摘 要：循环流化床锅炉是一种采用洁净燃烧技术的新型锅炉，具有燃烧效率高和低污染的典型特点，在吸取其它循环流化床锅炉经验基础上通过优化设计而成。目前，高温、高压循环流化床锅炉高温过热器都采用常规布置方式，高温过热器上部受热面的材料由于其价格昂贵、加工工艺复杂，使高温过热器的造价较高。为此，提出了高温过热器的优化布置方案，该文就循环流化床锅炉高温过热器的优化设计进行探讨分析。

关键词：循环流化床锅炉 高温过热器 设计

中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0070-02

近几年来，我国中参数（中压、次高压）的循环流化床锅炉发展迅速，据统计有百余台循环流化床已投运或正在制造和安装中，并有逐步增加的趋势。汽温是锅炉主要的技术参数，对常规燃烧方式的锅炉汽温控制已有多年的研究，如何防止过热器超温和局部超温都有措施。尽管如此我国电站锅炉过热器事故仍占不小的比例，过热器超温现象还很普遍，其次因热偏差引起的局部超温也常有发生。因此目前对汽温的控制还需进一步深入的研究。循环流化床由于燃烧方式具有特殊性，影响过热器汽温的因素较一般燃烧方式的锅炉复杂。这些特殊因素多影响过热器的温度，而且影响较大，本文针对循环流化床锅炉高温过热器进行优化设计。

1 锅炉概况和锅炉主要参数

本锅炉是四川锅炉厂生产的高温、高压蒸汽锅炉。采用水冷旋风分离器，炉膛为膜式和屏式水冷壁结构，过热器分屏式过热器、低温过热器和高温过热器，低温过热器和屏式过热器中间设有一级喷水减温器，屏式过热器和高温过热器中间设有二级喷水减温器，尾部设有省煤器和一、二次风预热器。

1.1 锅炉概况

见表1。

1.2 锅炉主要参数

见表2。

2 过热器及减温器系统

2.1 结构介绍

过热器分为低温段过热器、屏式过热器和高温段过热器及两级喷水减温系统组成。低温段过热器采用Ф32×5、材质为20G和12Cr1MOV光管，错列布置，过热蒸汽从低过出来通过一级喷水减温后进入布置在炉膛前上方的屏式过热器，一级减温器连接于低过和屏过之间，是采用规格Φ273×28，材质为20G的管子制作；屏式过热器由膜式壁构成，管子规格为Ф42×6，材质为12Cr1MOV，共四屏，蒸汽由下向上运动，在炉顶经过二级喷水减温器后，进入高温过热器，二级减温器连接于屏过和高过之间，是采用规格Φ325×31，材质为12Cr1MoV的管子制作。高温过热器为双管圈顺列布置，管子规格为Ф38×5.5，材质为12Cr1MOV，采用较低烟速，在前排加盖1Cr20Ni14Si2的防磨盖板，蒸汽加热到额定参数后经连接管引入集汽箱。

2.2 蒸汽流程

汽包→蒸汽引出管→低温段过热器→一级喷水减温器→屏式过热器→二级喷水减温器→高温段过热器→集汽联箱→锅炉主汽门→蒸汽隔离阀→汽轮机。

饱和水和饱和蒸汽混合物在汽包内经汽水分离装置分离后，饱和蒸汽通过汽包蒸汽引出管进入到位于尾部竖井中的低温过热器进一步加热，由入口317 ℃加热至出口368 ℃后，经过一级喷水减温器减温，温度由368 ℃约降至约为363 ℃，再通过布置在炉膛上部的屏式过热器，由363 ℃加热至出口温度425 ℃，再经过二级喷水减温器调解后温度约降为418 ℃，再进入高温过热器，由入口温度约为418 ℃加热至540 ℃，加热到额定参数540 ℃后进入集汽联箱，最后从主汽阀至主蒸汽管道。

3 过热器的设计要点及注意事项

综上所述，循环流化床锅炉过热汽温受多种因素的影响，且变化幅度可能很大，为保证过热器的安全和达到设计参数，结合我们的实践经验提出以下几点设计和运行中应重视的问题：

3.1 适当修正传热系数

目前普遍存在过热的汽温实测值大于设计值问题，这主要是由于过热器的传热系数计算不准确，设计的传热系数偏小，受热面偏多而引起的。故应在设计过热器时修合理正传热系数。

3.2 控制燃煤的粒度

如上所述，燃煤粒度的大小会影响风量、扬折率、飞灰的浓度和粒度、燃烧份额、分离器效率等，所以保证合格的燃煤的粒度对控制过热汽温十分重要。如某电厂选用混煤，虽然燃煤平均粒度以仅为1.04MM，但仍含有大的煤粒，加上大风量运行等其他因素，结果使减温喷水量大大增加。

3.3 应有一定的调节燃烧份额的手段

密相区内燃烧份额的变化对锅炉负荷、密相区烟气温度和稀相区出口烟气温度均有较大的影响，因此对汽温也有较大的影响。但在设计中，燃烧份额是一个凭实践经验估取的数值，由于影响因素多而复杂，其取值只能是粗略的。因此在设计时应考虑一些措施来调节燃烧份额。如采用负压给煤并在落煤口处设置播煤风口，播煤风道上安设调节阀，这样可根据运行工况通过改变播煤风量的大小和进风口的角度，在一定的落围内改变燃烧份额的大小，尽可能与设计值保持一致，避免因燃烧份额的改变而引起较大的汽温变化。

3.4 采用低倍率循环

在循环流化床锅炉设计中，分离器的效率与循环倍率紧密相关。分离器效率决定了循环倍率。当循环倍率较低时，分离器效率的变化对循环倍率的影响不大。当分离器效率较高时，分离器效率的少许变化便会引起循环倍率的很大变化。低倍率循环流化床锅炉的循环倍率一般在3-10之间（相当于分离器效率为70-90）可引起飞灰浓度成几倍的变化。在高倍率循环流化床锅炉中，分离器效率的变化对飞灰浓度的影响更大。因此采用低倍率循环容易控制汽温。

3.5 尾部烟道过热器壁温计算

循环流化床锅炉尾部烟道过热器壁温计算中，吸热不均匀系数的选取在国内争议较大。国内普遍使用前苏联计算标准，煤粉炉尾部烟道过热器吸热不均匀系数取1.3。但是，由于没有煤粉炉炉膛烟气残余旋转的影响，循环流化床锅炉吸热不均匀系数应比煤粉炉小。国外大型循环流化床锅炉制造公司的企业标准中，吸热不均匀系数大多取1.l-1.2。蒸汽侧流体动力不均匀系数按 0.95计算。

3.6 避免大风量运行

目前在流化床锅炉中，由于原煤粒度大的已超过8～10mm的规定值，为防止粗颗粒煤沉底而引发事故，通常用大风量运行，不仅在额定负荷下风门全开，而且在低负荷时也不关小风门，这种大风量的运行方式不仅能引起烟量，烟温的变化，还会因大风量而造成扬折量增大，密相区的燃烧份额减小，飞灰浓度增大等变化，影响到汽温的增高。因此，运行中操作风量应适当，以避免锅炉效率的降低和汽温的升高。

3.7 增大调温能力

循环流化床锅炉减温器的减温能力应比常规锅炉大，过热器减温焓的选取值应比设计推荐值低些，以增强多种因素对汽温影响的适应能力。

4 结语

1）高温过热器常规布置使高温过热器上部受热面不得不使用价格极昂贵、加工工艺非常复杂的SA213-T9l材料，使高温过热器的造价大大增加。

2）高温过热器优化布置方案比常规布置方案更加经济，优化布置方案高温过热器受热面价格仅为常规布置方案的80%。

3）高温过热器优化布置方案不存在布置困难，运行的安全性也没有问题。因此，优化布置方案应在高温、高压循环流化床锅炉高温过热器的布置中推广使用。

参考文献

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