10 t；额定压力：1.3 MPa；给水温度：104 ℃；饱和蒸汽温度：195℃；排烟温度：149℃；排烟过量空气系数：1.35；设计热效率：≥86%；燃料消耗量：1 292 kg/h；计算燃料消耗量：1 253 kg/h。

2.2 受热面积

水冷壁管：119.61 m2；省煤器：166.05 m2；空气预热器：100.7 m2。

2.3 燃料特性

Car=54.65% ；Har=2.43%；Oar=4.24%；Nar=1.08%；Sar=0.3%；Aar=29.34%；Mar=7.96%；Qnet，ar=21 038 kJ/kg。

2.4 主要尺寸

蒸汽出口标高：11 555 mm；锅炉宽度（左右两柱中心距）：2 780 mm；锅炉深度（不包括平台楼梯）：7 705 mm；锅炉最大宽度（包括平台楼梯）：5 200 mm；锅炉最大深度（包括平台楼梯）：8 980 mm。

2.5 锅炉设计执行的相关标准

（1）《特种设备安全监察条例》；

（2）《蒸汽锅炉安全技术监察规程》；

（3）JB/T 10094—2002《工业锅炉通用技术条件》；

（4）GB/T 9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》；

（5）《层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法》；

（6）TSG G002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》。

3 结构简介

3.1 汽水系统

汽水系统包括：水冷系统、省煤器、锅筒及锅内装置、下降管、汽水引出管。

3.1.1 水冷系统

炉膛整体的宽度为2 170 mm，整体深度为3 600 mm。炉膛的四壁均由膜式水冷壁组成，膜式壁管子规格为φ42×4，材质为 GB3087—2008/20，节距90 mm，扁钢的规格为 5×48。集箱为φ219×8钢管，材质为 GB3087—2008/20，主燃室后水冷屏、副燃室后水冷屏位于整个炉膛中部，将炉膛分为三个通道：主燃室、副燃室和燃尽室。

3.1.2 省煤器

省煤器为1组，全部为螺旋翅片管钢管省煤器。钢管省煤器的管子规格为φ32×3，材质为 GB3087—2008/20，省煤器的管子采用错列布置，蛇形管横向节距100 mm，纵向节距100 mm。 集箱的规格均为φ159×6，材料为GB3087—2008/20。

3.1.3 锅筒及锅内装置

锅筒内径φ1 000 mm，壁厚12 mm，筒身长度为3 900 mm，总长约4 500 mm。筒身由钢板卷成，椭圆封头由钢板冲压而成，筒身和封头材质为GB713—2008/Q245R。

锅筒运行时，锅筒正常水位在锅筒中心线下50mm，允许水位在0水位±50 mm范围内波动。

锅筒与水冷壁管、汽水连接管、蒸汽引出管、下降管均采用焊接结构，锅筒由支座承于顶梁上。

锅筒内装有分离装置，蒸汽经过汽水分离装置分离后通过1根蒸汽引出管引出。省煤器引出管用1根φ57×3.5的管子直接引入锅筒下部的配水母管，沿锅筒全长均匀布置。锅筒内装有连续排污管、挡水装置、磷酸盐加药等装置。

3.1.4 下降管及导管

下降管：φ219×8， 导管：φ32×3、φ57×3.5、φ70×3.5、φ89×4.5、φ108×4.5，材料均为 GB3087—2008/20。

3.1.5 给水要求

锅炉给水及炉水的品质应符合 《工业锅炉水质》（GB/T1576—2008）的要求。

表1 水质标准

3.2 燃烧系统

3.2.1 配套设备

给煤系统：自煤仓进入给料机，通过溜煤管和播煤风将煤及时准确地送入炉内，其输送量连续可调，调节灵敏可靠，输送过程中保证密封，并具有防回火结构。

3.2.2 燃烧室

燃烧室包括主燃室、副燃室和燃尽室（四周由膜式水冷壁构成，中间由水冷屏分割）。主燃室包括密相区及悬浮段，密相区内设防磨绝热内衬。主燃室深度为1 440 mm，副燃室深度为1 170 mm，燃尽室深度为990 mm，宽度均为2 170 mm。

3.2.3 旋风分离器

旋风分离器布置于炉膛出口和尾部竖井之间，共1个。分离器外壳用6 mm厚的Q235-A钢板制成，内设防磨内衬及保温。中心筒筒体用6 mm厚的0Cr25Ni20不锈钢板制成。分离器内径为φ1 200 mm，分离器效率为90%～95%，额定负荷时工作温度约为665℃，阻力约为1 900 Pa。

3.2.4 回送装置

旋风分离器及副燃室燃尽室下落灰斗处，通过连接管与其回送装置相连，循环灰经回送装置送回炉膛参与再循环。

3.2.5 点火方式

点火方式采用床上点火。

3.2.6 空气预热器

空气预热器为二级布置。一级和二级管箱是φ50×1.5的钢管制成立式管箱，每组管箱由2只管箱组成。烟气在管内纵向冲刷，空气在管外横向冲刷，在管箱的入口处还装有防磨套管。

3.3 烟风系统

3.3.1 配套设备

锅炉按平衡通风方式运行，一次风与二次风从不同的部位鼓入燃烧室，排烟靠引风机抽出。因此，锅炉需配套鼓风机和引风机。用户可根据实际情况布置鼓风机和引风机。

3.3.2 一次风箱及布风装置

一次风箱由Q235-A的钢板焊接而成。风箱上面接布风板，布风板上布置了ZG30Cr26Ni5的风帽管和ZG30Cr24Ni7Si2N耐热铸钢风帽。一次风从鼓风机进入一次风箱，通过这些风帽喷入浓相床，从而保证床内的均匀流化和正常燃烧。另外，在布风板上还设有1个φ133×5的排渣管。

3.3.3 二次风装置

二次风集箱有2个，分别布置在主燃室前后墙，在水冷壁上标高3 150 mm，2处风集箱上都接有一排规格为50×30的长方形导向管，使二次风沿炉膛深度方向成一定角度前后均匀分配，通过二次风喷口将二次风射入燃烧室以提供完全燃烧所需的富氧空气。

3.4 固定支撑系统

3.4.1 刚性梁

为了保证燃烧室具有一定的承压能力，在四周膜式水冷壁的外侧设置了刚性梁。通过刚性梁的加固使前部炉膛形成一个整体的刚性吊筐结构。

3.4.2 钢架及平台楼梯

锅炉炉膛部分的支撑形式为：主燃室由钢架下部横梁支撑，副燃室和燃尽室由钢架立柱支撑，尾部锅炉钢架为桁架式。采用四根型钢主立柱支撑旋风分离器、省煤器及空气预热器的重量，按抗七度地震设计，柱脚与钢筋混凝土基础固接。

凡属操作、检修、测试门孔处及连通道均设有平台和楼梯，平台及楼梯踏板采用栅格板结构。

3.5 本体管路及附件

本锅炉范围内所配备的管路及附件：锅筒上装有安全阀、双色水位计、电接点水位计、平衡容器、压力表；省煤器进出口集箱上装有温度计（可现场读取给水温度）；锅炉给水可通过电动调节阀进行调节，且前装有压力表；部分顶部集箱装有排气阀门；锅炉本体各回路下部集箱装有排污阀门。

3.6 内衬及保温系统

3.6.1 燃烧室内衬

在燃烧室密相区水冷壁的内侧装有耐火材料，耐火材料的作用是保证燃烧的正常流化，防止水冷壁管磨损及保证燃烧所需的温度。因此对耐火材料除要具有一定的抗磨性和寿命外，还要求具有一定的导热系数。布风板上设有保温材料及耐火材料。

3.6.2 分离器内衬

分离器内壁装有耐火材料和保温材料，具有防磨和保温作用。

3.6.3 炉墙及保温结构

本锅炉炉膛部分采用敷管炉墙，当环境温度为20℃时，炉墙外表面温度不高于50℃；锅炉尾部省煤器炉墙为护板结构，内层为耐火混凝土、外层为岩棉，且中间为保温混凝土。

3.7 安全保护

3.7.1 锅炉应具有下述连锁保护功能

（1）引风机停运时，自动切断全部送风和燃料供应；

（2）送风机停运时，自动切断全部燃料供应。

3.7.2 主燃料跳闸

锅炉运行时，如出现：①所有燃料消失；②炉膛熄火；③炉膛压力高，炉膛压力低；④汽包水位高，汽包水位低；⑤送、引风机全跳；⑥连锁跳闸等情况时，系统发出主燃料跳闸信号。

4 锅炉辅机

锅炉辅机部分主要包括：

（1）锅炉鼓风机。①一次风机：型号为9-19№8D，右180°；风量为7 991 m3/h；风压为14 862 Pa；电机功率为55 kW。②二次风机：型号为 4-72№4.5A；风量为 10 445 m3/h；风压为2581 Pa；电机功率为7.5 kW。

（2）引风机：型号为 QALY-1№14.5D；风量为 26 048 m3/h；风压为7 617 Pa；电机功率为75 kW。

（3）罗茨风机：型号为 ZG50；风量为 120 m3/h；风压为 19.6 kPa；电机功率为2.2 kW。

（4）给水泵：型号为 DG12-25×7；流量为 12.5 m3/h；扬程为175 m；电机功率为15 kW；数量为2台；合计耗电功率为169.7 kW。

5 锅炉安装注意事项

（1）锅炉本体安装技术要求按《锅炉安装工程施工及验收规范》（GB50273—2009），以及原劳动部颁发的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》中有关的规定进行。

（2）钢架、本体等主要部件，需注意安装次序。

（3）水管系统及锅炉范围内管道的固定，在安装时根据具体情况处理。

6 运行

锅炉应严格执行《蒸汽锅炉安全技术监察规程》进行运行管理和按照《锅炉运行规程》进行操作。