循环流化床锅炉屏式过热器设计问题探讨.docx

文章编号 :CN311508 (2004)环流化床锅炉屏式过热器设计问题探讨卢友艳(上海锅炉厂有限公司 , 上海 200245)关键词 : 循环流化床锅炉 ; 屏式过热器 ; 防磨 ; 热膨胀 ; 穿墙密封摘 要 : 指出大中型循环流化床锅炉采用屏式过热器的必要性 ,概述了屏式过热器的布置方式 ,提出了设 计质量流速的合理范围以及壁温计算应遵循的原则 ,总结了屏式过热器在结构设计中的防磨 、热膨胀 、穿墙 密封等方面的经验 。中图分类号 : T K229. 6 + 6文献标识码 :B锅炉压力升高 ,蒸发吸热份额下降 ,因此 ,为保证合理的床温和炉膛出口温度 ,就必须在主循环回 路布置过热器受热面 。对此 ,L urgi 炉型的做法是 :在主循环回路的回料器与炉膛的连接管并联外置式换热器 ( FB HE) , 将部分过热器受热面布置于外置式换热器内 ,由部 分循环物料向其传热 ,使这部分循环物料温度降低 ,以此来保证合理的床温和炉膛出口温度 ,并平 衡蒸发吸热与过热器吸热的配比 。外置式换热器 也是运行中调节床温的有效手段 。但是 ,外置式换 热器在有效调节床温的同时 ,却牺牲了过热器的汽 温特性 。即 :在低负荷时 ,为保证较高的燃烧效率和脱硫效率 ,需要保持较高的床温 。为此 ,通过外 置式换热器的循环物料量应减少 ,以此来提高返回 炉膛的循环物料的平均温度 。可是 ,这使得在低负 荷时本来就难以保持的过热蒸汽温度更难保证 。 更为重要的是 ,采用外置式换热器大大增加了锅炉的制造成本 ,使这一炉型至少在 (220～450) t/ h 的 高温高压 ( 50～125MW) 和 ( 420～490) t/ h 的超高 压 (135～150MW) 中间再热容量等级上缺乏市场 竞争力 (外置式换热器在 150MW 以上容量的循环 流化床锅炉上还是必要的 ,本文对此不作详细讨 论) 。原芬 兰 奥 斯 龙 ( Ahlst ro m ) 公 司 的 Pyroflow 炉型采用在炉膛内布置横置式异型受热面管 ( 即 所谓“Ω”管) 过热器 来 解 决 以 上 所 提 到 的 问 题 。 它的优点是 ,这部分过热器布置于炉膛内 ,在低前言近年来 , 循环流化床锅炉以其高效 、低污染 的突出优点得到了迅速发展 。目前 ,国内已有多 台 150M W 等级以下的循环流化床锅炉运行 ,同 时 ,300M W 等级的循环流化床锅炉也有多台订 单 ,在不久以后将投入商业运行 。同时 , 在老机 组改造 、工业企业自备电站及热电联供机组中 , 循环流化床锅炉也是首选的炉型 。随着社会经 济的发展 ,循环流化床锅炉的市场还会进一步扩 大 ,将 继 续 是 锅 炉 领 域 最 重 要 的 产 品 之 一 。因 此 ,对循环流化床锅炉屏式过热器设计问题进行 研究是非常必要的 。1大中型循环流化床锅炉采用屏式过热2器的必要性上世纪 80 年代中期至 90 年代初期 ,我国循 环流化床锅炉的研究和产品开发工作在小容量 (75t / h 以下) 徘徊时 , 并没有涉及到在炉膛布置 屏式过热器的问题 。90 年代中期 ,国外进口以及 采用国外技术生产的 220t / h 高温高压循环流化 床锅炉进入市场 ,带来了炉膛内布置屏式过热器 的设计理念 。随着锅炉容量的增加 ,炉膛四周水冷壁受热 面积与炉膛容积之比将减小 ,当循环流化床锅炉 的容量超过 220t / h 时 ,单靠炉膛水冷壁已无法保 证合理的床温和炉膛出口温度 ,另一方面 ,随着收稿日期 :2004 06 07作者简介 :卢友艳 ( 1969 ) ,女 ,1992 年毕业于哈尔滨电工学院热能工程专业 ,上海锅炉厂有限公司工程师 ,循环流化床锅炉责任设计师 ,主要从事循环流化床锅炉的设计工作 。30锅 炉技术第 35 卷负荷时炉膛水冷壁吸热份额增加的同时 ,这部分过热器的吸热份额同时增加 ,从而大大改善了过 热器的汽温特性 “: Ω”管具有很好的抗磨损性能 , 可以较好地解决防磨问题 。另外 , 与 L urgi 型锅 炉相 比 , Pyroflow 炉 型 的 成 本 也 低 得 多 。Py2 rofiow 炉型是 20 世纪 80 年代中期到 90 年代初 国际循 环 流 化 床 锅 炉 市 场 的 主 导 产 品 。但 是 , “Ω”管的制造工艺复杂 、成本高 ,且由于其形状不 规则 ,壁厚不是均匀的 ,运行时壁温相差较大 ,造 成其自身热应力很大 ,致使“Ω”管很容易开裂 ,从 而导致机组可用率下降 。20 世纪 90 年代中期 , 随着芬兰奥斯龙公司被美国福斯特惠勒 ( Fo ster Wheeler) 公司收购 , Pyroflow 炉型逐步退出了循 环流化床锅炉