205TSM1炉本体结构布置说明书要点Word格式文档下载.docx
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4辅助设备16
4.1垃圾、煤、底渣系统16
4.2排渣系统16
4.3斗提系统17
4.4炉内脱硫系统17
4.5送、引风系统17
4.6风量测量17
4.7仪表18
4.8点火系统18
4.9吹灰系统19
4.10冷灰及输灰系统19
5锅炉膨胀系统20
6DCS控制要求21
6.1运行控制说明21
6.2自动、保护和联锁22
6.2.1自动和保护22
6.2.2联锁23
1概述
本垃圾焚烧炉为无锡太湖锅炉有限公司与北京中科通用能源环保有限责任公司联合开发设计的循环流化床垃圾焚烧炉技术，它的主要功能为焚烧城市生活垃圾并提供过热蒸汽发电。
循环流化床燃烧技术发展至今已经是一种非常成熟的技术，具有燃烧效率高和污染物排放低的特点。
循环流化床炉膛内具有很大的热容量，因此燃料适应性强，包括各种劣质燃料、城市生活垃圾等。
由于流化床中强烈的物料湍流混合和循环，增加了燃料在炉膛内的停留时间，因此具有很高的燃烧效率。
焚烧炉采用流化床燃烧技术，针对城市生活垃圾形状尺寸差异大、含有较多的大块不可燃物、水分高和热值低等特点，流化床采用常规风帽和定向风帽使布风均匀，可在流化床内产生大尺度的床料横向运动，提高垃圾在流化床内的扩散和混合，因此，对入炉垃圾除了将其中少量的大块建筑垃圾和金属物品等分拣出外，无需进行复杂的破碎和筛分等预处理工序。
焚烧炉采用一定范围粒度的循环灰作为床料，在空气吹动作用下，循环灰在燃烧室下部翻腾运动，细颗粒吹离炉膛后被高温旋风分离器分离下来，由返料器送回炉内形成物料循环，从而提高焚烧炉悬浮空间的气固混合和传热传质速率。
目前我国城市生活垃圾低位热值一般在800～1500kcal/kg范围，由于热值低，焚烧炉炉膛内浇注料覆盖面积较多，受热面少，以保持炉膛在设计床温下运行；
同时提高焚烧炉热风温度助燃。
为满足焚烧炉蒸发受热面的需要，在旋风筒出口布置了冷却室，冷却室由膜式水冷壁组成，并布有水冷蒸发屏，管内工质自然循环。
本焚烧炉主要有以下特点：
1）采用全膜式壁结构
焚烧炉炉膛采用了全膜式壁结构，密封性好，总体设计满足膨胀要求，焚烧炉的膨胀、密封得到了很好的解决。
后墙水冷壁向前弯曲构成水冷布风板，与两侧墙组成水冷风室，为床下点火创造必要的条件。
2）垃圾种类适应性广
流化床炉采用大量循环灰作为热载体，蓄热性强，并用气流搅动燃料，床内温度均匀。
燃料均匀充分加热、干燥，燃烧稳定性较好，可燃垃圾范围宽，特别适合焚烧我国热值低、水份高的城市生活垃圾，并且燃烬充分、减量化程度高，减容率可>
90％，灰渣热灼减量小于3％。
3）不需复杂的预处理系统
采用独特的结构设计和配风技术，大块不可燃物排出能力强，无需在入炉焚烧前对垃圾进行复杂的预处理，节省大量分选设备的投资。
这种系统简单，投资节省的垃圾焚烧处理技术特别适合我国数量众多的城市需要。
4）优异的环保性能
垃圾在循环流化床垃圾焚烧炉内燃烧，处于均匀的高温和强烈的混合状态。
焚烧炉运行温度在850～950℃范围，炉膛温度分布均匀。
这种温度分布特性既可以防止流化床内因玻璃等物品熔化而影响流化质量，又使可燃气体在较高的温度充分燃烧，彻底破坏二恶英等有害成分。
循环流化床焚烧炉内燃烧温度控制在950℃以下，加之采用分级配风控制炉内合理的氧浓度分布，NOx产生量很少。
5）故障少、运行费用低
流化床焚烧炉内高温区没有运动部件，采用水冷布风板结构，故障率低。
流化床焚烧炉在垃圾水分高，热值低于800Kcal/Kg的情况下，可适当加大给煤量，燃煤费用比国外设备采用油助燃的费用大大降低。
6）外置式换热器
本焚烧炉采用专利技术，过热器布置在HCl、Cl2等气体浓度极低的返料器内，过热器管束不会发生有害气体腐蚀。
过热器材质的选用和常规锅炉一致，不须采用特殊材料。
配套采用常规发电设备，减少设备投资费用。
7）床下点火
由于采用了水冷风室及布风板，为床下点火创造了条件。
本设计采用床下热烟气发生器点火。
点火用油在热烟气发生器内筒燃烧，产生高温烟气，与夹套内的冷却风充分混合成850℃左右热烟气。
通过布风板使床料在沸腾状态下加热，因此，该点火方式具有热量交换充分、油耗量低、点火劳动强度低、成功率100%等特点。
8）返料系统
本炉采用自平衡返料器。
返料系统由分离器灰斗、料腿、U型阀构成，高压风多点布置，保证可靠返料，返料量大，负荷适应范围广，没有任何运动部件，完全消除了高温条件下易发的机械故障，运行操作简单可靠。
9）固定膨胀中心
焚烧炉按设定膨胀方向，利于密封。
炉膛开孔及顶部一、二次密封采用新型结构，炉膛四周密封。
10）有效的防磨措施
炉膛大部分受热面区域、炉顶区域、分离器入口烟道为密焊销钉再浇注耐磨耐火材料；
回料器内壁及隔墙由耐磨耐火材料浇注而成，而耐磨耐火材料均采用经耐磨实验合格和经实际使用证明耐磨耐火性能良好的材料。
由于旋风分离器分离效率高，烟气中灰粒子的浓度大大的降低，从而减轻了对尾部对流受热面的磨损，设计又选取了较合理的烟气流速，在结构上又设计有完善的防磨措施，因此较好地解决了对流受热面的磨损问题。
2焚烧炉基本特性参数及运行条件
2.1设计条件
设计燃料城市生活垃圾+烟煤
设计燃料配比（重量）90%:
10%（垃圾：
煤）
额定垃圾处理量500t/d
燃烧温度850～950℃
启动燃料柴油
灰渣热灼减率＜3.0％
2.1.1垃圾成分
名称
符号
单位
设计垃圾品种
收到基碳
Cy
%
13.20
收到基氢
Hy
2.27
收到基氧
Oy
6.53
收到基氮
Ny
0.21
收到基硫
Sy
0.07
收到基水份
Wy
54.86
收到基灰份
Ay
22.64
氯含量
Cly
0.22
计算低位发热量
Qydw
kcal/kg
1194.2
kJ/kg
5000
2.1.2煤种成分
设计煤种
52.53
4.13
9.68
1.13
0.48
10.56
21.49
5016
21000
2.2锅炉设计标准
锅炉设计主要依据以下标准规范：
1）《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
2）SD167-85《电力工业锅炉监察规程》
3）《锅炉机组热力计算标准方法》
4）《工业锅炉烟风阻力计算方法》
5）GB9222-88《水管锅炉受压元件强度计算》
6）JB/T6736《锅炉钢构架设计导则》
7）JB/T6696《电站锅炉技术条件》
8）DL/T5047《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）
9）GB/T12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》
10）其他国家、行业相关标准
2.3焚烧炉参数
额定蒸发量45t/h
蒸发量范围38～50t/h
额定蒸汽压力3.82MPa
额定蒸汽温度450℃
给水温度150℃
连续排污率2％
冷风温度20℃
一次风热风温度250℃
二次风热风温度170℃
一、二次风比例7：
3
排烟温度155℃
设计热效率78％
减温形式给水喷水减温
2.4焚烧炉基本尺寸
焚烧炉运转层标高8m
焚烧炉锅筒标高28.4m
焚烧炉宽度（柱中心线）8.4m
焚烧炉深度（柱中心线）20.08m
2.5锅炉本体水容积
锅筒
水冷系统
省煤器
过热器
水压试验容积
运行水容积
14.84M3
35.85M3
7.27M3
1.69M3
59.65M3
2.6燃料要求
本焚烧炉适用燃料为城市生活垃圾，在燃烧之前必须将尺寸大于200mm的建筑垃圾和金属等分拣出，为保证垃圾给料系统的正常运行，应对进厂垃圾进行破碎处理。
本设计适应垃圾热值范围为800～1700kCal/kg，当热值发生变化时，应相应调整辅助燃料添加量或锅炉运行负荷。
辅助燃料为煤，当燃煤热值变化范围较大时，应相应调整燃煤量。
燃煤首选烟煤，煤粒度范围可以控制在0～13mm，其中小于1mm的不超过30％。
本设计不宜选用无烟煤，如选用，煤粒度范围要求控制在0～10mm，其中小于3mm的不超过30％。
2.7水质要求
锅炉给水质量：
pH值9.0～9.5（无铜系统）
硬度mol/L0
溶氧（O2）g/L≤7
铁（Fe）g/L≤20
铜（Cu）g/L≤5
油mg/L≤0.3
联氨（N2H4）g/L10～30
导电率（25℃）S/cm≤0.3
炉水质量：
pH值9～10
硬度mol/L0
总含盐量mg/L≤20
二氧化硅（SiO2）mg/kg≤0.25
氯离子Cl-mg/L≤1
磷酸根mg/L0.5～3
导电率（25℃）S/cm＜50
2.8锅炉运行负荷
锅炉运行方式：
带基本负荷并参与调峰。
锅炉有良好的启动特性和负荷变化适应性，可在70%～110%范围内运行。
锅炉运行过程中务必严格按照额定负荷运行，如果长时间的超负荷运行，会将引起锅炉各受热面的磨损，会大大缩短锅炉正常使用寿命，增加锅炉本体及辅机的故障率，所以司炉人员必须控制在额定负荷之内运行。
循环流化床焚烧炉汽水系统的运行操作和一般锅炉相同；
燃烧方式采用低温燃烧，分级送风，并增加了风量调节，因此其燃烧调整运行与其它燃烧方式锅炉完全不同。
3结构与布置
3.1总体布置
本设计按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和现行的有关国家标准、行业标准进行。
焚烧炉采用单锅筒横置式，自然循环，焚烧炉采用前吊后支，全钢架结构。
焚烧炉体体主要由汽水系统、物料系统、空气系统及烟气系统组成。
锅炉的汽水流程以锅筒内汽水分离器为分界点，从水冷壁下集箱到汽水分离器为水冷壁系统，从汽水分离器出口到过热器出口集箱为过热器系统，另有省煤器系统。
汽水系统主要流程示意于图1。
过热系统主要由低温过热器、减温器、高温过热器及集汽集箱组成。
饱和蒸汽经低温过热器加热后进入减温器，减温形式采用给水喷水减温，调节后的过热蒸汽进入高温过热器，将蒸汽加热到额定汽温，从高温过热器出口集箱通过引出管引入集汽集箱，最后通过主汽阀进入主蒸汽管道。
物料系统主要由燃料给入装置（包括给煤及垃圾给料）及分离循环装置组成。
燃煤经给煤机从炉前进入炉膛，并由播煤风吹散。
垃圾经给料机从炉前进入炉膛。
垃圾、煤在炉膛内燃烧产生大量烟气和飞灰；
烟气携带未燃尽碳粒子和循环物料在炉膛上部进一步燃烧放热后，进入分离器中进行烟气和物料的分离。
被分离出来的物料经料斗、料腿进入返料器，物料与过热器进行热交换后再返回炉膛，该过程实现了物料的循环。
燃料中大块不可燃物，以及煤经燃烧后所产生的大渣经炉底排渣口，由排渣装置排。
空气系统主要提供物料充分焚烧所需的空气，主要由一、二次空预器及冷热风道组成。
一次风机送出来的风经一次冷风道进入一次风空气预热器，空气预热后，由两侧一次热风道引入炉膛下水冷风室中，通过安装在水冷布风板上的风帽，进入燃烧室；
二次风经二次冷风道进入空气预热器，预热后热风由前、后、侧墙处的二次风口进入炉膛，补充空气与扰动混合，促使燃料充分燃烬。
烟气系统流程如下：
依次流经炉膛、旋风筒、冷却室（水冷屏、上级省煤器），进入尾部烟道后依次冲刷一次风空预器上管箱、下级省煤器、一次风空预器下管箱、二次风空预器，进入锅炉尾部烟气出口。
烟气出口应接至烟气净化系统，并最终通过引风机引入烟囱排放至大气。
3.2结构布置
3.2.1锅筒
锅筒规格为φ1500（内径）×
40，用20g钢板制成，支承在顶板大梁上，锅筒中心标高28400mm。
锅筒内设有18个旋风分离器，顶部设有百叶窗、波形板等汽水分离装置，以保证蒸汽品质，并设有连续排污管和加药管。
锅筒上设置有集中下降管和汽水引出管管接头。
锅筒设有安全阀、压力表、水位报警和控制、紧急放水、自用蒸汽等各种阀门、仪表；
锅筒正常水位在锅筒中心线以下50mm，允许水位波动±
75mm。
锅筒还设有一根再循环管，接至省煤器进口集箱，供升火启动用。
给水自动调节系统在控制系统中（由设计院）统一考虑，设计中在锅筒上给出两个平衡容器，供自动调节冲量用。
锅筒是自然循环锅炉的主要受压部件之一，凡有与锅筒筒身焊接处均应厂内焊后整体进行热处理，严禁在安装现场施焊。
锅筒内部装置的严密性对于蒸汽品质的影响是很大的，制造时严格按照国家标准进行。
保证焊缝质量并严格检查，消除隐患。
3.2.2水冷系统
炉膛、风室、布风板均由φ51×
4、材质为20/GB3087的管子焊接δ=4mm、材质为Q235-B的扁钢构成膜式水冷壁，管子节距S=100mm，扁钢宽度为49mm。
炉膛水冷壁截面（管子中心距）2940mm×
6240mm，净空高约18m。
后墙水冷壁向前弯，侧墙在炉膛下部收缩形成锥形炉底，两者共同形成水冷布风板和风室，水冷布风板管子中心标高5000mm。
布风板的鳍片上装有耐热铸钢风帽，加剧炉内床料的混合，提高燃烧效率，并对布风均匀性、排渣通畅等有很大好处。
炉膛内为保持合适的燃烧温度，所有水冷壁上焊有密排销钉并涂敷有高温耐磨浇注料。
炉膛布置多个测点、看火孔、检查孔等。
主燃烧室工作温度850℃～950℃，由于烟气携带大量循环物料，其热容量很大，故整个炉膛温度较均匀。
炉膛出口烟气温度约900℃。
分离器后设有冷却室，冷却室分前后室，前室内布置水冷蒸发屏，后室内布置四组顺流式高温段省煤器和吊挂屏。
冷却室前、后、中墙由φ51×
4、材质为20/GB3087的管子焊接δ=4mm、材质为Q235-B的扁钢构成膜式水冷壁，管子节距S=110mm，扁钢宽度为59mm。
冷却室两侧墙由φ51×
冷却室水冷壁截面（管子中心距）4580mm×
6090mm，净空高约23m。
前室内布置6片膜式水冷蒸发屏，由φ51×
冷却室下部前后墙水冷壁向中心弯曲，形成锥形水冷灰斗，以便对水冷屏、省煤器吹灰时吹落的灰渣进行收集排除。
为了避免锅炉运行过程中由于炉膛内部燃烧引起的压力波动，导致炉膛、冷却室晃动，焚烧炉沿炉膛、冷却室高度方向上分别设置了两层止晃装置。
水冷壁回路特性见下表：
炉膛
冷却室
前墙
后墙
两侧墙
中墙
水冷屏
吊挂屏
上升管数量及规格
62-Φ51X4
58-Φ51X4
56-Φ51X4
55-Φ51X4
92-Φ51X4
126-Φ51X4
18-Φ42X4
引出管数量及规格
6-Φ133X6
4-Φ133X6
4-Φ159X6
2-Φ159X6
12-Φ108X4
2-Φ76X4
下降管数量及规格
集中
2-Φ273X16
2-Φ377X20
分散
4-Φ108X4.5
3-Φ133X6
12-Φ89X4
2-Φ89X4
引出管与上升管截面比
0.38
0.55
0.42
0.41
0.51
0.63
下降管与上升管截面比
0.35
0.31
0.34
0.36
0.37
水冷布风板是影响锅炉性能的主要部件之一，布风板的鳍片上装有耐热铸钢风帽，并设有水冷放渣口。
布风的均匀性及排渣的通畅性都是影响循环流化床锅炉稳定运行的重要因素，因此本部件的设计合理性及加工质量尤其重要。
布风板鳍片上风帽开孔采用精度较高的钻孔，避免加工误差较大，给现场的风帽安装造成障碍。
水冷放渣口采用密封焊，并厂内整装出厂，避免现场组装造成的焊接质量较差，不能进行相关热处理，影响放渣口的密封性。
放渣口若存在漏风时，即会造成渣口结焦现象，影响正常排渣，从而造成锅炉无法正常运行。
炉膛水冷壁上设有给料口、给煤口、返料口、二次风口及其它检修及工艺开孔，为保证炉膛的密封性，所有开孔均设置密封盒。
密封盒安装位置应与开孔处管子对接部分错开布置。
3.2.3过热器系统
为避免过热器的腐蚀，焚烧炉过热器布置为外置式换热器形式，配以给水喷水式减温。
饱和蒸汽从锅筒通过引出管进入低温过热器入口集箱，经过共32根、节距90mm、φ42x4的低温过热器蛇形管加热后进入减温器，减温器形式为喷水式减温，减温可以通过调节减温水量来实现，也可以通过调节循环灰流量，改变过热器的换热量，达到调节汽温的目的。
过热蒸汽减温后经高温过热器进口集箱进入38根、节距90mm、φ42x4的高温过热器蛇形管中，最后经高温过热器出口集箱通过连接管引入集汽集箱。
集汽集箱布置在炉顶，主蒸汽出口电动闸阀PN10，DN200。
3.2.4省煤器
冷却室后室及尾部竖井烟道中共设有两级省煤器。
布置在冷却室后室的高温省煤器为光管顺列，管子规格为φ38×
4，材料20（GB3087），弯管半径75mm，横向节距100mm，纵向节距150mm。
高温省煤器通过水冷屏吊挂在顶板梁上。
吊挂屏管子规格为φ38×
4，材料20（GB3087），弯管半径75mm，横向节距200mm，纵向节距1980mm。
低温省煤器布置在尾部竖井烟道中，鳍片式顺列布置，管子规格为φ32×
4，材料20/GB3087，弯管半径45mm，横向节距60mm，纵向节距90mm，鳍片高度20mm。
下级省煤器通过支撑梁支撑在钢架上，支撑横梁用空气冷却，一端用Φ108的管子与一次风机的进风口连接。
省煤器烟气流速适中，辅以必要的防磨措施，以保证其使用寿命。
各级省煤器都留有检修空间及相应的门孔便于检修。
3.2.5空气预热器
尾部竖井烟道布置有空气预热器，空预器为管式空气预热器，共分四组七回程，按烟气流向，第一级布置在下级省煤器上部，为一次风空预器上管箱，其余管箱布置在下级省煤器后部。
一次风管箱横向节距85mm，纵向节距50mm；
二次风管箱横向节距85mm，纵向节距50mm。
管子规格全部为φ51×
2，一二次风冷风进口管箱管子材料为考登钢（10CrNiCuP），其余管子材料为Q235-B。
一次风空气后中部进两侧出，二次风空气后中部进单侧出。
一次热风温度为250℃，二次热风温度为170℃。
每两组管箱之间留有不小于800mm高度的空间，便于检修和更换。
3.2.6燃烧设备
本炉燃烧设备主要由给煤装置、垃圾给料装置、点火系统、布风装置、二次风装置、飞灰循环装置等组成。
在炉前布置有2台皮带给煤机，经破碎后的燃煤由播煤风送入燃烧室内，给煤口接管φ219×
8。
给煤量的多少通过改变电机转速来得到控制。
在给煤管上设有波形膨胀节，以解决给煤机与炉膛之间的膨胀，落煤管拐角处设置松动风，给煤管底部设有播煤风，利于燃煤给入。
播煤风管连接在给煤管入口，并设计有风门，以便根据给煤机的使用情况控制入口风量。
在炉前布置有1台垃圾给料机，垃圾给料接管规格φ800（内径），采用夹套风冷形式。
给料量的多少通过改变炉前给料机电机转速来得到控制。
本设计采用水冷布风板和水冷风室，为床下点火创造了条件。
燃烧室一次风占总风量的70%，由两侧热风道引入炉后水冷风室中，风室与水冷壁直接相连，并随膜式壁一起胀缩，利于密封。
风帽安装在底部水冷布风板鳍片上，风帽采用专利技术，独特设计。
为排除大块不可燃物，本炉设置一个600x350mm长方口的水冷排渣管。
水冷排渣管由前后水冷壁形成，通过跳管及让管由管子围成矩形结构，管子间用钢板密封，保证其不会有冷风浸入。
由于采用水冷结构，放渣口与水冷壁一体化，与水冷壁整体膨胀，不会产生较大的膨胀偏差。
为保证燃烧始终在低过量空气系数下进行，以抑制NOx的生成，本炉采用分段送风，二次风分三层布置，从水冷壁侧、前、后墙共10个φ133×
6的二次风管进入炉膛，补充空气并加强扰动混合，促使燃料充分燃烬。
。
飞灰循环装置主要由分离器及返料器组成。
分离器采用常规的高温旋风筒分离器，布置在炉膛出口，分离效率较高。
本炉布置两个高温旋风分离器，分离器内径为φ2900mm，绝热层厚度360mm；
中心筒进口直径φ1500mm，材料0Cr25Ni20。
炉膛后墙部分水冷壁管向后弯制形成分离器入口加速段，分离器入口处设有三向非金属膨胀节，分离器出口和回料管上均设有金属膨胀节。
由于分离器尺寸较大，无法整装出厂，设计时尽量提高整装率，减少现场的安装量，有利于减少现场安装误差。
分离器工作环境处于高温状态，所有零部件应充分考虑耐高温及膨胀性能，对于无法避开的高温处，如中心筒的支撑，设计中采用悬吊结构，支撑梁采用风冷套式，对改善工作的恶劣性起到一定作用，并能自由膨胀。
返料系统是本炉的关键设备之一。
本炉设有一个返料器，由料腿、两级U型阀、回料管等构成。
料腿与分离器底部灰斗收缩段相接，设有防磨内衬；
U型阀配返料风，将循环物料由炉膛后墙送入流化床。
U型阀运行时采用单独的罗茨风机送风。
返料器底部设有放灰管，以便停炉时清灰用。
返料器支撑在横梁上，与下料腿、回料腿之间设有膨胀节，吸收料腿与返料器之间的膨胀量。
返料器本体主要由护板框架结构组成，由于体积较大，护板与型钢框架焊接后分片出厂，但为现场砌筑返料器内部炉墙方便，顶部护板与框架不焊，框架焊后出厂，板与框架现场砌筑后焊接
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