早期国产35t/h循环流化床锅炉的改造
杨宪奎
【摘 要】二十世纪八十年代中期国内生产的循环流化床锅炉是我国第一批自行设计，制造的循环流化床锅炉。本文指出了这种早期国产循环流化床锅炉存在的问题，分析了引起这些问题的原因，提出了改造方法。通过对锅炉实施改造，达到了预期的效果，证明文中提出的改造方法是行之有效的。
【关键词】锅炉；循环流化床；缺陷；改造
The Reform of Early Home 35t/h CyclicFluidized bed boider
Yang Xian -Kui
(HnDan Design Engineering Chinacoal CO.,LTD HanDan Hebei 056031)
【Abstract】Cycle fluidized bed boider Produced at hone during the 80s,twentieth Century was the first one designed and manufacted by ourselves.The faults existing in the early home cyclic fluidized bed boider are pointed out inthis passagt.Tuo causes resulting from are analysed and the ways of improvement are presented.
【Key words】Boider;Cyclic fluidizer bed boider;Fault;Reform
1. 引言
（1）20世纪80年代中期，济南锅炉厂生产的35t/h循环流化床锅炉（型号为YG-35/3.82-M2）是首批国产循环流化床锅炉。
（2）由于当时对循环流化床锅炉的规律认识深度不够，设计、制造经验不足，造成早期35t/h循环流化床锅炉存在着出力严重不足，效率低下等多项重大缺陷。
（3）这批早期循环流化床锅炉若继续使用，不但浪费能源，而且还影响用户的生产，给用户造成负担；若将其拆除更新，用户必须重新投入数百万元的资金，而且重建周期也长，影响使用，这不论对企业，还是对国家都是一笔不小的损失。
（4）因此，能否和如何对早期循环流化床锅炉进行完善改造，就成为一个急需解决的问题。
2. 早期35t/h循化流化床锅炉存在的问题
2.1 蒸发量不足。正常运行蒸发量只有21t/h。相当于设计蒸发量的60%。
2.2 锅炉效率低。锅炉实际效率只能达到77~78%，比设计效率81.5%低4个百分点。
2.3 漏灰，漏烟，漏风严重。锅炉运行时，周围环境很差。
2.4 运行周期短，维修工作量大。早期35t/h循环流化床锅炉一般运行周期只有30天至45天，根本无法做到计划检修。这不仅影响了用户的正常供汽，而且增加了维修工作量和维修费用。
3. 对早期35t/h循化流化床锅炉存在问题的分析
3.1 蒸发量不足的原因。与现在制造的35t/h循环流化床进行对比，可以发现早期循环流化床锅炉蒸发量不足主要是蒸发受热面面积不够造成的。早期35t/h循环流化床锅炉蒸发量受热面面积为120m2。而现在生产的35t/h循环流化床锅炉蒸发受热面面积为155m2，两者相差20%。
3.2 锅炉效率低的原因。
3.2.1 飞灰含碳量高。早期的35t/h循环流化床锅炉飞灰含碳量高达16~18%，比现在生产的同规格锅炉的飞灰含碳量7%约高出10个百分点。飞灰含碳量高的原因是进入锅炉的微细煤粒在炉膛内的燃烧时间不够。计算发现其在炉膛内的燃烧时间只有3秒。而现在生产的同规格锅炉为4秒。锅炉分离器的分离效率只有90~95%，那些微细的煤粒分离不下来，不能参加循化，随烟气排出炉外，因此，要求极细煤粒一次经过炉膛就基本燃烬。显然燃烧时间过短，极细煤粒来不及燃烬就排出炉外，造成飞灰含碳量高，使固体未燃烧损失（q4）增大。造成极细煤粒在炉膛内停留时间短的原因是炉膛高度不够，。现在生产的同规格锅炉炉膛高度为15m，早期锅炉的炉膛高度只有10.5m。
3.2.2 漏风严重，过量空气系数过高。由于漏风严重，运行中氧量表（安装位置在过热器后）指示在9%左右，（折算过量空气系数1.4）不能降到正常值5~6%（折算过量空气系数1.3）过量空气系数过大使排烟量增大，烟气带出的热量增加，使排烟损失（q2）增加，降低了锅炉效率。
3.2.3 旋风返料器的返料效果差，锅炉漏灰严重。该种炉型旋风返料器采用风帽式流化床布置方式，由于流化效果不好，返料效果差。另外，锅炉密封不好，漏灰严重。对于以热灰循环方式工作的循环流化床，返料效果不好和漏灰严重必然造成锅炉效率的下降。
图13.3 漏烟、漏灰、漏风的原因。
3.3.1 膨胀间隙造成泄漏。与炉膛连接的个别部件，在锅炉运行中，由于热膨胀与炉膛产生间隙，从而引起泄漏。例如：在早期锅炉设计方式是床体向上膨胀，而水冷壁向下膨胀，这样他们之间必须产生泄漏间隙，其它如惯性返料器，旋风返料器，炉膛穿墙管，给煤机和二次风喷嘴等部件与炉膛的联接部件都存在膨胀间隙。
3.3.2 炉膛裂纹引起泄漏。早期锅炉的下部炉墙，惯性分离器外墙和炉顶等处都没有水冷壁保护，运行中容易受高温影响而产生裂纹，引起泄漏。
3.4 锅炉运行周期短的原因。
3.4.1 管壁磨损速度高。循化流化床锅炉的卫燃带与膜式水冷壁交界部位，由于炉内循环灰的贴壁下流作用。在此产生涡流，水冷壁磨损速度高，管壁在不长时间内就会磨穿，造成停炉。
3.4.2 炉墙破坏。前面3.3.2条提到早期锅炉下部。惯性分离器外墙和炉顶容易产生裂纹，运行中这些裂纹逐渐扩大，严重时引起炉膛破坏，造成停炉。
4. 改造措施（见图1）
4.1 加高炉膛。
4.1.1 保持原来的布风板面积不变，将布风板连同风室一起下移3.2m，使炉膛向下增长1.5m。
4.1.2 将炉顶上移1.5m，使炉膛高度向上增长1.5m。
炉膛高度向上和向下增加后，由原来的10.5m增加至15.2m。炉膛高度的增加使燃料的燃烧时间得以延长，燃烧更充分，减少了飞灰含碳量，降低了锅炉的固体未完全燃烧损失（q4）。
4.2 增加蒸发受热面面积。
4.2.1 炉膛加高给增加蒸发受热面面积提供了条件。改造时将原来布置在运转层以上3m处的膜式水冷壁向下延长与布风道相连，将布风板四周以焊接方式吊在水冷壁下端。这样不但增加了蒸发受热面面积，而且整个炉膛形成箱体结构，运行时整体向下膨胀，避免了原先床体向上膨胀，水冷壁向下膨胀造成的密封缺 陷。
4.2.2 炉顶增加膜式水冷壁，水冷壁后弯进入新增加的中间集箱。这样不但增加了蒸发受热面面积，而且还保护了顶墙，同时使炉膛箱体结构达到封闭。
4.2.3 惯性分离器的后墙增加膜式水冷壁。水冷壁上部和炉顶水冷壁一起进入中间集箱。这样在保护和封闭其后墙的同时，又增加了蒸发受热面面积。改造后锅炉的蒸发受热面面积由原来的120m2增加到146m2。
4.3 解决密封问题。除炉膛全部采用膜式水冷壁焊接成整体的箱式结构外，惯性返料器，旋风返料器，炉顶穿墙管，给煤机和二次风喷嘴等部件与炉膛连接处，全部采用金属膨胀节与水冷壁焊接相连的结构形式。这种结构既保证了水冷壁的自由膨胀，又起到了完全密封的作用。
4.4 解决旋风返料器返料效果差的问题。分析其原因是流化效果不准引起的。旋风返料器采用风帽式的流化床布置方式。改造时将风帽孔径扩大，以增加返料器风板开孔率，从而提高流化强度，改善返料效果。
4.5 解决管壁磨损问题。在卫燃带与膜式水冷壁交界部位，采用向炉墙侧让弯的水冷壁形式。同时用镍铬合金对该部位长度200mm的水冷壁管段进行喷涂，以提高防磨效果。在惯性分离器内部，用耐火材料对水冷壁进行覆盖，防止浓度较大的灰流直接冲刷管壁。
5. 改造效果
采用上述方案，分别对河北省赵县热电厂、永年焦窑电厂河南省临颖化肥厂自备热电厂、博爱化肥厂自备热电厂等单位多台早期35t/h循环流化床锅炉进行了改造，效果都很令人满意。现将改造后的几台锅炉运行参数汇总后与改造前进行比较：锅炉出力由改造前21t/h，改造后上升为38t/h；锅炉效率由77%上升到84~85%（原设计效率81.5%）；飞灰含碳量由16~18%降到7~8%；运行中氧量表指数由9%降至5~6%；漏灰、漏烟、漏风情况由严重到不漏；运行周期由30~45天提高到150天以上。其中最早按此方案改造的一台锅炉，已运行4年多，运行参数仍能达到改造设计要求。
6. 结束语
早期国产循环流化床锅炉是可以改造的。改造后的效果是令人满意的，从而证明本文所述改造方案是行之有效的。该方案对改造早期循环流化床锅炉有参考价值。但锅炉改造要因炉而异，需根据被改造锅炉的安装，运行情况和燃用煤种特性，制定有针对性的改造方案
【摘 要】二十世纪八十年代中期国内生产的循环流化床锅炉是我国第一批自行设计，制造的循环流化床锅炉。本文指出了这种早期国产循环流化床锅炉存在的问题，分析了引起这些问题的原因，提出了改造方法。通过对锅炉实施改造，达到了预期的效果，证明文中提出的改造方法是行之有效的。
【关键词】锅炉；循环流化床；缺陷；改造
The Reform of Early Home 35t/h CyclicFluidized bed boider
Yang Xian -Kui
(HnDan Design Engineering Chinacoal CO.,LTD HanDan Hebei 056031)
【Abstract】Cycle fluidized bed boider Produced at hone during the 80s,twentieth Century was the first one designed and manufacted by ourselves.The faults existing in the early home cyclic fluidized bed boider are pointed out inthis passagt.Tuo causes resulting from are analysed and the ways of improvement are presented.
【Key words】Boider;Cyclic fluidizer bed boider;Fault;Reform
1. 引言
（1）20世纪80年代中期，济南锅炉厂生产的35t/h循环流化床锅炉（型号为YG-35/3.82-M2）是首批国产循环流化床锅炉。
（2）由于当时对循环流化床锅炉的规律认识深度不够，设计、制造经验不足，造成早期35t/h循环流化床锅炉存在着出力严重不足，效率低下等多项重大缺陷。
（3）这批早期循环流化床锅炉若继续使用，不但浪费能源，而且还影响用户的生产，给用户造成负担；若将其拆除更新，用户必须重新投入数百万元的资金，而且重建周期也长，影响使用，这不论对企业，还是对国家都是一笔不小的损失。
（4）因此，能否和如何对早期循环流化床锅炉进行完善改造，就成为一个急需解决的问题。
2. 早期35t/h循化流化床锅炉存在的问题
2.1 蒸发量不足。正常运行蒸发量只有21t/h。相当于设计蒸发量的60%。
2.2 锅炉效率低。锅炉实际效率只能达到77~78%，比设计效率81.5%低4个百分点。
2.3 漏灰，漏烟，漏风严重。锅炉运行时，周围环境很差。
2.4 运行周期短，维修工作量大。早期35t/h循环流化床锅炉一般运行周期只有30天至45天，根本无法做到计划检修。这不仅影响了用户的正常供汽，而且增加了维修工作量和维修费用。
3. 对早期35t/h循化流化床锅炉存在问题的分析
3.1 蒸发量不足的原因。与现在制造的35t/h循环流化床进行对比，可以发现早期循环流化床锅炉蒸发量不足主要是蒸发受热面面积不够造成的。早期35t/h循环流化床锅炉蒸发量受热面面积为120m2。而现在生产的35t/h循环流化床锅炉蒸发受热面面积为155m2，两者相差20%。
3.2 锅炉效率低的原因。
3.2.1 飞灰含碳量高。早期的35t/h循环流化床锅炉飞灰含碳量高达16~18%，比现在生产的同规格锅炉的飞灰含碳量7%约高出10个百分点。飞灰含碳量高的原因是进入锅炉的微细煤粒在炉膛内的燃烧时间不够。计算发现其在炉膛内的燃烧时间只有3秒。而现在生产的同规格锅炉为4秒。锅炉分离器的分离效率只有90~95%，那些微细的煤粒分离不下来，不能参加循化，随烟气排出炉外，因此，要求极细煤粒一次经过炉膛就基本燃烬。显然燃烧时间过短，极细煤粒来不及燃烬就排出炉外，造成飞灰含碳量高，使固体未燃烧损失（q4）增大。造成极细煤粒在炉膛内停留时间短的原因是炉膛高度不够，。现在生产的同规格锅炉炉膛高度为15m，早期锅炉的炉膛高度只有10.5m。
3.2.2 漏风严重，过量空气系数过高。由于漏风严重，运行中氧量表（安装位置在过热器后）指示在9%左右，（折算过量空气系数1.4）不能降到正常值5~6%（折算过量空气系数1.3）过量空气系数过大使排烟量增大，烟气带出的热量增加，使排烟损失（q2）增加，降低了锅炉效率。
3.2.3 旋风返料器的返料效果差，锅炉漏灰严重。该种炉型旋风返料器采用风帽式流化床布置方式，由于流化效果不好，返料效果差。另外，锅炉密封不好，漏灰严重。对于以热灰循环方式工作的循环流化床，返料效果不好和漏灰严重必然造成锅炉效率的下降。
图13.3 漏烟、漏灰、漏风的原因。
3.3.1 膨胀间隙造成泄漏。与炉膛连接的个别部件，在锅炉运行中，由于热膨胀与炉膛产生间隙，从而引起泄漏。例如：在早期锅炉设计方式是床体向上膨胀，而水冷壁向下膨胀，这样他们之间必须产生泄漏间隙，其它如惯性返料器，旋风返料器，炉膛穿墙管，给煤机和二次风喷嘴等部件与炉膛的联接部件都存在膨胀间隙。
3.3.2 炉膛裂纹引起泄漏。早期锅炉的下部炉墙，惯性分离器外墙和炉顶等处都没有水冷壁保护，运行中容易受高温影响而产生裂纹，引起泄漏。
3.4 锅炉运行周期短的原因。
3.4.1 管壁磨损速度高。循化流化床锅炉的卫燃带与膜式水冷壁交界部位，由于炉内循环灰的贴壁下流作用。在此产生涡流，水冷壁磨损速度高，管壁在不长时间内就会磨穿，造成停炉。
3.4.2 炉墙破坏。前面3.3.2条提到早期锅炉下部。惯性分离器外墙和炉顶容易产生裂纹，运行中这些裂纹逐渐扩大，严重时引起炉膛破坏，造成停炉。
4. 改造措施（见图1）
4.1 加高炉膛。
4.1.1 保持原来的布风板面积不变，将布风板连同风室一起下移3.2m，使炉膛向下增长1.5m。
4.1.2 将炉顶上移1.5m，使炉膛高度向上增长1.5m。
炉膛高度向上和向下增加后，由原来的10.5m增加至15.2m。炉膛高度的增加使燃料的燃烧时间得以延长，燃烧更充分，减少了飞灰含碳量，降低了锅炉的固体未完全燃烧损失（q4）。
4.2 增加蒸发受热面面积。
4.2.1 炉膛加高给增加蒸发受热面面积提供了条件。改造时将原来布置在运转层以上3m处的膜式水冷壁向下延长与布风道相连，将布风板四周以焊接方式吊在水冷壁下端。这样不但增加了蒸发受热面面积，而且整个炉膛形成箱体结构，运行时整体向下膨胀，避免了原先床体向上膨胀，水冷壁向下膨胀造成的密封缺 陷。
4.2.2 炉顶增加膜式水冷壁，水冷壁后弯进入新增加的中间集箱。这样不但增加了蒸发受热面面积，而且还保护了顶墙，同时使炉膛箱体结构达到封闭。
4.2.3 惯性分离器的后墙增加膜式水冷壁。水冷壁上部和炉顶水冷壁一起进入中间集箱。这样在保护和封闭其后墙的同时，又增加了蒸发受热面面积。改造后锅炉的蒸发受热面面积由原来的120m2增加到146m2。
4.3 解决密封问题。除炉膛全部采用膜式水冷壁焊接成整体的箱式结构外，惯性返料器，旋风返料器，炉顶穿墙管，给煤机和二次风喷嘴等部件与炉膛连接处，全部采用金属膨胀节与水冷壁焊接相连的结构形式。这种结构既保证了水冷壁的自由膨胀，又起到了完全密封的作用。
4.4 解决旋风返料器返料效果差的问题。分析其原因是流化效果不准引起的。旋风返料器采用风帽式的流化床布置方式。改造时将风帽孔径扩大，以增加返料器风板开孔率，从而提高流化强度，改善返料效果。
4.5 解决管壁磨损问题。在卫燃带与膜式水冷壁交界部位，采用向炉墙侧让弯的水冷壁形式。同时用镍铬合金对该部位长度200mm的水冷壁管段进行喷涂，以提高防磨效果。在惯性分离器内部，用耐火材料对水冷壁进行覆盖，防止浓度较大的灰流直接冲刷管壁。
5. 改造效果
采用上述方案，分别对河北省赵县热电厂、永年焦窑电厂河南省临颖化肥厂自备热电厂、博爱化肥厂自备热电厂等单位多台早期35t/h循环流化床锅炉进行了改造，效果都很令人满意。现将改造后的几台锅炉运行参数汇总后与改造前进行比较：锅炉出力由改造前21t/h，改造后上升为38t/h；锅炉效率由77%上升到84~85%（原设计效率81.5%）；飞灰含碳量由16~18%降到7~8%；运行中氧量表指数由9%降至5~6%；漏灰、漏烟、漏风情况由严重到不漏；运行周期由30~45天提高到150天以上。其中最早按此方案改造的一台锅炉，已运行4年多，运行参数仍能达到改造设计要求。
6. 结束语
早期国产循环流化床锅炉是可以改造的。改造后的效果是令人满意的，从而证明本文所述改造方案是行之有效的。该方案对改造早期循环流化床锅炉有参考价值。但锅炉改造要因炉而异，需根据被改造锅炉的安装，运行情况和燃用煤种特性，制定有针对性的改造方案
