650t/h循环流化床锅炉的设计与运行

650t/h循环流化床锅炉的设计与运行

王尊虎宋传杰

济南锅炉集团有限公司山东济南250023

摘要：山东海化集团有限公司使用的650t/h循环流化床锅炉是由济南锅炉集团有限公司和中国科学院工程热物理研究所联合开发研制的。本文介绍了该锅炉的设计概况、技术特点和运行情况，结果表明锅炉性能稳定，可靠性好，具有较好的示范作用。

关键词：循环流化床锅炉；方案设计；运行结果

引言

济南锅炉集团有限公司与中国科学院工程热物理研究所有着长期的合作经历，联合开发的35t/h循环流化床锅炉于1988年投运，1989年通过了科技成果和产品鉴定，是国内第一台循环流化床电站锅炉。近几年来，双方合作开发的480t/h、600t/h和710t/h循环流化床锅炉技术相继转化为产品，为我公司的锅炉大型化发展奠定了坚实基础。

1650t/h循环流化床锅炉概况

1.1基本设计条件

1.1.1锅炉型式

高温高压参数、单汽包自然循环、蜗壳式高温绝热旋风分离器的循环流化床锅炉。

1.1.2锅炉主要参数

锅炉最大连续蒸发量710t/h

锅炉额定蒸发量650t/h

额定蒸汽压力9.81MPa.g

额定蒸汽温度540℃

给水温度215℃

1.1.3锅炉燃料特性

煤的入炉粒度要求：粒度范围0~10mm，50%切割粒径d50=1.5mm。

煤质成分见下表

1.2总体布置

1.2.1概述

锅炉采用单汽包自然循环、全钢架支吊结构。第一跨布置炉膛，炉膛采用全膜式水冷壁结构，在炉膛上部布置有10片过热屏和6片水冷屏。炉膛底部为水冷布风板和水冷风室。锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部风室通过布风板进入炉膛，二次风从前后墙分层进入。

第二跨布置了两个旋风分离器和返料器，分离器分离下来的循环灰通过返料器回到炉膛进行循环燃烧。

第三跨尾部竖井中依次布置高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器。

1.2.2汽水系统

锅炉给水首先进入省煤器进口集箱，经过省煤器管系，从下向上汇集到汇集集箱，经悬吊管后通过省煤器出口集箱引入汽包。

锅炉采用自然循环，汽包内的炉水通过集中下降管经分散下降管进入水冷壁的下集箱，经膜式水冷壁加热后成为汽水混合物经上集箱通过导汽管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的水进入水空间，分离出来的蒸汽从汽包顶部的蒸汽连接管引至包墙过热器，依次通过低温过热器、一级喷水减温器、屏式过热器、二级喷水减温器、高温过热器，最后将合格品质的过热蒸汽引向汽机。

1.2.3锅炉烟风系统

锅炉采用平衡通风，空气采用两级送风。一次风经升温后引入炉膛底部水冷风室，经布风板进入炉膛。二次风经升温后引到炉前的环形风箱，再经若干个支管，经喷口进入炉膛。

燃煤在炉膛内燃烧后产生烟气经旋风分离器进入竖井内对流受热面，然后经除尘系统、引风机，进入烟囱，排向大气。

1.3主要技术特点

1.3.1全膜式壁单炉膛结构，仅在炉内上方布置屏式受热面

锅炉炉膛采用全膜式壁结构，炉膛下部一个流化床，运行控制简单，避免偏流对锅炉运行造成影响。

1.3.2蜗壳式高温绝热旋风分离器

蜗壳式高温绝热旋风分离器，可有效捕捉烟气中的细小颗粒，使循环物料量得到可靠保证，满足锅炉负荷的要求；合理的流速和结构设计使分离器具有磨损轻、阻力低、可靠性好的特点；采用绝热式结构，制造安装方便，无爆管危险，保证了分离器安全可靠运行。

1.3.3U型自平衡返料器

非机械式U型自平衡返料器，料位具有自平衡能力，同时又防止烟气反窜，使物料顺利返回炉膛。

1.3.4水冷布风板等压风室

布风板由水冷壁管制成，形成膜式水冷布风板，使风室的整体热膨胀性好，易于密封，风室底部采用倾斜结构，保证风室内压力分配均匀。

1.3.5内嵌逆流柱型风帽

风帽分布均匀，阻力适当，保证物料均匀流化，防止结焦；采用优质耐热铸钢材料和独特的结构，使其耐磨性好，检修维护方便拆装，而且具有很强的防漏渣功能。

1.3.6二次风口布置技术

二次风口采用大直径、高位布置的措施，使得具有高动量的二次风能直接深入到炉膛中心位置，加强炉内的空气掺混，提高锅炉的燃烧效率，降低了NOx的生成量。

1.3.7可靠的防磨措施

循环流化床锅炉燃烧系统的循环回路内由于灰浓度较高，受热面的防磨问题尤为关键。为了保证锅炉长期稳定可靠运行，在燃烧室过渡区采取了提高卫燃带高度和使用垂直弯管避让的措施；同时在屏式受热面下部和炉膛出口区域采用带密集销钉的耐磨可塑料防磨措施；在对流受热面的前三排管子迎风面设置防磨罩等措施。

2650t/h循环流化床锅炉运行

该项目锅炉于2007年11月6日水压试验一次成功，2007年4月开始烘炉，2007年5月28日通过168小时考核运行，锅炉的各项性能指标均达到了设计要求，随后投入商业运行。

2.1锅炉运行情况介绍

锅炉自投运以来，运行稳定，燃用煤种基本与设计煤种相近。锅炉在运行负荷为634t/h时，蒸汽参数达到设计要求，过热蒸汽系统的减温喷水量为19.5t/h，过热器系统的蒸汽阻力约为1.36MPa。燃烧稳定，床下风室运行压力维持在11.55kPa左右。烟气温度分布见下表：

式中：

U—受电弓取流处接触网与回流电路间的点位差；

Umax2—短时可能出现的电压最大值；

t—时间（0.02s～1s）；

k—系数，见表1；

结合宁波供电情况（最大一次波动在DC2500V时，持续时间为120μs），将网压过压保护设置为三级，如图7所示，且将第三级保护门槛设置为DC2500V，持续周期为10ms，设置一个比IEC60850规定略小的区间进行保护。改进后的控制策略：DC2050V持续时间超过450ms时实行软件保护，DC2200V持续时间超过100ms时实行软件保护，DC2500V持续时间超过10ms时实行软件保护。控制策略图见7。

同时，在总共6列出现网压故障列车中，另外5列根据行调的“MVB复位”指示，并未造成列车清客故障，保障了列车运行的安全，而宁波2号线02017车司机未正确操作，导致清客及救援；另一方面，接触网网压波动原因可能由车辆或供电不稳引起，具体原因需进一步分析。

3结语

将更新控制策略后的软件在宁波地铁2号线02017车上进行验证，验证结果良好。将以上优化方案在宁波轨道交通2号线一期和宁波轨道交通1号线二期同步更新以改善列车的运营。

参考文献：

[1]游高祥,刘宝林.宁波2号线列车网压过高故障原因调查[J].机车电传动,2010,(05):67-69.

[2]徐国政.高压断路器原理和应用[M].北京:清华大学出版社,2000.

[3]中车株机.NBML2电气原理图.