淺談ZG58—1.6/130/70—M煤粉鍋爐的特性

能立 王欣然 薛東曉

摘 要：文章闡述了58MW煤粉鍋爐的結構形式、參數特點。

關鍵詞：煤粉鍋爐；結構；特點

近年來，隨著工業技術的發展，以節能和環保為主題的技術升級改造如火如荼，產生了高效、環保的煤粉熱水鍋爐。煤粉熱水鍋爐以其高效節能、污染物粉塵、NOX、SO2排放量少、鍋爐房占地小、粉塵污染小、整機投資小的優勢，得到了國家及有關地方政府的扶持和推廣。以ZG58-1.6/130/70-M煤粉熱水鍋爐為例，介紹下此種鍋爐的特點。

1 概述

鍋爐為單鍋筒橫置式強制循環，平衡通風、固態排渣、全鋼架π型布置。爐膛采用模式水冷壁，尾部豎井煙道內布置對流管受熱面，對流管受熱面下方布置空氣預熱器。運轉層設在7m標高平臺。為節約投資費用和減少鍋爐房用地，同時考慮環保要求，本煤粉鍋爐不采用爐前制粉方式，選用集中供粉式流程。采用可調徑向濃淡旋流煤粉燃燒技術，采用低溫和空氣分級供風的燃燒技術能夠顯著抑制NOX的生成，其灰渣活性好，具有較高的綜合利用價值，因而它更能適合日益嚴格的國家環保要求。

2 設計參數及依據

鍋爐設計時，確定以下列數據作為設計依據。

（1）額定熱功率： 58MW

（2）額定蒸汽壓力： 1.6MPa

（3）回水溫度： 70℃

（4）出水溫度： 130℃

（5）排煙溫度： 135℃

（6）冷空氣溫度： 20℃

（7）二次風溫度： 300℃

（8）鍋爐熱效率： 90%

3 鍋爐結構簡介

鍋爐的水循環采用強制循環系統，回水先進入布置在爐前的回水總管，再由各連管分配給四周膜式壁下集箱，四周膜式壁中水并聯上升，經爐膛加熱后，進入上集箱，再由各集箱上的引出管引入鍋筒，從鍋筒引出兩根連接管將水引入對流管受熱面下集箱，經過兩組對流受熱面的家人，最后將合格的熱水由爐頂引出。鍋爐采用強制循環系統，爐膛中的介質為全上升流動，且水速大于0.57m/s，充分保證了鍋爐水動力的穩定性和水流速的單值性。在對流受熱面處，兩級受熱面之間裝有混合集箱，且通過集箱間連接管的交叉引入，充分消除熱力偏差。

鍋爐煙風流程：冷空氣——空氣預熱器——熱風管道——煤粉燃燒器——燃燒室煙氣上升——燃盡冷卻室——凝渣管——轉向室——對流受熱面——空氣預熱器——煙氣排除。

3.1 燃燒設備

鍋爐的燃燒設備選用徑向濃淡煤粉旋流低氮燃燒器，共設置4臺，采用前墻布置方式，分兩層布置。一次風采用冷風正壓送粉系統，二次風采用空預器出口的熱風。燃燒器的布置、設計不允許有火焰直接沖刷水冷壁和結焦現象，不允許燃燒器出口及附近水冷壁有結焦現象，以保證鍋爐安全經濟連續穩定的運行。

煤粉鍋爐的核心技術是煤粉的燃燒技術。設計采用煤粉鍋爐燃燒的徑向濃淡旋流煤粉燃燒器，即低NOX燃燒器。

3.2 鍋筒及鍋內裝置

鍋爐的鍋筒橫向布置，鍋筒直徑為1400mm，壁厚為18mm，筒體直段部分長度為11720mm，采用材料為20g。在鍋筒兩端封頭上各開一個人口以供檢修，鍋爐運行時為滿水操作。鍋爐水災要求給水應澄清，清澈無色，補給水和循環水品質應符合相關規定。

3.3 爐膛和水冷壁

鍋爐爐膛采用膜式水冷壁全密封結構，膜式水冷壁由Φ60*4的管子和20*4的扁鋼通過膜式水冷壁專用設備雙面焊接而成，膜式水冷壁節距為80mm。為改善爐內煙氣的充滿度和對流受熱面的沖刷，后水冷壁上部設計成折焰角。折焰角伸入爐膛1500mm，占爐膛深度30%。后水冷壁集箱內與直管相連接處裝有節流圈，以使彎管和直管達到合理的流量分配。后水冷壁上部四分之三的管子在爐膛出口處拉稀形成凝渣管。前后水冷壁在爐膛下部向內彎曲成冷灰斗。冷灰斗處的水冷壁管和支持結構應能承受大塊焦渣的墜落撞擊和異常運行時焦渣大量堆積的荷重。

爐膛采用全焊接式的膜式水冷壁，保證爐膛嚴密性，鰭片寬度應能適應運行的工況。鍋爐出口設置防爆門，具有先進的防爆措施，爐膛的設計壓力和抗爆能力應符合相關標準要求。

水冷壁管內的工質分配和受熱應均勻，防止發生水循環不良現象。對水冷壁管子及鰭片應進行溫度和應力驗算，無論在鍋爐啟動、停爐和各種負荷工況下，水冷壁受壓件的溫度均應低于鋼材的許用值，應力水平亦應低于許用應力。水冷壁上應設置必要的觀測孔、熱工測量孔、打渣孔、人孔、吹灰孔及布置相應的平臺。水冷壁和灰渣斗接洽處應有良好的密封結構，以保證水冷壁能自由膨脹。水冷壁的放水點應裝在最低處，保證水冷壁管及其集箱內的水能放空。

3.4 對流受熱

對流受熱面采用光管式。分上、下2級，采用順列布置。采用Φ32*3mm管子，材料為20g。下級受熱面采用支撐式，由支撐架支撐在鋼架上，上級受熱面采用懸吊式，由自身拉出的懸吊管吊掛。

每組件上面兩排管子上均設有防磨蓋板，彎頭上裝有防磨罩。各管組之間均留有人孔門，以供檢修之用。

3.5 空氣預熱器

結構為鋼管式空氣預熱器，由管板和煙管組成。每級空氣預熱器及相應的連通箱均采用全焊接的密封框架，以保其嚴密性。

4 鍋爐吹灰

在爐膛設有相應的吹灰孔。凝渣管前下方、爐膛四周預留12個吹灰器孔。在尾部對流受熱面及空預器共預留8個吹灰器孔。

5 除渣裝置

除渣可采用機械或人工除渣。

6 鍋爐控制及安全保護系統

鍋爐采用自動控制系統，具體功能包括數據的采集和整理，鍋爐運行的控制及調節，故障的顯示及連鎖保護等。可靠的控制系統達到安全經濟運行效果。

設置安全閥，鍋爐進水壓力顯示和失壓報警。鍋爐進水溫度顯示、出水溫度顯示及超溫報警。鍋爐出水壓力顯示。負壓顯示包括爐膛出口、空氣預熱器前后及引風機進口負壓。鼓引風機風門的遙控和開度顯示以及引風機的電流顯示。循環泵突然停止運轉時，自動切斷鼓引風機的裝置。同時，鍋筒上部設有安全閥和排氣閥，以便升火前加水和停電后放汽保護。

7 結束語

鍋爐采用可調徑向濃淡旋流煤粉燃燒技術，采用低溫和空氣分級供風的燃燒技術能夠顯著抑制NOX的生成，其灰渣活性好，具有較高的綜合利用價值，因而它更能適合日益嚴格的國家環保要求。

參考文獻

[1]車德福，莊正寧，李軍，等.鍋爐[M].西安：西安交通大學出版社，2004.

[2]北京鍋爐廠設計科譯.鍋爐機組熱力計算標準方法[M].北京：機械工業出版社，1976.

[3]林宗虎，徐同模.實用鍋爐手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[4]工業鍋爐設計技算方法編委會.工業鍋爐設計計算方法[M].北京：中國標準出版社，2005.

作者簡介：能立（1985-），男，主要從事鍋爐設計工作。