哈鍋循環流化床鍋爐技術情況介紹

哈鍋的循環流化床鍋爐技術主要源于與國外公司的技術合作，技術引進以及國科研院所的合

作。結合國的市場情況以及用戶的特殊要求，哈鍋將合作、引進的技術進行有機的結合，并

進行多方面的優化設計，推出具有哈鍋特色、符合中國國情的循環流化床鍋爐技術，為哈鍋

打開并占領國循環流化床鍋爐市場創造了技術上的優勢。多年來，哈鍋在原有的基礎上，總

結多臺投運鍋爐的運行經驗，不斷改革創新，推出新技大新產品，大大豐富了自己的設計思

路和設計方案，從而滿足了不同用戶的各種要求。到目前為止，哈鍋設計的燃料包括煙煤，

貧煤、褐煤，無煙煤，煤稈石，煤泥以及煤+氣混燒等，涉及燃料覆蓋面很廣；采用的回料閥

包括單路回料閥和雙路回料閥；采用的風帽包括大直徑的鐘罩式風帽和豬尾巴管式風帽；使

用的冷渣器包括風水聯合冷渣器、滾筒冷渣器和螺旋冷灌器；采用的點火啟動方式包括床上

點火、床下點火以及床上十床下聯合點火啟動；給煤方式包括前墻給煤、后墻給煤和前墻+后

墻聯合給煤。

下面詳細介紹一下哈鍋循環硫化床鍋爐技術改進情況:

1、分離器

哈鍋利用引進技術對分離器設計進行了優化，以提高分離器的分離效率，這些優化措施主要

有：

a、分離器入口煙道向下傾斜，使進入分離器的煙氣帶有向下傾角，給煙氣中的固體顆粒一個

向下的動能，有助于氣固分離。

b、偏置分離器中心筒，即可減輕中心筒的磨損，又可改善中心筒周圍的流場提高分離效率。

c、獨有的導渦器（中心筒）設計，有效控制上升氣流的流速，減少演渦氣流對顆粒的裹帶,

提高分離效率。

d、分離器入口煙道設置成加速段，提高分離器的入口煙速，有利于氣固分離。

經過優化后分離器分離效率可達到99.5與以上，切割粒徑d50=10-30uni、d99=70-80um。高效分

離器是降低飛灰可燃物的有效措施，同時也是實現高循環倍率的重要保證。

哈鍋在原有的高溫絕熱分離器的基礎上，推出了汽冷分離器設計，并將之應用到多臺鍋爐設

計中。汽冷分離器外壁由管子加扁鋼制成，外襯保溫材料和T型外護板；壁僅襯薄層耐火材

料，汽冷分離器主要優點有：

】）、汽冷分離器襯很薄的耐磨耐火材料（60mm）,與高溫分離器相比，可節省大量的耐磨耐火

材料，降低了初投資。

2）、由于汽冷分離器襯很薄的耐磨耐火材料，且具有一定的傳熱能力，允許較快的煙氣溫度

變化，這樣可加快鍋爐的啟動速度，節省大量的啟動用油。

3）、汽冷分離器采用膜式壁結構，一方面增加了受熱面積，另一方面可降低散熱損失，提高

鍋爐效率。

4）、汽冷分離器外壁采用與爐膛水冷壁相同的常規保溫材料，經濟可靠。

2、回料閥

哈鍋針對不同容量鍋爐，設計分別采用單路回料閥和雙購回料閥。所謂雙路回料閥，是指其

只有一個進料口與分離器相連，有兩個返料管與爐膛相連，從而保證循環物料在爐的均勻分

布。雙路回料閥有利于大容量機組的整體布置，同時保證鍋爐有足夠的給料接口數量，使得

鍋爐整體結構簡單合理。

3、大直徑的鐘罩式風帽

總結運行機組的經驗，結合引進技術，推出大直徑的鐘罩式風帽設計，這種風帽的優點在于:

1）、采用管與外罩組合結構，使得阻力設計合理，有利E機組低負荷運行。

2）、風口開在側面，不會堵塞。

3）、管與外罩采用螺紋連接結構，更換方便。

4）、外罩采用鑄鋼結構，硬度大、耐磨損。

4、風水聯合冷渣器

總結運行機組的經驗，結合引進技術，推出風水聯合冷渣器。它共分為三個分室，第一個分

室采用氣力選擇性冷卻，在氣力冷卻灰渣的過程中還可以把較細的底渣（含未燃盡的顆粒，

未反應的石灰石顆粒等）重新送回到燃燒空：第一、第三分室布置埋管受熱面與灰渣進行熱

交換，可以把渣冷卻到1501以下，然后排至除渣系統。每個分室均有獨立的布風板和風箱，

布風板為鋼板式結構，在其上面布置有大直徑的鐘罩式風帽。同時布風板上敷設有20cmm厚

的耐磨耐火材料，并且微便斜布置有利于渣的定向流動，每個分室均布置有底部排渣管，在

第三個分室還布置有溢流灰管。

三個分室的配風來自于總風機串聯的冷渣器流化風機。冷渣器埋管受熱面的工質為除鹽水,

來自回熱系統，完成換熱后再送至回熱系統中。

根據鍋爐排渣量的多少及冷卻情況，可適當調整進入冷渣器的冷卻水量。由于水溫很低（約

為3CTC）,可以獲得較大的傳熱溫差，因此灰渣冷卻效果好。

冷渣器的三個分室均處于鼓泡床狀態，流化速度很低（Wlm/s）,同時埋管管束上還焊有防磨

鰭片，因此管束不容易磨損，從而保證除渣系統工作的安全性。

風水聯合冷渣器的主要優點在于:

1）、灰渣冷卻能力強，煤種適宜性強。

2）、結構簡單，運行維護方便。

3）、結構緊湊，占地面積小；

風水聯合冷渣器的主要缺點是對底渣粒徑敏感，粗大粒子較多時易堵渣。

5、點火啟動方式

哈鍋針對不同設計煤種，分別采用床上點火，床下點火以及床上+床下聯合點火啟動。床上點

火的優點在于床上油槍火焰直接加熱床料，熱負荷大，運行維護簡單方便；床下點火的優點

在于熱煙氣從布風板送入，全部流經床料，加熱效率高，加熱速度快；床上+床下聯合點火啟

動適應于低揮發份燃料，琰合點火可以較快的加熱床料，縮短啟動時間，節省啟動用油。

總之，經過近十年的努力，哈鍋已經積累了較為豐富的循環流化床鍋爐設計制造經驗，掌握

了成熟的循環流化床鍋爐設計制造技術。哈鍋采用引進技術或合作設計制造的循環流化床鍋

爐，將滿足國日益增長的市場需求，并使國用戶無需過大的投資，就可獲得具有國際先進水

平的循環流化床鍋爐。

三、保證鍋爐燃燒的措施

在鍋爐設計時，為了減少鍋爐底灰、飛灰可燃物，保證鍋爐燃燒效率，哈鍋采用了以下幾項

技術措施：

1、足夠的爐膛高度

為使小于分離器切割粒徑好0的細顆粒在爐膛有足夠的燃盡時間，設計足夠的爐膛高度和容

積將會有效提高燃盡率，降低飛灰含碳量，實際爐膛高為Hf=37m-39m（從布風板上至爐膛

頂棚管），此高度較通常較難燒盡的無煙煤的煤粉（CPC）鍋爐的爐膛高度略高。

2、獨特設計的高效分離器

提高旋風分離器分離效率，使更多的細顆粒能夠被分離二來參與循環燃燒，可以有效降低飛

灰可燃物。經運行實踐證明，如下幾個設計結構對提高旋風分離器分離效率有顯著的作用：

a、分離器入口煙道向下傾斜，使進入分離器的煙氣帶有向下傾角，給煙氣中固體顆粒一個向

下的動能，用助于汽固分離。

b、偏置分離器中心簡，使得分離器的煙氣流中心與中心簡相吻合，即可減少中心筒的磨損,

又可改善中心筒周圍的流場，減少氣流脈動提高分離效宓。

c、獨有的導渦器（中心筒）設計，有效控制上升汽流的流速，減少漩渦汽流對顆粒的裹帶,

提高分離效率。

d、分離器入口煙道設置成加速段，提高分離器的入口煙速，有利于汽固分離。

3、合理設計配風和流化速度

加強二次風的穿透和卷吸作用，使得密相區空氣與燃料、石灰石混合均勻，以提高燃燒效率。

4、合理的密相區結構設計

根據煤質特點，進行了以下幾項關鍵尺寸的設計：

1）、矩形截面燃燒室，較大寬深比的布風板，使布置的二次風合理配置，并有足夠的穿透能

力，增強爐混合，利于燃料的燃盡。

2）、合理設計密相區的錐段高度，使運行床層高度提高，有利于燃料的燃盡；

3）、爐膛密相區采用錐型斷面設計，使貼壁回流的物料向燃燒的中心運動，配合二次風向下

的傾斜射流，增加循環物料橫向混合，使氣固兩相流的混合更加均勻，可以提高燃燒效率。

5、選擇較高的運行床溫，強化碳顆粒的燃盡。

6、合理設計爐膛頂部結構

考慮爐膛頂部端部效應的作用，改善爐物料濃度分布，有利于碳顆粒的燃盡。

7、給煤口遠離排渣口。

給煤口布置在前墻，排渣口布置在側墻；或者給煤口布置在后墻，排渣口布置在前墻，這樣

可以防止給煤直接排出，增加碳顆粒在爐的停留時間，降低底渣含碳量。四、非金屬耐磨耐

火材料防磨技術

循環流化床鍋爐的防磨問題是困擾循環流化床鍋爐技術發展的關鍵因素，磨損問題解決的如

何，直接關系到CFB鍋爐的設計成功與否，直接影響CFB鍋爐機組的可用率。

循環流化床鍋爐磨損主要發生在燃燒室、分離器物料循環回路上，另外鍋爐尾部對流道也發

生與煤粉爐同樣的磨損。我們根據CFB鍋爐的性質及磨損特點，在燃燒室、分離器等易磨損

的區域，采用非金屬耐磨耐火材料襯里技術來防止磨損的發生。

磨損速率是固體濃度，速度、粒子特性及流道幾何形狀的函數，所以CFB鍋爐磨損均發生在

與上述因素有關的區域，如：燃燒室下部、回料裝置與燃燒室出口周圍、分離器入口、分離

器正對入口的園簡面及燃燒室中的各類孔門周圍的磨損。通常情況下CFB鍋爐中如下的位采

用非金屬耐磨耐火材料設計防磨襯里。

1）＞水冷壁布風板。

2）、燃燒室下部四周水冷壁表面。

3）、燃燒室布置的水冷屏、過熱器屏下端表面及其穿墻周圍的水冷壁表面。

4）、燃燒室出煙U周圍及出煙U流道表面。

5）、分離器整個表面。

6）、料腿及回料裝置表面c

7）、分離器出口煙道表面。

8）、尾部對流煙道入口表面。

1、燃燒室的防磨結構設計

1）、由于燃燒室下部密相區物料濃度很高，混合及湍流流動非常強烈，所以該區域非常易于

磨損。因此在下部密相區襯有一定厚度的耐磨耐火澆注料，這些耐磨耐火材料由焊在管子表

面上的金屬銷釘固定.

2）、燃燒室布置有水冷屏加二級過熱器屏，其下部均處在氣固兩相流的流場中，易于磨損。

尤其在穿墻處，由于流場發生變化，磨損更厲害。因此這些區域需要敷設耐磨澆注料。

2、回料裝置的防磨設計

采取耐磨材料與保溫材料配合的結構形式，其形式基本有以下幾種:

1）、耐磨磚襯里+保溫磚形式，耐磨磚與耐磨磚之間的灰槳^為2nmi，為解決膨脹每隔一定間

隔留有膨脹縫。在適當的高度設有高溫熱強鋼制的托架把耐磨磚的重量分層傳遞到鋼殼上。

2）、耐磨磚襯里+保溫澆注料，適合于鋼殼形狀較復雜及其它不適合保溫磚的部位，耐磨磚與

耐磨磚■之間的灰槳縫為2mm,適當間隔留有膨脹縫，每叵隔一定高度設磚托分層卸載.

3）、耐磨澆注料+保溫澆注料，適用于耐磨襯里表面復雜部位及設備頂面，這種結構最普通的

形式是按一定規律布置“Y”型抓釘用以固定耐磨襯里，抓釘上要涂1nlm厚瀝青解決金屬抓釘

與耐磨澆注料之間的溫脹差異，耐磨澆注料按2%的比例加入不銹鋼纖維，耐磨襯里要適當留

有膨脹縫。

3、分離器的防磨設計

分離器是循環流化床鍋爐的關鍵部件，分離效率對循環流化物料的粒徑分布和物料量超有較

為關鍵的作用。分離器的耐磨耐火材料如果脫落、結焦，將直接影響分離效率，影響循環物

料的正常平衡狀態，影響鍋爐負荷等性能參數；脫落的耐磨耐火材料碎塊進入返料裝置中，

將破壞返料器的流化狀態直至不能正常回料，造成被迫停爐，所以防止耐磨耐火材料脫落是

十分重要的。

對于汽冷分離器，主要采用襯薄層耐磨澆注料結構，通過不銹鋼抓釘固定。

經過多年的技術研究及運行實際經驗，哈鍋在CFB鍋爐的耐磨耐火材料設計方面積累了豐富

的經驗。在哈鍋設計制造的220t/h—480t/h等多臺循環流化床鍋爐中，從耐磨耐火材料選取

到結構設計均嚴格要求，在鍋爐運行后，取得了很好的效果，未出現影響鍋爐正常運行的事

故。

五、CFB鍋爐中對耐磨耐火材料的性能要求

在CFB鍋爐中，由于大量物料的存在，在爐膛下部密相區、爐膛出口煙道分離器、回料閥、

冷渣器等部位存在著嚴重的磨損問題，尤其在物料濃度很高的密相區、分離器區及頂棚處，

磨損十分嚴重。因此，除進一步解決好磨損設計結構等問題外，耐磨材料的性能也是十分重

要的，其各項性能參數將直接影響耐磨材料的使用壽命。哈鍋結合多臺鍋爐的運行實踐及引

進ALSTOM的CFB鍋爐技術，對耐磨材料的性能指標提出了嚴格要求。

另外，為減少爐墻散熱，哈鍋采用較厚的爐墻保溫層：一般在爐腔下部的密相區，保溫厚度

為300mm；在爐膛其余部位保溫厚度為200mm,在分離器及進出口煙道保溫厚度為200皿,以

確保保溫層外表面溫度不超過45℃。

六、鍋爐的密封設計

良好的鍋爐密封是電廠文明生產及運行操作人員安全生產的前提。由于循環流化床鍋爐存在

大量的物料，尤其是燃燒室、分高器、回料閥處在高溫物料的循環回路中，如果密封問題解

決得不好，將會造成大量的煙氣和細顆粒的物料泄漏，給運行環境帶來惡劣的影響，所以要

求設計人員必須解決循環流化床鍋爐的密封問題。

哈鍋在與國外鍋爐制造商合作及引進技術的基礎上，結合自己多年的實踐經驗，總結除了一

套可靠的循環流化床密封設計方法：

1、燃燒室的密封合計

在循環流化床鍋爐運行時，燃燒室工作在正壓條件下，其有大量的固體顆粒運動，同時燃燒

室布置有水冷屏或雙面水冷壁及二級過熱器屏，帶再熱器的還布置有高溫再熱器屏，這些都

給燃燒室的密封造成了很大的困難。哈鍋采用了成熟的杏封技術，有效的解決了燃燒室的密

封問題。其中主要的巒封設計方法包括：

1）、水冷壁采用全模式壁結構，氣密性滿焊，經驗表明這是行之有效的密封結構。

2）、在屏式受熱面穿墻處采用可靠的墻盒式結構及膨脹節設計，解決過熱器屏及水冷壁的膨

脹差。在密封盒填充耐火保溫材料，改善密封盒金屬的二作條件，使其不易被氧化，炎長其

使用壽命；在二級過熱器屏，高溫再熱器屏穿爐頂處使月了不銹鋼材料制造的金屬膨脹節，

保證密封盒不被拉壞，同時在整個密封盒填充耐火保溫材料，降低膨脹節處的環境溫度，延

長其使用壽命。

爐底水冷風室與水冷壁之間的密封。由于水冷風室與水冷壁焊成一體，水冷風室的上表面作

為燃燒室的布風板，其上被耐磨耐火材料全部覆蓋，所以該處的密封性非常好。

2、非金屬膨脹節的使用

由于鍋爐設置了膨脹中心，即分別在燃燒室的中心線、分離器中心線、尾部煙道中心線設置

膨脹中心，這樣在燃燒室與分離器的接口處、分離器與尾部煙道接口處、分離器與回料閥的

接口處存在三維脹差，這種三維脹差用常規的金屬膨脹節是無法解決的，而必須使用非金屬

膨脹節。在哈鍋與PYROPONER公司合作的過程中，掌握：非金屬膨脹節密封結構設計技術，

并將之應用到哈鍋自主開發的CFB鍋爐中，運行效果非常好。目前國對這種非金屬膨脹節的

結構特性也進行了深入的研究，并進行了生產和應用。在遼河油田進口的220t/hCFB鍋爐上

國產的非金屬膨脹節已經替代了進口的同類產品，應該說國產的非金屬膨脹節性能上已經趕

上了進口產品，而其價格遠低于進口產品。

3、尾部煙道的密封設計

尾部煙道受熱面的布置與常規煤粉爐基本相同，哈鍋在尾部煙道的密封設計上有更多的經驗。

1）、尾部煙道包墻采用了模式壁和護板兩種結構，均為氣密型焊接結構，可以確保包墻的密

封。

2）、尾部煙道吊掛管頂棚穿墻結構的密封，采用了傳統的分段密封盒結構設計。密封盒同樣

敷設了耐火保溫材料。

3）、尾部煙道后墻過熱器穿墻結構的密封，借鑒了國外的二次密封技術，即在應用了傳統的

分段密封盒結構以外，還常加了一個大的罩盒，耨過熱器集箱和分段密封盒包在一起。

在采用了上述的密封結構設計的基礎上，加強了鍋爐的產品制造質量，尤其是保證密封結構

的工地安裝質量的控制，從而保證鍋爐良好的密封，為運行人員創造一個清潔的工作環境。

七、爐膛水冷壁、管屏及過熱器的防爆防磨措施

循環流化床鍋爐特有的燃燒方式決定了循環流化床鍋爐燃燒室將存在大量的物料，尤其是燃

燒時下部密相區更是高濃度物料的強烈湍流、返混及卷吸的區域；同時研究結果和運行經驗

表明，在氣固兩相流流場發生變化的區域，如水冷壁的彎管處（人孔、熱工測孔等）、管屏穿

墻處、爐膛下部密相區和稀相區交界處均易發生嚴重磨損，因此在這些區域必須采取嚴格的

防磨措施，才能保證機組的正常工作。

哈鍋在非金屬防磨設計方面有十分豐富的經驗，在積極消化吸收并采用了外國公司的防磨設

計經驗的基礎上加以改進°目前哈鍋設計制造的CFB鍋爐中還未出現嚴重磨損的現象。

1、過熱器屏的防磨設計

1）、合理設計過熱器屏的防磨，由于過熱器屏處在向上運動的氣固兩相流的流場中，尤其是

下端直接受到氣固兩相流的沖刷，存在嚴重的磨損隱患；另外，在其穿墻處，由于氣固兩相

流的流動形式發生變化，出現了繞流、回流及脈動現象，易于發生磨損。因此必須采取合理

的防磨措施。在過熱器屏的下部及水冷壁的穿墻處均敷設了一定厚度的耐磨耐火材料，可以

有效的解決磨損問題。

2）、合理設計過熱器屏進出口集箱的引入引出形式，減小水力偏差，避免出現偏差管，防止

屏式過熱器管束超溫；同時由于循環流化床鍋爐燃燒室溫度分布非常均勻，熱負荷較低，因

此也可以減少屏式過熱器爆管的可能性。

2、爐膛下部密相區開孔處防磨設計

在爐膛下部密相區存在著大量的開孔結構，包括人孔、熱工測孔、二次風口等。為防止這些

區域磨損，采用了國外成熟的防磨結構設計，這些開孔周圍的區域均被耐磨耐火材料覆蓋，

并在二次風管和熱工測孔套管外涂上瀝青或包上瓷纖維紙以解決金屬套管與耐磨耐火材料的

膨脹問題。采用這種設計后，在哈鍋制造的CFB鍋爐中這些區域從未發生過磨損。

3、爐膛下部密相區與稀相區交界處的防磨設計

爐膛下部密相區與稀相區交界處（即爐膛下部密相區耐磨耐火材料的終止端）是磨損的敏感

區。沿水冷壁向下流動的物料在交界處會形成顆粒返彈，同時會出現顆粒的不規則運動，所

以易于在該區域發生磨損為解決該區域的磨損問題，國外許多鍋爐制造廠家進行了大量的

研究和應用，目前已經基本上解決了這個問題。哈鍋采月國外公司成熟設計結構，在已投用

的CFB鍋爐中在該區域未發現磨損問題。

八、防止流化床型風水聯合冷渣器堵灰的措施

1）、冷渣器運行時存大量的低溫底渣，使排到冷渣器的高溫灰渣相對大量的低溫底渣而言容

易被冷卻，高溫灰渣落至右風板時，溫度已降至碳顆粒的著火溫度以下，因此不會燃燒結焦,

不會出現堵灰現象。

2）、在流化床冷渣器布置水冷受熱面，冷卻能力強，同時流化速度較低，流化用空氣量較少,

因此不會燃燒或發生結焦C

3）、冷渣器布風板采用大口徑鐘罩式風帽，可使布風均勻，并保證充分流化，可避免底渣在

布風板上堆積，造成結焦C

4）、冷渣器布風板向排渣口微微傾斜，有利于較大渣粒向排渣口流動，并及時排出，可避免

床料堆積引起結焦。

5）、冷渣器除渣口設有捅渣孔，可及時排出排渣口的堵灰，保證冷渣器的正常運行。

6）、要求入爐煤粒徑小于7mm,同時保證爐膛密相區充分流化正常工作，避免出現大顆粒的

底渣，這是保證冷渣器防止堵塞正常工作的根本保護。

7）、冷渣器流化風機壓頭及流量留有較大的余量，在冷渣器的運行中出現異常工況時有較大

的調節余地。九、防止床溫超溫，結焦的措施

1、在爐膛設計時，充分考慮實際燃用煤種的變化和鍋爐負荷變化等因素選取合適的傳熱系數,

確保爐布置足夠的受熱面C

2、有效的利用調整一、二次風比例的方法來控制床溫在設計值圍，為此在設計中采用了具有

防堵結構的風帽，并使二次風具有足夠的壓頭，從而使一、二次風量都有調節圍。

3、設計時使冷渣器的出力有足夠的裕量，因此可適當增大或減少排渣量調節床壓，即改變爐

灰的駐留量和床料構成，進而影響熱物料循環倍率，以達到調節床溫的目的；

4、在布風板及風箱設計時，確保風速均勻，從而使床料不會在布風板的個別位置堆積,

5、通過聯鎖保護系統確保在鍋爐啟動及低負荷運行時，進入布風板的一次風量必須大于最小

給定值，以保證爐具有足夠的流化風速。

6、采取以下措施使爐不出現還原性氣氛，因為這種氣氛最容易造成床面結焦:

1）、在風量及燃料量的調干系統中加入了交叉限制功能，即鍋爐增負荷先加風后加煤；而減

負荷先減原后減風.，以避免鍋爐負荷變動時出現富余燃料工況。

2）、通過氧量變送器監視鍋爐穩定運行中的風煤配比，利用送風系統中的氧量校正功能確保

爐有足夠的過量空氣。

3）、在聯鎖保護系統中加入風煤比這樣一個信號，當其低于一值報警，降于二值使主燃料跳

閘。

總之，一方面要在鍋爐結構設計及控制系統設計中采取可靠的防止超溫、結焦的措施，另一

方面在鍋爐運行中盡量避免偏離設計工況。一旦出現床溫過高或結焦，最有效的措施是迅速

減少給煤量，或是增大給風量，特別是應該增大流經布風板的一次風量，相應減少二次風量。

十、鍋爐運行調節控制方式，冷態啟動、升降負荷、停爐等工況下控制方式

循環流化床鍋爐和常規煤粉鍋爐相比，在控制方式上最大的不同點是前者特有的對循環物料

的監測、調節和控制。具體說來，CFB鍋爐注重床溫、分離器入口溫度、風煤比以及床壓的

監測、調節及控制：注重對影響物料流化、循環及燃燒的各股風量的監控，以此確保有一個

平穩、足夠的熱物料循環得