无锡UG-75-5.3-M3循环流化床锅炉改造

无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉节能改造项目建议书

淄博嘉周热电有限公司

二00七年十二月

第一章项目背景

淄博嘉周热电有限公司是国家节能投资公司一九九一年全国热电投标中标项目，是周村城区唯一集中供热热源点。公司始建于一九九二年，一期工程建设规模为3×75T/h循环流化床锅炉和1×C12+1×B6汽轮发电机组，总装机容量18MW，一九九四年六月投产。随着工业热负荷的不断增长，一九九五年建成投运了一台75T/h 循环流化床锅炉。为了满足城区居民冬季取暖的要求，于一九九七年将C12抽凝式汽轮机组改造为低真空运行循环水供热，在不增加主设备的情况下，增加取暖面积46万平方米，年利用余热25.1万GJ。为缓解日益增长的用热供需矛盾，二000年建设了二期工程，建成投运了一台75T/h循环流化床锅炉和一台C12汽轮发电机组。二00三年扩建了三期工程，规模为2×130T/h循环流化床锅炉和1×C25汽轮发电机组。现在公司生产规模达到六炉四机，总装机容量为6.6万KW，锅炉总吨位505T/h。年发电能力45000万kwh，年供热能力535万GJ。

我公司集发电、供热、循环水供暖为一体，锅炉以当地煤矿生产的劣质煤和煤矸石为主要燃料，自2002年开始一直是省经贸委认定为资源综合利用电厂。我公司的投产运营后，替代了城区原有的锅炉250台（600吨蒸汽），城区的热化系数已接近0.7，节能、环保效果明显。热电联产、集中供热和资源综合利用对周村区的经济发展起了重要的促进作用，对于改善周村城区的大气环境、提高城

市现代化水平和人民群众的生活质量发挥了积极作用，取得了良好的经济效益、社会效益、环保效益和节能效益。

第二章项目建设的必要性

我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭约占一次能源比例59%左右，而在我国的发电能源结构中燃煤发电站又占主导地位。节约能源、环境保护意识的增强，推动了循环流化床燃烧技术在我国的发展。循环流化床燃烧技术具有效率高、煤种适应性广、特别适合燃用低热值劣质煤、环保指标好、副产品可再利用、不会对环境造成二次污染等特点。嘉周公司为适应电力市场的竞争和日益严格的节能环保要求，从可持续发展的战略角度出发，在投资建设时选择了新型的、发展中的循环流化床锅炉。我公司1994年投产的三台无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉，就是国内第一代流化床锅炉，并在当时取得了很好的经济效益和社会效益。

随着国家经济的飞速发展，对能源消耗和环境保护的要求日趋严格，也促进了循环流化床锅炉的完善和发展。我公司使用的无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉基于当时的设计水平和要求，其各项参数指标已达不到现在的标准。1994年—2004年十年间，这三台第一代循环流化床锅炉已呈现设备和技术的老化，其主要参数也达不到设计要求：飞灰含碳量为29.1%、灰渣含碳量为3.1%、吨煤产汽量为4.25吨，效率只有70%，造成了煤炭资源的极大浪费，在能源极其紧张的今天，已完全不能适应企业发展和国家节能环保的要求。

第三章项目建设的方案

一、项目建设的构想

针对无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉分离系统分离效率低的不足进行有效的改造：将原来百叶窗分离飞灰不完全通过改为旋风分离全通过提高其分离效率，并改造砖砌炉顶为膜式水冷壁炉顶增加受热面提高锅炉出力。

二、项目设计的理论基础和原理

1. 循环流化床锅炉的特点：

一般循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛、气固物料分离设备（分离器）、固体物料再循环设备等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器、空气预热器等。燃烧所需要的一、二次风分别从炉膛底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁管，用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。保证炉内颗粒浓度（也就是物料循环倍率的控制）是循环流化床锅炉效率的一个关键问题，循环倍率的大小与分离装置的分离效率息息相关。

2. 百叶窗分离器：

百叶窗分离器是早期分离装置的一种，该分离器由若干的钢片按一定角度鳞状布置，烟气通过分离器时较大的颗粒由于其质量不同被分离下来，大部分烟气和较小的颗粒则通过钢片之间的空隙进

入尾部烟道，分离下来的大颗粒和部分烟气就进入后部的小型旋风分离器中，进入炉膛循环燃烧。可见，由于烟气并没有全部通过后面的旋风分离器，因而相对分离效率较低。

3. 旋风分离器：

旋风分离器是循环流化床锅炉在结构上的特征之一，其分离性能对循环流化床锅炉的运行和效率有较大影响。旋风分离器的分离效率通常用切割直径来表示，其定义为在给定的颗粒特性和操作条件下分离效率为50%时的颗粒直径。大于此直径的颗粒极有可能在分离器中被分离下来，而小于这一直径的颗粒被分离下来的可能性就小得多。分离器的分离效率和分离器的阻力是评价分离器性能的主要指标。影响旋风分离器性能的因素有烟气温度和分离器尺寸。烟气温度越高效率越低，分离器直径越大其分离效率越低。

4. 飞灰回送装置（回料器）

回料器是将分离器分离下来的物料，从分离器下部的低压侧输送到燃烧室下部的高压侧。经过多年的发展，非机械式回料器成为循环流化床锅炉灰料装置的主要形式，常见的有U型阀和J型阀。输送的动力来自流化后物料的重力，因此分离器与回料器之间的立管高度和料位高度对回送的实现非常重要。

5. 改造后增加重量对基础载荷的影响：

分离器和炉顶的改造总共增加重量约58.5吨，无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉设计载荷安全系数为1.27，增加的载荷完全在设计范围以内。

6. 改造技术的先进性和成熟性：

目前，大型的旋风分离器技术已日趋成熟，广泛地运用在循环流化床锅炉中。国内外许多机构不断地在这种技术领域进行研究改造，积累了许多宝贵的经验。旋风分离器的改造，改变了原来烟气不完全通过分离器而造成的分离效率降低、大量可燃物的损失。分离效率提高后，有更多的细颗粒被分离送回炉膛参加循环，床料粒径变细，改变了原分离效率较低时不完全燃烧造成的损失。经过测算，分离器改进后：Ca/S比可降低18%，飞灰可燃物可降低20个百分点。此外，分离效率提高后，炉内颗粒浓度增加，受热面传热系数增加，炉内热负荷增加。类似改造在很多厂家、许多锅炉上进行试验都取得了良好的效果。

7.项目设计的单位：

该项目由济南锅炉厂设计处进行具体的设计。济南锅炉厂在设计生产循环流化床锅炉方面处于国内领先行列，我公司一期工程以后投产的循环流化床锅炉均由济南锅炉厂设计制造，使用效果很好，能达到较高的负荷和效率。济南锅炉厂设计处此次设计范围包括：改造工程的力学计算、改造工程的热力计算、分离器的效率阻力以及改造项目的图纸等。

三、改造方案的介绍：

第一项无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉分离系统改造

无锡UG-75/5.3-M3循环流化床锅炉设计的分离系统为：炉膛出口后为一次惯性返料，在第二三级省煤器之间的中低温区350℃左