大型循环流化床锅炉燃烧设备

大型循环流化床锅炉燃烧设备编审委员会及有关事宜普华中心2006年9月22日十届二次理事会确定将“CFB锅炉型谱研究课题总结报告”以出版《CFB锅炉燃烧设备性能设计方法》一书的方式进行，同时经普华中心十届二次理事会讨论决定成立《CFB锅炉燃烧设备性能设计方法》一书编审委员会，编委会成员由型谱课题研究专家组构成（名单见附件），并计划在明年1月份召开一次编审委员会及专家研讨会，研讨有关内容并请岳光溪、吕俊复教授、徐旭常、秦裕琨院士、许传凯总师作为主审，届时请编委会全体人员参加本课题研究自2005年1月开始至今已完成了如下要紧工作

1、26台50-150MW级CFB锅炉的型谱及CFB锅炉炉内要紧性能参数的计算及选择；

2、消化汲取引进技术，完成了大型循环流化床炉膛传热计算（包含外置床）的研究；

3、已编写出冷渣器攻关课题攻关报告，并己发给各厂及参加研究单位征求意见；

4、《CFB锅炉燃烧设备性能设计方法》一书的初稿已完成，本书共19章，包含性能参数的计算选择、传热计算软件、CFB锅炉各部件的设计完善及运行试验等本书已经吕俊复教授作为主审人之一进行过初审估计在2007年1月份召开CFB锅炉专家研讨会会议将讨论各位对初稿的修改补充意见，进一步完善书中关于性能参数计算选择，传热计算、冷渣器与CFB锅炉部件设计的内容亍；另外对300MWCFB锅炉炉型选择及

8.

4.5一些典型回料器设计数据

2138.5回料器内进出口物料风量的热平衡213参考文献214第九章冷渣器的设计与运行216几种常用的典型冷渣器216HG型风水联合冷渣器216SG型风水冷流化床冷渣器（FBAC）217DG型风水联合冷渣器217气垫床冷渣机218射流床冷渣器219滚筒式冷渣机219滚筒式冷渣机生产厂家及生产业绩220风水联合冷渣器的设计228确定冷渣器台数与结构尺寸与布置位置228选择各风室流化风量Q流化风速W风压P228冷渣器埋管传热计算228典型风水联合冷渣器设计参数231冷渣器在国内的运行及改造情况231HG型风水联合冷渣器（华能白杨河电厂HG-465/I

3.7-L.PM7炉）232DG型风水联合冷渣器（华电石家庄热电厂DG-410/

9.81-9炉）234SG型流化床冷渣器（济宁运河与华能济宁电厂SG440/

13.7-M562-3炉）236气垫床冷渣机在电厂的运行情况237射流床式冷渣器在电厂的运行情况239风水联合冷渣器的改进241HG型风水联合冷渣器的改进效果一广东新会双水电厂的运行经验241DG型风水联合冷渣器运行问题及改进措施243对CFB锅炉冷渣器运行效果的分析246对冷渣器选择的建议247参考文献247第十章外置换热器（EHE）248进展外置式换热器的必要性248有利于受热面布置、磨损低248负荷调节性能好，有利于污染物排放操纵249良好的汽温调节性能249燃料习惯性好250耐腐蚀性好250国外几家要紧公司外置式换热器的设计特点250法国ALSTOM公司250美国原ABB-CE公司251美国福斯特惠勒公司251内置式换热器252外置式换热器设计原则253EHE物料分流与调节的原则254EHE内热负荷匹配原则255EHE内受热面布置原则与方法256EHE结构确定原则及布风装置的设计原则256外置式换热器的传热计算方法257几种计算方法257三种方法的计算结果262在300MWE锅炉设计中不设外置式换热器的考虑265参考文献268第H^一章CFB锅炉部件磨损与防磨269H.lCFB锅炉的磨损269CFB锅炉的磨损机理269锅炉部件的结构设计防磨措施

27311.2金属材料表面喷涂275超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层结构与性能275超音速电弧喷涂防磨技术276H.3非金属耐火耐磨材料277炉内耐火耐磨材料设计281关键部位的防磨设计281防磨结构设计实例282施工质量对耐火浇注料性能的影响288养护与烘烤温度288水用量290减水剂290缓凝剂292水质292拌与均匀程度293材料施工工艺294耐磨可塑料294（钢纤维）耐磨浇注料、耐火浇注料295绝热浇注料、保温浇注料296耐磨砖、耐火砖、绝热砖及灰浆297CFB锅炉耐火材料养护与烘炉制度297CFB锅炉耐火耐磨材料的热养护298CFB锅炉耐火耐磨材料的热养护方式298烘炉温度的选取299典型的三种烘炉方法299CFB锅炉耐火耐磨材料及施工典型实例302石家庄电厂lOOMWeCFB锅炉302山东淄博山国电热电厂2135MWeCFB锅炉的烘炉305江西分宜电厂lOOMWc锅炉309巡检司电厂135MWe锅炉313新乡电厂135MWe锅炉313贾汪电厂135MWe型锅炉316H.9对耐火材料的选用、施工与检修的建议317参考文献318第十二章CFB锅炉脱硫、脱硝技术

31912.1CFB锅炉添加石灰石脱硫319CFB锅炉添加石灰石脱硫概述319流化床石灰石脱硫过程320流化床石灰石脱硫的通常规律321CFB锅炉氮氧化物的排放与脱除325CFB锅炉氮氧化物的排放概述325CFB锅炉燃料型NOx及N2O的生成与破坏机理327国内一些CFB锅炉SO2与NOx的排放情况330福建石狮大堡热电厂35t/h锅炉工业试验331杭州协联热电公司220t/hCFB锅炉性能试验332内江高坝电厂燃用贫煤的410t/hCFB锅炉热态试验335几台大型CFB锅炉有关脱硫的设计数据338同时降低循环流化床SO2与氮氧化物排放的措施340参考文献341第十三章循环流化床锅炉点火技术342点火方式342床上点火方式343床下点火343联合点火方式343锅炉点火时的几个基本参数确定344确定CFB锅炉的临界点火风量344确定CFB锅炉的点火油枪特性344确定CFB锅炉投煤的稳固着火温度344确定撤除油枪的最低稳燃温度345CFB锅炉点火的操作346启动燃烧器配风346启动燃烧器点火346床上启动燃烧器点火347投煤347停止床下启动燃烧器347锅炉升温的限制348联合点火装置的结构与性能348结构简介348运行性能349参考文献351第十四章飞灰再循环技术的应用352飞灰可燃物的来源及其特点352飞灰再循环技术的应用情况356高坝电厂飞灰再燃技术的应用情况356石家庄热电厂飞灰底饲回燃技术的应用情况357使用飞灰再循环的效益359飞灰底饲回燃技术360底饲回燃技术特点与工作原理360底饲回燃技术应用362参考文献363第十五章循环流化床锅炉燃料制备系统364循环流化床锅炉燃烧过程及其对入炉燃料颗粒分布的要求364国内循环流化床锅炉燃料制备技术现状365燃料筛碎设备要紧型式367燃料制备系统存在问题的分析368入炉燃料的粒度及粒度分布满足不了锅炉运行要求368筛分分级效率不高369部件耐磨寿命短370资金限制370循环流化床锅炉燃料制备设备的大型化问题370提高循环流化床锅炉燃料制备技术措施的探讨370对供给燃料制备系统的原煤进行干燥与除杂质等预处理370耐磨材料技术是当前筛碎技术进展的关键371燃料制备工艺方案的选择371引进与消化国际先进技术，提高辅机技术水平372参考文献374第十六章CFB锅炉启动调试及运行操纵375化学清洗375蒸汽吹管375冷态试验376锅炉整套启动378空负荷调试379锅炉点火379锅炉初负荷、带负荷调试3816872h试运381锅炉调试381回料器调整试验381

一、二次风分配比例调整381燃烧空气量调整试验381石灰石系统的调整382结渣操纵382CFB锅炉性能考核试验383设备简介383试验目的385试验项目385试验根据385保证值及其条件385试验测点386仪器及检定387测量内容及方法387试验条件389试验安排390数据处理390试验结果391换算到保证条件下的热效率404运行操纵406锅炉负荷的调节406物料循环系统的运行407风煤配比与温度操纵408正常运行与变负荷运行408CFB锅炉运行中常见故障分析及解决措施409冷渣器结渣、堵塞、磨损409炉膛布风板风帽漏渣、床层结渣412点火一次风流化风道烧红413CFB锅炉膨胀节损坏415水冷壁及其它部件磨损417浇注料脱落418参考文献419第十七章CFB锅炉运行典型实例及设计经验分析422云南巡检司电厂HG-440/

13.7-L.HM10型褐煤CFB锅炉422锅炉结构及整体布置422锅炉设计的要紧特点422运行结果425燃用褐煤CFB锅炉的几个关犍问题426440W1CFB锅炉设计改进的若干建议428HG型135MWe等级燃用贫煤的循环流化床锅炉存在的问题及改进措施430里彦、运河、济宁、东莞、豫联等上锅135MWE级CFB锅炉435锅炉投运概况437锅炉调试过程简介437济宁电厂5号锅炉燃烧调整试验438CFB锅炉运行中出现的问题与改进建议442东锅循环流化床锅炉的设计经验及技术进展443CFB锅炉进展分析443东锅开发的第三代135〜150MWeCFB锅炉446东锅第二代135〜150MW等级CFB锅炉广东宝丽华电厂实际运行效果450内蒙乌达电厂UG-480/

13.73-M型CFB锅炉450锅炉概况与特点450关键设计点探讨453锅炉运行454国产100MVVCFB锅炉的设计与运行456国产IOOMWCFB锅炉性能及结构设计457锅炉炉型特点457锅炉结构特性458运行经验458某装有135MW级440T/H锅炉电厂对设计运行的改进建议460440t/h级大型锅炉存在的问题4601752对大型CFB锅炉优化设计的一些建议461参考文献462第十八章CFB锅炉大型化及进展前景463放大设计理论463锅炉大型化后的技术困难465炉膛内受热面布置困难问题465分离器直径加大与个数增多带来的困难466回料量大，流化恶化问题468二次风穿透能力不足问题468引进技术300MWECFB设计468云南开远电厂HG-1025/

17.5-L.HM37型褐煤锅炉468白马300MW循环流化床锅炉484国内技术300MWECFB设计489哈锅-热工院300MW循环流化床锅炉开发设计489东方自主开发型3XMWc循环流化床锅炉开发设计491大型超临界600MWE锅炉进展502概述502Alstom公司的超临界CFB503FosterWheeler公司的超临界CFB505中国大型超临界600MWE锅炉研究512超临界CFB锅炉的优点512中国超临界CFB锅炉的研究开发513中国CFB锅炉的进展516参考文献516第十九章135〜150MW级CFB锅炉设计型谱517编制说明517CFB锅炉性能设计型谱517要紧性能数据汇总表5191新乡电厂#1HG-440/

13.7-LPM4型贫煤锅炉5262里彦电厂#3SG-465/

13.7-M561型烟煤锅炉5323保定电厂#1DGS50/

9.81-I型贫煤锅炉5374石家庄电厂#4DG-410/

9.81-9型贫煤锅炉5435晨鸣电厂#

1、2HG-220/

9.8-L.PM18型贫煤锅炉5496香海电厂#1HG-220/

9.8型贫煤锅炉5557爱溪电厂#1SG-220/

9.9-M63型贫煤锅炉5618松木坪电厂#2SG-130/

3.82-M247型烟煤锅炉

56610、内江高坝电厂#1FW-410t/h型贫煤锅炉

57711、白杨河电厂HG-465/

13.7-L.PM7型贫煤锅炉

58712、分宜电厂HG-410/

9.8-L.WM17型无烟煤锅炉

59513、连州电厂HGY40/

13.7-WM9型无烟煤锅炉

60014、南定电厂HG465/

13.7-L.PM7型贫煤锅炉

60515、沈热电厂HG220/

9.8-L.PM18型贫煤锅炉

61016、双水电厂HG-480/

13.7-L.WM11型无烟煤锅炉

61517、巡检司电厂HG~480/

3.7-L.H型褐煤锅炉

62018、亨利达电厂DG200/

9.8-14型贫煤锅炉

62619、中华纸业DG220/

9.8-13型烟煤锅炉

63220、河南神火电厂DG440/

13.7-H2型无烟煤锅炉

63821、济宁电厂SG440/

13.7-M563型烟煤锅炉

64422、东糖电厂SG440/

13.7-M565型贫煤锅炉

65223、运河电厂SG440/

13.7-M562型烟煤锅炉65824＞四川宜宾电厂DG410/

9.8-8无烟煤锅炉

66725、山东华盛电厂DG460/

13.73-II3烟煤锅炉67426＞内蒙乌达电厂UG480/DG410/

13.7-M型锅炉680600MW超临界CFB锅炉设计等问题进行研究，交流经验根据研讨会的意见，完善书稿后，估计在2007年7月份内部出版《CFB锅炉燃烧设备性能设计方法》一书，向普华中心成立20周年献礼建议编委会名单主任谢毓麟副主任胡仁德、姚本荣、潘焕敏、李文健、毕玉森、华立新、孔伯汉委员聂立、肖峰、王凤君、姜义道、孙献斌、倪晓辉、李京元、唐勇、邓学志、别如山、张世红、李军、张缰、陈春元主编陈春元副主编聂立、肖峰、王凤君、孙献斌主审岳光溪、吕俊复、徐旭常、秦裕琨、许传凯哈尔滨普华煤燃烧技术开发中心2006年10月23日循环流化床锅炉燃烧设备性能设计方法2007年7月哈尔滨《循环流化床锅炉燃烧设备性能设计方法》编审委会主任谢毓麟副主任胡仁德、姚本荣、潘焕敏、李文健、毕玉森、华立新、孔伯汉委员聂立、肖峰、王凤君、姜义道、孙献斌、倪晓辉、李京元、唐勇、邓学志、别如山、张世红、李军、张统、陈春元主编陈春元副主编聂立、肖峰、王凤君、孙献斌主审岳光溪、吕俊复、徐旭常、秦裕琨、许传凯Z-1—刖百循环流化床CFB燃烧技术是R前商业化水平最好的清洁煤燃烧技术之一，近年来在中国取得迅猛进展，单是lOOMWc以上的CFB锅炉机组已有200余台在设计制造与运行中，中国已可称之世界上CFB锅炉生产与进展大国中国进行了长期的CFB锅炉自主开发、研究，提出了一些具有世界先进水平的理论，形成了通过实践检验的设计理论体系与方法，与有自主知识产权的CFB锅炉产品，为进展中国CFB锅炉技术做出了积极的奉献，推进了世界上循环流化床燃烧技术的进展为加快中国CFB锅炉的进展，中国乂引进了德国EVT公司、美国FW公司、美国CE公司、美国BW公司及法国ALSTOM等公司的CFB锅炉技术自主开发，需用投资与时间，而引进技术可加快技术进展进程，要想真正掌握CFB锅炉的开发技术务必要通过引进技术形成自主知识产权来进展中国自己的工业为消化汲取引进技术使之习惯中国国情、中国煤质特点、中国的经济现状与用户的要求，经与普华成员单位国内各大锅炉厂、有关高等院校与科研部门协商合作，确定了“CFB锅炉运行性能与设计型谱研究”课题开展大型CFB锅炉运行状况调研分析，编写CFB锅炉设计型谱，并开展有关的专题研究，包含炉膛及有关部件的传热计算及关键部件技术，交流CFB锅炉设计与运行经验“大型CFB锅炉性能设计方法”一书就是这项课题研究的总结书中提供了100-150MWe级CFB锅炉的性能设计数据、传热计算的数据与运行反馈结果及改进意见，并附有30台100MWe-150MWe的锅炉设计型谱设计者能够结合本身的经验与普华历年来提供的有关CFB锅炉调研报告与运行情况分析，做出恰当的设计选择，满足用户的要求本书由谢毓麟、胡仁德策划，陈春元主编，聂立、王风军、肖峰、孙献斌为副主编，参与课题研究的CFB锅炉专家有姜义道、张绳、唐勇、倪晓辉、别如山、张世红、李军、李京元、邓学志等本书引用了哈锅、东锅、上锅等锅炉厂的部分资料•，与清华大学、东南大学、哈尔滨工业大学、华中理工大学、中科院热物理研究所等单位的研究结果本书由清华大学岳光溪教授、吕俊复教授、徐旭常院士、秦裕琨院士、许传凯总师主审由于水平有限，书中疏漏与不成熟之处在所难免，敬请读者批判指正编者2007年6月目录前言I第一章国内外CFB锅炉的进展现状

11.1国外CFB锅炉的进展1德国鲁奇型Lurgi循环流化床锅炉及Alstom公司的扩展1奥斯龙AHLSTROM型及FosterWheeler公司循环流化床锅炉的进展2美国BabcockWilcox公司内循环流化床锅炉的进展5不一致煤种在CFB锅炉中的应用

51.2国内循环流化床锅炉的进展8东方锅炉集团股份有限公司8哈尔滨锅炉厂有限责任公司8上海锅炉厂有限公司9西安热工研究院有限公司TPRI9清华大学9中国科学院工程热物理研究所9浙江大学10哈尔滨普华煤燃烧技术开发中心1013国内外一些要紧生产CFB锅炉公司的技术特点10国内各要紧CFB锅炉制造公司的生产业绩与CFB锅炉电厂分布12CFB锅炉大型化与高参数化.超临界循环流化床锅炉16超临界循环流化床锅炉的必要性16Stein的SCCFB设计16ABB-CE的SCCFB设计17浙江大学提出的SCCFB设计18清华的SCCFB研究19FW的SCCFB设计研究开发21参考文献23第二章循环流化床锅炉流体动力特性24气固流态化形式24各类流态化的过渡准则25颗粒分类25由固定床到鼓泡床26由鼓泡流化床到湍流流化床26由湍流流化床过渡到快速流化床27由快速流态化过渡到悬浮稀相流气力输送29物料浓度沿炉膛高度轴向的分布30单调指数函数分布31S型分布32反C型分布33物料浓度沿炉膛径向的分布36循环流化床内的压力分布38循环流化床内固体颗粒速度沿床高及径向的变化规律39内循环量与外循环量的关系41颗粒循环流率Gs的确定43临界流化风速Umf的确定44颗粒终端沉降速度5的确定

462.11循环流化床锅炉燃烧室中的气固流态分析47参考文献49第三章循环流化床锅炉中煤粒的燃烧50循环流化床锅炉中煤粒的燃烧过程50干燥与加热5挥发分析出及燃烧50煤粒在流化床中的破碎特性51破碎机理分析与定量表征52煤粒的磨损56焦炭燃烧58CFB锅炉燃烧份额的分布59影响流化床燃烧的要紧因素60燃煤特性的影响60燃煤粒径的影响61布风装置与流化质量的影响61给煤方式的影响62床温的影响62床体结构与飞灰再燃的影响62运行水平影响62CFB锅炉分离器内的后燃现象及其影响因素63后燃现象63后燃特性的影响因素63参考文献64第四章循环流化床锅炉炉内传热计算66清华的传热理论及计算方法66循环流化床传热分析66受热面结构尺寸对传热的影响67CFB锅炉烟气侧换热系数ab69按清华方法对一台440t/h贫煤CFB锅炉的计算72100%负荷全炉膛传热量计算结果的校核72低负荷传热计算73CFB锅炉理论燃烧温度计算85考虑分离器后燃时的传热计算86巴苏的传热理论及计算方法88对流传热89辐射传热91实际工程及本文的传热计算结果94与国外文献发表的经验公式计算结果的对比109对传热系数计算结果的分析109参考文献112第五章CFB锅炉要紧性能参数及结构尺寸的计算及选择113循环流化床锅炉的设计理论113循环流化床中的流态分析113确定炉型的流化状态114循环流化床中的物料平衡115要紧性能参数的计算及选择118燃料及石灰石破碎粒度118加石灰石脱硫后的烟气体积V120炉膛空截面流化速度121烟气及物料在炉内的停留时间t123一次风率口126二次风率n及二次风速W2126

一、二次风温0］、2127密相区热量释放份额5127床层温度Occ128炉膛出口烟气温度口〃及分离器出口烟气温度8/129床层压力PCC及风室风压PFS129床层高度hi130旋风分离器入口烟速Wd130旋风分离器效率nn130飞灰份额am131物料循环流率Gs131物料携带率Mwi134炉膛出口（分离器入口）处的物料浓度Cp135炉膛截面及炉膛截面热负荷qf136SO2的排放浓度136脱硫效率ns137钙硫比Ca/S138石灰石耗量B、h140炉底排渣量Qpz的计算141加石灰石脱硫的增益量Qs141SO2超低排放143锅炉烟气NOx排放浓度144飞灰可燃物Cm及q“缺失145最低不投油负荷Dmin与最低不投油负荷率BMLR146炉膛要紧尺寸的确定146炉膛横截面面积R146炉膛截面尺寸的宽（b）深⑶比b/a147布风板截面积FBF的确定147炉膛高度h2的确定147二次风口位置及密相区高度的确定148给煤口、石灰石给料口、排渣口的确定148低负荷时性能参数的调整149床温及炉膛出口温度149床压149一次风率149飞灰份额a情153密相区风速153稀相区烟速153循环倍率及循环流率153停留时间及飞灰可燃物153密相区燃烧热量释放份额153过热器喷水量153厂用电率153锅炉设计性能保证值的分析与确定154锅炉铭牌（最大连续）出力及设计参数154锅炉效率n154553锅炉最低不投油稳燃负荷率BMLR160过热器、再热器喷水量161脱硫效率hs及SO排放浓度Cso2162炉膛的性能设计计算步骤162参考文献171第六章布风装置设计174布风装置的构成与作用174布风装置的风帽形式175蘑菇形风帽175S形风帽（猪尾巴管形风帽）175大直径钟罩式风帽175定向风帽175T形风帽176水冷布风板176风室设计177支撑板的设计177风帽的设计178中小型CFB锅炉风帽设计178大型CFB锅炉风帽设计178布风板阻力179耐火保护层181参考文献⑻第七章高温气固分离器的性能及选择182高温分离器的型式183耐火材料制成的高温旋风分离器183水冷、汽冷高温旋风分离器184水（汽）冷方形分离器184惯性分离器185旋风分离器的结构尺寸与性能185进气管187筒体188排气管189圆锥体189影响旋风分离器分离性能的运行参数190切向进口风速的影响190烟气温度的影响191粒径的影响191进口颗粒浓度的影响191分离器效率提高后对运行性能的影响194旋风分离器的设计步骤196典型CFB锅炉旋风分离器性能计算结果200参考文献208第八章回料器209回料器的种类209回料器工作原理210物料循环系统的压力平衡210流化密封回料器的设计211返料口位置的确定211出灰管或者立管的设计212其他尺寸的确定213回料器的保护213。