一種木屑鍋爐的開發設計

楊彩萍

（鄭州鍋爐股份有限公司 河南 鄭州 450001）

1 鍋爐簡述

生物質是一種清潔燃料，含硫量低，含氮量不高，燃燒后Nox和SO2的含量很低，生物質燃燒過程具有CO2零排放的特點，這對于緩解日益嚴重的“溫室效應”有著特殊意義。隨著能源危機的加劇及節能環保的意識增強，生物質能越來越受到人們的重視。下面以印尼某單位與我公司簽訂的一臺燒木屑的生物質鍋爐為例作以介紹。本爐型為燃料為木屑（碎木塊）的往復爐排蒸汽鍋爐。鍋爐由往復燃燒爐和鍋爐本體兩大件組成，往復爐排采用德國成熟層燃技術，購買國外的成品。鍋爐本體按中國標準設計制作。其燃燒部件采用德國成熟的傾斜往復燃燒技術和設備。往復爐排由三層液壓傳動，分上、中、下三層，分別推動爐排做往復運行，爐排主要構件采用耐熱鋼鑄造而成。燃燒爐采用較大的過量空氣系數運行，總過量空氣系數為1.73，分一次風和二次風，一次風比率為0.85，二次風比率為0.88。一次風由爐排下方送入，二次風通過專用風機將大量的二次風沿爐排長度方向，在爐排左右兩側燃燒爐中部送入爐膛，與碎木燃燒過程中產生的可燃物質混合擾動，補充木塊充分燃燒所需空氣量。碎木塊在往復爐排上方的絕熱燃燒溫度約為1160°C左右。鍋爐運行中及時調節一二次風的比率，確保燃料的充分燃燒。另外燃燒爐出口通過再循環風機，從鍋爐出口引入再循環煙氣（煙氣溫度約180°C）和1160°C左右的高溫煙氣劇烈混合后，送入鍋爐爐膛，然后依次進入凝渣管、高溫過熱器、低溫過熱器、對流管、省煤器等受熱面后進入尾部煙道。

2 燃料特性（碎木塊）

碳35%；氫 4.2%；氧 30.09%；氮 0.70%；硫 0.01%；水分30.00%；灰分1%；低位發熱值 2781kcal/kg。

3 鍋爐規范

鍋爐蒸發量20000kg/h；出口蒸汽壓力3.82MPa；出口蒸汽溫度450°C。

給水溫度 105°C；一次風溫 20°C；二次風溫 20°C；排煙溫度 180°C；排污率2.0%。

鍋爐熱效率79.64%；煙氣循環倍率0.3%；燃料消耗量6230kg/h；入爐煙氣量51332Nm3/h。

鍋爐受熱面爐膛110m2；第一級過熱器72m2；第二級過熱器110m2；蒸發管束 969m2；省煤器 592m2。

4 燃燒爐排

碎木塊燃燒設備采用德國成熟的傾斜往復燃燒爐，往復爐排采用耐熱鋼鑄造而成，由三層液壓傳動，分上、中、下三層，分別推動爐排做往復運行。給料裝置采用防回火裝置，確保給料裝置安全可靠運行。

5 鍋爐本體

鍋爐采用單鍋筒橫置式的自然循環水管鍋爐，煙氣經由爐膛、凝渣管、過熱器、對流管束、鋼管省煤器后排出爐外。

爐膛為膜式水冷壁結構，管子φ51×4，節距為100mm。爐膛截面為3020×4320mm。爐膛水冷壁與集箱通過支承裝置吊在鋼架上。爐膛下部有鋼性膨脹節與往復爐排的支架連接一起。

鍋爐燃燼室上部為膜式水冷壁結構，下部由光管水冷壁管拉稀成凝渣管，其橫向間隔200mm，縱向間隔250mm，煙氣橫向沖刷凝渣管后向上進入過熱器。

過熱器采用水平懸吊式結構，過熱器蛇形管分為高溫段和低溫段組成,高溫段采用12Cr1MoVG高壓鍋爐管,低溫段采用20(GB3087-2008)鍋爐管順排布置。采用噴水減溫。煙氣通過過熱器后轉90°進入對流管束上部，其中部分飛灰由于慣性力被分離出來并集中在下部的落灰斗中定期排出爐外。鍋筒分離出的飽和蒸汽經導汽管引到過熱器進口集箱經過熱器低溫段、減溫器、過熱器高溫段、過熱器出口集箱后達到額定出口參數。過熱器出口集箱上設有主汽閥，自用排汽閥、生火排汽、反沖洗、安全閥及熱電偶座、溫度計、壓力表等。

對流受熱面，采用肋片管排結構。對流管束上、下集箱采用20(GB3087-2008)鍋爐管；管排采用φ32×4鍋爐管，管排與管排間呈錯排布置，管排通過連接管與管束上、下集箱連接起來。對流管束上集箱通過導汽管與鍋筒連接，對流管束下集箱通過下降管與鍋筒連接，爐水在鍋筒、對流管束、下降管及導汽管間采用自然循環方式流動。煙氣在對流管束底部水平出口折向90°向上進入省煤器煙道。

省煤器采用膜式水冷壁結構。煙氣橫向沖刷管排。煙氣由下向上流動。鍋爐給水經過省煤器進口集箱、省煤器管束、省煤器出口集箱后匯入鍋筒。

鍋筒內徑為Φ1500mm，壁厚46mm，采用20g鍋爐鋼板焊制而成。筒自由擱置在鋼架上的兩個鍋筒支座上，可以左右自由膨脹。

鍋筒內部裝有給水、蒸汽分離、連續排污、磷酸鹽加藥等裝置，蒸汽一次分離采用9個φ290旋風分離器，二次分離采用鍍鋅鋼絲網及一層多孔板組成的頂部分離器，鍋爐給水應符合GB/T12145-2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》。

鍋筒上設有安全閥、壓力表、水位報警和控制、緊急放水、自用蒸汽等閥門、儀表，鍋筒正常水位在鍋筒中心線以下50mm，允許水位波動±75mm。

鍋筒還有一根再循環管，接至省煤器前，供升火啟動用。給水自動調節系統由設計院統一考慮，本廠在鍋筒上給出一些接口，供自動控制用。

6 爐墻

本鍋爐爐膛采用輕型爐墻。爐膛后采用重型爐墻。在膜式壁敷管爐墻與重型爐墻相交處，為適應熱膨脹，減少泄漏，采用了迷宮式密封結構。在需要的地方，設有人孔門、防爆門、觀察孔和測量孔。

7 鋼架及平臺扶梯

采用鋼柱的支承式鋼架結構，鋼柱固定在0m平臺上，鍋筒、膜式壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器、尾部煙道左右側爐墻、水平煙道左右側爐墻、尾部煙道頂棚等支承或吊掛在鋼架上。

平臺扶梯均以適應運行和檢修的需要而設置，一般走道平臺寬度為730mm，樓梯寬為600mm，坡度為50°。

8 主要閥門、儀表及其它

根據《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》中的相關要求，控制系統中設置了高低水位報警、低水位聯鎖保護裝置；蒸汽超壓等報警和聯鎖保護裝置系統。鍋爐本體閥門儀表管道設置了必要的溫度、壓力、閥門等測量儀表。

主要有以下閥門、儀表：閘閥、止回閥、截止閥、調節閥、節流閥、安全閥、水位表、低位水位計、溫度計、壓力表等。

為監督汽水品質，本鍋爐還配有給水、爐水、飽和蒸汽、過熱蒸汽的取樣裝置。

9 結束語

總之，該爐型鍋爐運行情況良好，各項指標均達到了設計要求。它適用于有豐富的森林資源的國家和地區。在設計上是成功的，其獨特新穎的結構特點對于其它爐型的生物質鍋爐也具有一定的參考價值。

［1］陳學俊，陳聽寬，主編.西安交通大學[M].鍋爐原理.機械工業出版設.