1 前言
循环流化床燃烧是一种新型的高效、低污染的清洁燃煤技术，其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不象鼓泡床一样有一个明显的床面，由于床内强烈的湍流和物料循环，加强燃料的混合并延长了燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。
循环流化床锅炉运行温度通常在850～950℃之间，这是个理想的脱硫温度区间，采用炉内脱硫技术，向床内加入脱硫剂（如石灰石），燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比约为2时，可以使脱硫效率达到90%左右，SO2的排放量大大降低。同时循环流化床采用低温分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOX的生成和排放。循环流化床锅炉还具有高的燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床锅炉是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。
本循环流化床锅炉是在广泛吸收若干台相近容量、相同压力参数的循环流化床锅炉运行经验的基础上，运用了经过实践检验过的先进技术进行设计。在燃用设计煤种时，锅炉能够在定压时70～100%额定负荷范围内过热器出口蒸汽保持额定参数；在燃用设计煤种或校核煤种时，在30～100%额定负荷范围内锅炉能够稳定燃烧。
2 锅炉设计条件及性能数据:
锅炉适用于室内或半露天布置。锅炉采用前吊后支相结合的固定方式，锅炉运转层标高为7m。锅炉采用单锅筒、自然循环、集中下降管、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式，对流竖井烟道内布置对流受热面。
2.1 锅炉主要设计参数 2.1.1锅炉技术规范
一、锅炉基本特性：
1．锅炉规范：
?额定蒸发量 75t/h ?额定蒸汽压力 5.29MPa
?额定蒸汽温度 450℃
?锅筒工作压力 5.63MPa ?给水温度 104℃ ?排烟温度 140℃ ?锅炉设计效率 89.22% 2．燃料：设计煤种：煤质特性如下：
可燃基挥发分 Vdaf= %
低位发热量 Qnet.v.ar= KJ/kg 收到基碳 Car= % 收到基氢 Har= % 收到基氧 Oar= % 收到基氮 Nar= % 收到基硫 Sar= % 收到基水分 Mar=%
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收到基灰分 Aar= % 锅炉型号：TG-75/5.29-M
锅炉型式：中温次高压、单锅筒、自然循环、∏型布置的燃煤型循环流化床锅炉
随着煤种的差异，入炉煤的粒度要求也有所不同，煤的粒度范围0～8mm，见下图的推荐范围。
粒度范围(mm) 质量份额(%) 点火及助燃用油采用0#轻柴油(GB252-87一级品)，其性质如下表：
分析项目 恩氏粘度(20℃时) 10%蒸余物残碳 水分 灰份 硫含量 低位发热值 闭口闪点 硫醇硫含量 机械杂质 凝点 名 称 碳酸钙 碳酸镁 水 其它 单位 oE % % % % kJ/kg ℃ % % ℃ 符 号 CaCO3 MgCO3 H2O 标准要求 1.2～1.67 ≤4 痕迹 ≤0.025 ≤0.2 ≥41868 ≥ 65 ≤0.01 无 ≤ 0 单位 % % % % 实验方法 GB/T268 GB/T260 GB/T508 GB/T380 GB/T261 GB/T380 GB/T511 GB/T510 数 值 89 2.8 0.82 7.38 <0.5 20 0.5～3 50 3～5 20 5～8 10 为了达到良好的脱硫效果，需添加石灰石作为脱硫剂。石灰石的品质见下表：
随着环境保护的严格要求，对燃煤锅炉SO2与NOx的排放有了新的控制标准。该炉型从设计上充分考虑了这一点。在锅炉的前部给煤机附近可设置两套脱硫剂（石灰石）贮料仓，存放一定量的石灰石添料，贮灰仓下部由Φ133的管子及给料机与给煤管相连接，随燃料一同给入燃烧室进行脱硫。石灰石既用于脱硫又起循环物料作用，在循环床燃烧温度区间内石灰石脱硫是扩散反应，如石灰石粒径太大，比表面积小，脱硫反应不充分，石灰石利用率低；同时，颗粒扬折率也低，不能起到循环物料作用。若颗粒太小，则在床内停留时间太短，脱硫效果也差。石灰石宜用密闭系统单独送入炉前石灰石仓中，然后送入燃烧室。为了提高石灰石的利用率，石灰石的粒径一般控制在0～1mm之间，同时还应控制脱硫时的温度场，即流化床燃烧温度一般应控制在850～900℃之间。石灰石粒度应满足下图的要求：
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100 累计质量份额 ％ 80 60 40 下限 上限 20 0 0 250 500 粒径大小(μm) 750 1000 石灰石入炉粒度分布推荐范围 启动床料可以用砂也可以用原有床料。用原有床料启动，床料最大粒径不超过3mm。用砂子启动，应选择较小密度的砂子，并控制砂子中的钠、钾含量，以免引起床料结焦，其中Na2O含量不宜高于2.0%，K2O含量不宜高于2.5%。砂子粒度最大粒径≤6mm，小于100?m的质量份额不宜超过25%。
2.1.2锅炉汽水品质
为了确保锅炉出口蒸汽品质，必须严格控制锅炉水汽品质，尤其是给水品质。锅炉给水、炉水、减温水和蒸汽质量要求按GB/T12145-1999《火力发电设备及蒸汽动力设备水汽质量》标准。
2.1.3 锅炉主要性能指标
排放值以设计燃料、给定的石灰石、过量空气系数保持1.2不变，B-MCR工况，Ca/S摩尔比为2.2的前提下：
项目 锅炉计算效率(按低位发热量) 锅炉保证效率(按低位发热量) SO2排放浓度 NOX排放浓度 CO排放浓度 单位 ％ ％ mg/Nm3 mg/Nm mg/Nm3 3额定工况 89.22 ≥89 350(Ca/S=2.2，O2=4.5%) 250 (O2=4.5%) 150 (O2=4.5%) 2.2 锅炉运行条件
锅炉带基本负荷，并具有变负荷调峰能力。对于设计煤种和校核煤种，锅炉设计能满足锅炉负荷为30％ECR及以上时，机组不投油、全部燃煤的条件下长期安全稳定运行的要求。
锅炉正常排污率(B-MCR)按2％计。
锅炉的过热蒸汽汽温在下列工况时均能达到额定参数，其偏差+5～-10℃；定压运行时，70％～100％B-MCR.。锅炉负荷连续变化率为：定压运行时，不低于7％B-MCR/min。锅炉从点火到带满负荷运行的时间为：冷态启动＜4h；温态启动＜3h；热态启动＜2h。
锅炉燃烧室密相区设计压力：＋20.8kPa～－8.7kPa；炉膛上部设计压力±8.7kPa。
3 锅炉总体及系统:
3.1 锅炉总体简介
75t/h CFB锅炉按燃煤循环流化床锅炉设计，与12MW等级冷凝式汽轮发电机组相匹配，可配合汽轮机定压启动和运行。锅炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。锅炉采用平衡通风。
锅炉主要由锅筒、悬吊式全膜式水冷壁炉膛、绝热式旋风分离器、返料回路以及竖井对流受热面组成。锅炉的炉膛采用悬吊结构；高温过热器悬吊在尾部烟道上方。锅筒、旋风分离器搁置在钢架横梁上；低温过热器、省煤器管系通过管夹支撑在承重梁上，承重梁搁置尾部护架上；立
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管式空气预热器支撑在钢架横梁上。锅炉炉膛整体向下膨胀，锅炉在炉膛水冷壁出口烟道与旋风分离器入口之间以及返料料腿中布置有柔性的膨胀节。
炉膛与对流竖井之间，布置有两台内径3.3米的绝热旋风分离器，外壳由钢板制造，分离器上部为圆筒形，下部为锥形，采用8mm碳钢钢板制成，采用了中心筒偏置结构。在烟气侧敷设耐磨耐火层，钢板和耐磨耐火层中间敷设保温材料，耐磨耐火材料及保温材料采用抓钉、托板固定。在旋风分离器的圆柱体和锥体结合处设置支撑装置，搁置在钢架横梁上。
旋风分离器下部各布置一个返料装置，返料装置外壳由钢板制成，内衬绝热保温材料和耐磨耐火材料。耐磨耐火材料和保温材料采用抓钉固定。返料为自平衡式，返料装置底部布置返料床，使物料流化返回炉膛，返料风由罗茨风机供给。
在尾部竖井内按烟气流向依次布置高温过热器、低温过热器、高温省煤器、低温省煤器和空气预热器。过热器系统中，在高温过热器和低温过热器之间设置一级喷水减温器。
锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部水冷风室、风帽进入炉膛，二次风从燃烧室前、后侧进入炉膛。炉膛共设有三个给煤点，均匀地布置在炉前。本锅炉按添加石灰石脱硫设计，石灰石通过给煤装置经落煤管进入炉膛。
炉膛底部设有水冷风室。本锅炉启动采用床下轻柴油点火方式。床下布置有两只启动油点火装置。
本锅炉采用循环流化床燃烧方式，在900℃左右的床温下，燃料和空气以及石灰石在炉膛密相区内混合，煤粒在流态化状况下进行燃烧并释放出热量，高温物料、烟气与水冷壁受热面进行热交换。石灰石煅烧生成CaO和CO2，CaO与燃烧生成的SO2反应生成CaSO4，实现炉内脱硫。烟气携带大量的物料自下而上从炉膛上部的后墙出口烟道切向进入两个旋风分离器，在旋风分离器中进行烟气和固体颗粒的分离，分离后洁净的烟气由分离器中心筒出来依次流过尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器，此时烟温降至136℃左右排出锅炉本体；被分离器捕集下来的固体颗粒则通过立管，由返料器直接送回到炉膛，从而实现循环燃烧。因此固体物料(灰、未燃烬碳、CaO和CaSO4)在整个循环回路内反复循环燃烧，脱硫剂的利用率大大提高。
本锅炉锅筒中心标高为29500mm，锅炉前、后柱中心深度 13700mm，锅炉左、右柱中心宽度7500mm。
3.2 锅炉汽水系统
锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、蒸发受热面(炉膛水冷壁)、对流竖井过热器。
3.2.1 给水和汽水循环系统
锅炉为单母管供水方式。给水主管道采用 DN100的管子，主管道再分成两路，一路通至喷水减温器，一路通至省煤器入口集箱，另外又布置两根调节负荷用的辅助管道，（70%负荷调节用的管道采用DN80,低负荷调节用的管道采用DN20）。
给水首先从锅炉对流竖井右侧的省煤器进口集箱由两根连接管引入，逆流向上经过二组水平布置的低温省煤器管组，经加热后进入省煤器中间集箱，然后再由此集箱引出，逆流向上经过一组水平布置的高温省煤器管组，后进入省煤器出口集箱，通过连接管并分配至支管进入锅筒。在锅筒和低温省煤器进口集箱之间设置了省煤器再循环管路，管路上布置1个截止阀、1个止回阀，启动阶段时，打开此阀，使省煤器与锅筒之间形成自然循环回路，以防止省煤器内的水汽化，确保启动阶段省煤器的安全。当锅炉建立了一定的给水量后，即可关闭此阀。再循环管路流量按5%B-MCR设计。给水系统见右上图。
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锅炉的汽水循环系统包括锅筒、大直径集中下降管、水冷壁和汽水引出管。从锅筒底部引出大直径集中下降管，通过分配管分别与炉膛前、后、左、右墙水冷壁下集箱连接，组成四个独立的循环回路。详见下图。
水冷壁由φ51×5的管子加扁钢拼接成膜式管屏，锅水流经炉膛水冷壁吸热后形成的汽水混合物汇于上集箱，然后通过汽水引出管进入锅筒。汽水混合物在锅筒内，通过旋风分离器和钢丝网分离器、均气孔板进行良好的汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒参与水循环，饱和蒸汽则从锅筒顶部蒸汽引出管引出进入过热器系统。
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