邱彬彬1,2，杨雪芬*1,2，邓启刚1,2，苏虎1,2，鲁佳易1,2，张强1,2
1.清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室，四川 成都 611731；2.东方电气集团东方锅炉股份有限公司，四川 自贡 643001
Design of 350MW Supercritical Circulating Fluidized Bed Boiler with Special Parameters
QIU-Binbin，YANG-Xuefen，DENG-Qigang，SU-Hu，LU-Jiayi，ZHANG-Qiang
(Clean Combustion and Flue Gas Purification Key Laboratory of Sichuan Province；Dongfang Boiler Group CO,. LTD, West Gaoxin District, Cheng Du 611731, P. R. China)
摘要：以特殊参数350MW超临界循环流化床（CFB）锅炉项目开发为依托，介绍由于特殊参数引起的锅炉热力系统需进行定制化设计，通过对不同布置方式优缺点进行比较，选择最优方式，对于同类工程特殊参数机组的设计具有借鉴意义。
关键词：特殊参数；350MW超临界；CFB；锅炉
ABSTRACT: Based on the development of 350MW supercritical circulating fluidized bed (CFB) boiler project with special parameters, this paper introduces the customized design of boiler thermal system caused by special parameters. By comparing the advantages and disadvantages of different layout methods, the optimal method is selected, which has reference significance for the design of special parameter units in similar projects.
KEY WORDS: special parameters; 350MW supercritical; CFB; boiler
1引言
东方锅炉设计制造的350MW超临界循环流化床锅炉已实现批量投运，锅炉热力系统均按照常规超临界锅炉参数布置。本文将对特殊参数350MW 超临界CFB锅炉（再热器出口汽温相比常规大幅降低）的设计方案进行论证对比及总结，为非常规350MW 超临界CFB新产品开发提供参考。
2锅炉方案
2.1 锅炉设计参数
锅炉BMCR工况设计参数如表1所示。
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图2为常规350MW超临界CFB锅炉主循环回路和尾部烟道吸热份额，包含各级受热面所占吸热份额，从图可以看出，本项目的再热器吸热份额与常规350MW超临界高再或者低再吸热份额相当，因此仅布置一级再热器就可以满足温升要求。
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再热器布置在外置式换热器中，高效旋风分离器将离开炉膛的固体粒子捕获下来，通过水冷锥形阀对固体粒子流量进行分配，一部分通过回料器直接送入下炉膛以维持主循环回路固体粒子平衡；另一部分从旋风分离器分离下来的固体粒子通过布置在类似鼓泡床中的外置换热器对再热器放热后被送入炉膛。不额外增加蒸发和过热受热面。
特点：
（1）通过调节进入外置换热器的固体粒子流量来调节再热器出口温度，汽温调节灵活、可靠；
（2） 正常情况不需要额外喷水，机组经济性好；
（3）由于固体粒子温度高流量大，对水冷锥形阀的可靠性要求高，后期维护检修工作量也会增加；
此布置方案由于需额外增加外置式换热器和水冷锥形阀设备，在占地面积、初始投资成本和后期维护检修成本不占优势，同时本项目煤质收到基灰分较小，对床温的调节也有限。
3）再热器布置在尾部烟道
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再热器布置在尾部烟道同常规350MW超临界CFB锅炉布置型式，前烟道布置再热器，后烟道布置低温过热器，通过烟气调节挡板调整前后烟道的烟气份额来控制再热器出口温度，在高负荷情况下，不需要喷水就可以控制再热器出口汽温，只有在低负荷或者事故状态下才需要喷减温水调节汽温。
再热器布置在尾部，尾部的吸热份额同常规350MW超临界CFB锅炉项目，但炉膛内没有布置再热器，再热器的吸热份额需分配给水冷蒸发受热面和过热器受热面才能控制炉膛温度，降低NOx原始排放。
水冷受热面的增加将对水动力系统产生影响，为保证水动力系统的安全，通过对水冷受热面布置进行调整和计算，保证各负荷工况下水动力的安全。
特点：
（1）高负荷时通过烟气调节挡板调整控制再热器出口温度，低负荷或者事故状态下才需要喷减温水调节汽温，调节手段灵活。本项目主要为工业园区供汽，运行负荷较高且温度，低负荷运行时间少，因此机组运行经济性高；
（2）再热器布置在锅炉尾部烟道内，不需要额外增加设备，不用增加占地面积；
（3）尾部双烟道为成熟设计，出故障机率小，后期维护检修难度和成本低。
通过对三种布置方式在初始投资成本和后期检修维护成本、汽温调节性能、机组运行经济性和可靠性的比较，本项目选择了方案3）将再热器布置尾部双烟道中，为成熟的布置方式，系统简单，初始投资成本和后期维护成本低，汽温调节灵活方便，不影响机组运行的经济性。通过对水冷受热面布置进行调整和计算，可以保证水动力的安全。
2.3锅炉整体布置
锅炉为超临界直流炉，单炉膛、M型布置、平衡通风、一次中间再热、循环流化床燃烧方式，设置紧身封闭，锅炉由三部分组成，第一部分布置主循环回路，包括炉膛、冷却式旋风分离器、回料器、中温过热器、高过等；第二部分布置尾部烟道，包括汽冷式出口烟道、低温过热器、再热器和省煤器；第三部分为空气预热器。
锅炉炉膛采用全膜式壁结构，炉内布置有中温过热器和高温过热器、水冷蒸发屏和水冷中隔墙。锅炉采用炉前给煤、后墙排渣的形式。在锅炉回料器斜管上同时设有石灰石给料和床料添加口。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，在炉膛水冷风室两侧分别布置有一个点火风道。
炉膛与尾部竖井之间，布置有两台冷却式旋风分离器，其下部各布置一台一分为二的回料器，将分离器分离下来的固体颗粒送回炉膛。尾部烟道从上到下依次布置有低温过热器，再热器，H型鳍片管式省煤器、两组省煤器之间设置有一层SCR反应器，采用一台四分仓回转式空气预热器。
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图7 锅炉汽水系统
3结束语
东方锅炉在350MW超临界CFB锅炉领域丰富的设计运行经验为本项目350MW超临界特殊蒸汽参数CFB锅炉设计提供了技术指导。通过对本项目热力系统进行定制化设计，分析各种布置方式的优缺点，选择最优的布置方式—布置在尾部双烟道中，成熟设计，可靠性高，即降低了锅炉初始投资成本和后期维护检修成本，又保证了运行时调温的灵活性和机组的经济性，同时也考虑此布置方式对锅炉的影响，特别是水动力安全性的影响，通过调整水冷受热面来保证锅炉的安全。最终为本项目提供可靠性高、经济性好和环保性能优的特殊参数350MW超临界CFB锅炉产品。为后续同类型以及其他非常规350MW超临界CFB锅炉的设计提供一定的借鉴。
参 考 文 献
[1]冯俊凯，岳光溪，吕俊复．循环流化床燃烧锅炉[M]．北京：中国电力出版社，2003．
[2]孙献斌，黄中，大型循环流化床锅炉技术与工程应用[M]．2版．北京：中国电力出版社，2013．
[3]胡昌华，卢啸风，等．600MW超临界循环流化床锅炉设备与运行[M]．2版．北京：中国电力出版社，2012．
第一作者简介：
邱彬彬（1988-），男，重庆梁平人，2011年毕业于华北电力大学，工学学士，工程师。目前在东方电气集团东方锅炉股份有限公司从事循环流化床锅炉性能设计及研发工作。
通讯作者简介：
杨雪芬（1972-），女，江苏江都人，1994年毕业于哈尔滨工业大学，学士学位，2015年毕业于浙江大学，硕士学位，高级工程师，目前在东方电气集团东方锅炉股份有限公司，从事循环流化床锅炉性能设计及研发工作。邮箱：dbcjszx-cfb@dbc.com.cn