一、循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)狀分析
我國已投運循環(huán)流化床鍋爐有數(shù)千臺，就現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展水平而言，鍋爐對煤種適應(yīng)性、負(fù)荷、運行的穩(wěn)定問題已基本得到解決，但鍋爐的運行熱效率普遍較低。
循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)、爐膛內(nèi)結(jié)構(gòu)、分離回送系統(tǒng)設(shè)計是否合理是決定鍋爐熱效率的關(guān)鍵。從目前運行的情況來看，粗顆粒一般均能較好的燃透（含碳量≤5%），但尾部細(xì)灰顆粒往往因鍋爐結(jié)構(gòu)不同，含碳量相差甚大（5%～48%）。我國煤種種類繁多，經(jīng)破碎后粉末顆粒占的比例很高【＜2㎜占50%左右】，許多鍋爐在設(shè)計時并未考慮這一因素，鍋爐的飛灰固體不完全燃燒損失（q4）很大，熱效率低，并造成過熱汽溫度難以控制。
1、循環(huán)倍率、流化速度
循環(huán)流化床鍋爐可分為兩大塊：高循環(huán)倍率、高流化速度；低循環(huán)倍率、低流化速度。它們均具有各自的優(yōu)缺點。
1.1、高循環(huán)倍率、高流化速度（一般稱高速床）
1.1.1、優(yōu)勢
高速床布風(fēng)板面積小，爐膛截面積小，下部粗顆粒燃燒區(qū)的流化床速度達(dá)7～9m/s，上部細(xì)顆粒燃燒區(qū)煙氣速度達(dá)5～7m/s，因此高速床爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度大，發(fā)展新型大容量流化床鍋爐不受給煤點數(shù)量多、布置困難的限制。爐膛為瘦高型，占地面積小，但廠房高度高。高速床一般均采用高溫分離，分離物料回燃條件好。
1.1.2、缺點
采用高循環(huán)倍率，高流化速度燃燒方式，一方面煤入爐后受熱膨脹爆裂及氣流對顆細(xì)的沖擊和顆粒相互磨擦作用，煤粒細(xì)化速度加快；另一方面煙氣速度較快攜帶飛灰能力強(qiáng)，煙氣中的飛灰濃度增加，雖然分離器分離的物料總量增加，但實際分離效率卻下降；對于改造鍋爐來說，汽泡位置較難調(diào)整，爐膛高度尺寸基本不變，由于煙氣速度的提高，顆粒在爐內(nèi)的停留時間變短；再者流化速度高，鍋爐下部磨損嚴(yán)重，煙氣速度高，爐內(nèi)細(xì)粉楊析增加，鍋爐受熱面、分離器、爐墻磨損加劇，過熱蒸汽溫度超溫現(xiàn)象較為普遍，并難以控制。
1.2、循環(huán)倍率，低流化速度（一般稱為低速床）
1.2.1、優(yōu)勢
低速床布風(fēng)板面積大，爐膛截面積大，下部密相區(qū)流化速度只有3～4m/s，它充分吸收了成熟的鼓泡床磨損小、密相區(qū)熱容量大、溫度穩(wěn)定性好的優(yōu)點，同時，爐內(nèi)細(xì)粉楊析量顯著減少，這樣，大大減輕了分離器的分離負(fù)擔(dān)，整個煙氣流程飛灰濃度下降，鍋爐尾部磨損及鍋爐原始排放濃度減少。
1.2.2、缺點
爐膛體積大，占地面積大，因此對于75T/H以上大容量鍋爐大都采用高速床結(jié)構(gòu)。
2、分離器選型
2.1分離器型式
分離器種類繁多：旋風(fēng)上排氣分離器、旋風(fēng)下排氣分離器、“U”型分離器、槽型分離器、方型分離器、多管分離器、百葉窗分離器、平面流分離器等等。這些分離器雖然各有優(yōu)缺點，但從現(xiàn)在投入運行的情況看，“U”型分離器、旋風(fēng)上排氣分離器、多管分離器分離效率較高（80～95%）。其它分離器雖然結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，但分離效率低（40～70%）。
2.2、分離器位置
按分離器所處的煙溫位置來分：可分為高溫分離器、中溫分離器、低溫分離器。
高溫分離器一般放在900℃以上煙溫位置，材質(zhì)要求高，如不采取特殊措施（如水冷或蒸汽冷卻），其使用壽命很短。
下面將目前投運的高溫分離器分離性能簡單列表如下：
分離器型式
“U”型分離器
（水冷）
旋風(fēng)上排分離器（普通）
旋風(fēng)上排汽分離器（水或蒸汽冷卻）
槽型分離器
平面流化分離器
百葉窗分離器等
分離效率
≥60%
≥98%
≥98%
≥40%
使用壽命
長
短
長
短
阻力（Pa）
≈100
≈800
≈800
≈500
放置位置
爐內(nèi)
爐外
爐內(nèi)
爐內(nèi)
造價
一般
一般
一般
低
運行的可靠性
好
常出現(xiàn)結(jié)焦
好
常出現(xiàn)結(jié)焦
維修工作量
不需要維修
常維修
維修少
常更換
從上表可以看出，采用水冷旋風(fēng)上排汽分離器比較理想。
中溫分離一般放在600～700℃煙溫位置，對材質(zhì)要求不高，使用周期長，采用多管旋風(fēng)分離器或旋風(fēng)上排汽分離器均能達(dá)到滿意效果，阻力均為700～800Pa。
如果在550℃以下分離由于物料回爐需吸熱升溫才能燃燒，燃燒效果差，如果流程較短則效果更差，故一般不采用。
2.3、分離回送系統(tǒng)組合
按分離回送系統(tǒng)組合來分，可分為一級分離、一級回送；二級分離、一級回送；二級分離、二級回送。二級分離、二級回送的運行效果較為理想。
3、循環(huán)流化床鍋爐運行效果不理想原因分析
3.1、從技術(shù)流派來看，目前循環(huán)流化床鍋爐均為單一的高循環(huán)倍率、高流化速度（高速床）或者單一的低循環(huán)倍率、低流化速度（低速床），因此，它們不可避免存在著熱效率低、磨損嚴(yán)重等問題。
3.2、從分離回送系統(tǒng)來看，由于分離器選型不當(dāng)，匹配不合理，造成循環(huán)系統(tǒng)分離效率低，回送閥易結(jié)焦，使用壽命短，運行穩(wěn)定性差。
3.3、就鍋爐改造而言，由于受到原有鍋爐結(jié)構(gòu)，廠房尺寸的限制，為了提高鍋爐的燃燒效率，延長細(xì)顆粒在爐內(nèi)的停留時間，則需提高原有汽泡及廠房高度，改造費用高，周期長；如改為一般的低速床則鍋爐的熱效率等參數(shù)難以達(dá)到設(shè)計要求。
因此，目前許多循環(huán)流化床鍋爐（包括舊鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐）運行狀況并不理想，飛灰含碳量高，熱效率低，磨損嚴(yán)重。
二、改造技術(shù)路線
（一）、技術(shù)路線分析
根據(jù)我國入爐煤寬篩分（0～10㎜）、細(xì)顆粒煤所占比例大的特點。為了使粉末顆粒盡量燃透，提高鍋爐的熱效率，該爐改造方案需設(shè)計時遵循如下技術(shù)思路：
1、充分吸收高速床，低速床的優(yōu)勢，克服其缺點；
2、盡量延長顆粒在爐內(nèi)的停留時間；
3、保持上部爐膛稀相區(qū)燃燒溫度在900～950℃范圍，給細(xì)顆粒創(chuàng)造良好的燃燒條件；
4、采用分離效率較高且阻力適當(dāng)?shù)亩壏蛛x器，保證細(xì)顆粒的多次循環(huán)燃燒；
5、細(xì)顆粒比例大，回灰系統(tǒng)回送量大，為了使循環(huán)系統(tǒng)運行可靠，回灰物料保持在800℃左右水準(zhǔn)；
6、鍋爐改造后，過熱器可能會超溫，因此必須采取可靠的調(diào)節(jié)措施以保證機(jī)組運行的安全性；
7、密相區(qū)采用低流化床速度，盡量減少粗顆粒入爐后進(jìn)一步細(xì)化，減少磨損；
8、充分利用原有鍋爐結(jié)構(gòu)，低改造費用，縮短改造時間。
（二）技術(shù)改造路線
采用上部為高流速，下部為低流速的高低混合流速結(jié)構(gòu)；內(nèi)置水冷上排氣，高溫旋風(fēng)分離器，小流化床返料系統(tǒng)；高低混合流速內(nèi)置水冷分離器的循環(huán)流化床鍋爐。
本方案的特點：
1、下部為低流速，磨損嚴(yán)重的密相區(qū)流速低，有效地控制磨損。
2、上部為高流速，以較高的流速進(jìn)入分離器，流速高粉塵攜帶能力強(qiáng)，分離效率高。
3、采用傳統(tǒng)的上排氣分離結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，分離效率高達(dá)98%以上。
4、分離溫度在900—950℃度，飛灰易于燃燼，循環(huán)倍率高，可使燃燒效率達(dá)97%以上。
5、內(nèi)置水冷結(jié)構(gòu)，分離器四周是水冷壁管，分離器壽命長，便于維修。
6、返料器內(nèi)布有受熱面，有效控制返料溫度，在返料器內(nèi)不結(jié)焦，運行穩(wěn)定。
7、采用小流化床返料系統(tǒng)，技術(shù)成熟，不結(jié)焦，返料順暢。
8、分離器也是燃燼室，有效容積大，飛灰停留時間長，便于飛灰燃燼。
9、由于高低流速結(jié)構(gòu)，布風(fēng)板面積雖然大于高速床，但小于低速床，所以負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，可在50—110%之內(nèi)調(diào)節(jié)。
10、布有高傳熱系數(shù)的埋管，有較好的超負(fù)荷能力。
11、埋管采用防磨瓦結(jié)構(gòu)，防磨瓦壽命大于2年，以后換防磨瓦，不換埋管，埋管與鍋爐同壽命。
12、由于高低混合流速，自耗電低，基本上與低速床一致。
三、改造后的鍋爐參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)
1、燃燒方式：中循環(huán)倍率，高、低混合流速相結(jié)合；
2、額定蒸發(fā)量D：45t/h
3、額定蒸汽壓力P：3.82MPa；
4、額定蒸汽溫度T：450℃；
5、給水溫度Tgs：105℃；
6、排煙溫度Tpy：150℃；
7、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍：60～110%；
8、熱效率η：≥88.7%；
9、灰渣含碳量CZ：≤2%；
10、飛灰含碳量：CF：≤8%；
四、改造技術(shù)方案（見方案圖）
1、采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒方式
該爐原為鏈條爐，根據(jù)現(xiàn)有的廠房位置空間，如按一般的低速床方案進(jìn)行改造，鍋爐結(jié)構(gòu)，分離選型及布置位置很困難，鍋爐的熱效率難以保證。如按高速床方案進(jìn)行改造，為了提高煙氣流程，汽包位置必須提高，廠房高度必須增加，這樣改造周期長，成本高。因此，該鍋爐改造采用我中心研究開發(fā)的專利技術(shù)——高、低混合流速流化床燃燒方式。<專利號02223608.2>
該方案為下部采用較大布風(fēng)板面積，低流化速度，密相區(qū)布置埋管，流化速度＜4m/s，為了延長細(xì)顆粒在爐內(nèi)的停留時間，爐膛設(shè)計充分利用原有結(jié)構(gòu)空間，稀相區(qū)入口煙氣速度控制在3m/s以下，為了提高分離效率，爐膛上部截面積逐步縮小，煙氣速度逐步加快，出口煙速達(dá)6m/s左右，進(jìn)入分離器的流速達(dá)20m/s左右。
2、采用合理的回送系統(tǒng)
如何組織好細(xì)顆粒燃燒，將被煙氣攜帶出爐膛大量的未燃燼的顆粒捕捉下來入爐回燃是該爐改造是否成功的關(guān)鍵。
高溫分離器分離下來的物料回燃條件好，燃燒效率高，且能顯著減少尾部受熱面的磨損，因此，本方案在過熱器前布置高溫水冷旋風(fēng)上排氣的分離器，其類型屬于爐內(nèi)分離，分離器內(nèi)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)置，分離效率達(dá)98%以上，滿足流化床鍋爐對分離器的要求。返料系統(tǒng)采用技術(shù)成熟的小流化床返料結(jié)構(gòu)，運行穩(wěn)定。
3、合理布置爐膛受熱面
一般原煤經(jīng)破碎后＜2mm占50%左右，由于密相區(qū)燃燒份額較小，埋管受熱面應(yīng)比傳統(tǒng)鼓泡床受熱面少，而懸浮段以上稀相區(qū)燃燒份額大，因此，本方案除爐膛四周布置水冷蒸發(fā)受熱面外，還增加了中隔墻膜式蒸發(fā)受熱面。同時，為了保證懸浮段以上的煙氣溫度（900～950℃），給粉末顆粒創(chuàng)造良好的燃燒條件，大部分蒸發(fā)受熱面均溥了澆注料或掛磚，以降低水爐膛水冷度。
4、增加二次風(fēng)
在爐膛上部爐墻四角布置強(qiáng)旋二次風(fēng)，保證經(jīng)顆粒在進(jìn)入過熱器降溫冷卻之前得到充分燃燒。
5、防止過熱器超溫措施
爐膛上部細(xì)灰顆粒燃燒份額大，煙氣飛灰濃度高，過熱器傳熱系數(shù)增大，由于一級表面式減溫器減溫能力有限，如不采取措施，必然造成過熱蒸汽溫度超溫。按設(shè)計，鍋爐的蒸發(fā)吸收熱量（或蒸發(fā)受熱面）與過熱吸熱量（過熱器受熱面）成一定比例，當(dāng)過熱器超溫時，適當(dāng)增加蒸發(fā)受熱面，過熱蒸汽溫度即會下降。本方案前、中隔墻膜式壁采用掛磚結(jié)構(gòu)，因此，過熱器溫度調(diào)節(jié)十分方便，從根本上解決了過熱器超溫問題。
6、防止回送系統(tǒng)結(jié)焦措施
對于高溫分離器來說，由于分離下來的物料溫度高（900～950℃），進(jìn)入“U”型回送閥后結(jié)焦的可能性很大，一旦閥內(nèi)結(jié)焦，飛灰將無法循環(huán)燃燒，循環(huán)流化床將變?yōu)橐话愕墓呐荽病１痉桨冈诟邷胤蛛x物料倉內(nèi)布置水冷壁，因此不存在鍋爐結(jié)焦問題。
7、在入爐煤中加入Ca（OH）2和TUX—GL助固硫劑，可使?fàn)t內(nèi)脫硫效率≥90%。其中Ca（OH）2加入量按Ca：S=1.5：1。TUX—GL助固劑按給煤量的1%。采用一級脫硫除塵器，可使?fàn)t子脫硫效率≥90%，除塵效率≥99%。
五、改造方案簡圖（見附圖）
六、改造工程內(nèi)容
1、本體部分：
1.1爐膛受熱面；
1.1.1、密相區(qū)布置斜埋管，分上下四層，增加埋管上下集箱；
1.1.2、前墻受熱面管前移，數(shù)量不變，此即構(gòu)成埋管上升管及前墻水冷壁管。
1.1.3、左右側(cè)墻受熱面寬度位置不變（即爐寬不變），布置左右側(cè)集箱；
1.1.4、后墻位置基本保持一致，但結(jié)構(gòu)需作較大調(diào)整
增加后下集箱，上升管受熱面先通過水冷高溫分離回料灰倉，高度方向中途向爐內(nèi)延伸，組成前膜式壁隔墻，爐膛通過叉型管引入汽包。
增加后上集箱，一部分上升管受熱面構(gòu)成中膜式壁隔墻，通過叉型管引入汽包，一部分上升管構(gòu)成后墻水冷壁，并引入后上集箱進(jìn)入汽包。
1.1.5、爐膛四周水冷壁水冷度需作設(shè)計計算，在部分區(qū)域內(nèi)敷設(shè)耐火混凝土。
1.2下降管系
1.2.1、分散型下降管經(jīng)計算按比例重新分配。
1.3、高、低溫過熱器、省煤器適當(dāng)調(diào)整。
1.4、爐膛部分
1.4.1、爐頂向前延伸至前墻；
1.4.2、爐墻全部采用重型爐墻結(jié)構(gòu)；
1.4.3、中隔墻采用部分掛磚，部分澆注料結(jié)構(gòu)；
1.4.4、尾部堅井爐墻結(jié)構(gòu)除中溫分離器位置部分改變外，但需全部拆除重新布置和砌墻。
1.5、基礎(chǔ)部分
利用原燃燒系統(tǒng)、爐墻支撐混凝土立柱、橫梁、鼓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)作適當(dāng)加大或新作，位置不變。
1.6、其它部分
給煤系統(tǒng)、煙、風(fēng)道接管、鋼架、平臺等利舊改造或部分更新。
破碎篩分系統(tǒng)利舊。
1.7、輔機(jī)
給煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)利舊，更換引風(fēng)機(jī)，改造電器、儀表、電纜等。
八、改造工程范圍
〈一〉拆除工程范圍
1、爐膛前墻、后墻，左右側(cè)墻，尾部豎井爐墻；
2、前集箱及下降管、前墻水冷壁管；
3、后下集箱、下降管、后水冷壁管；
4、左、右側(cè)集箱及下降管，左右側(cè)水冷壁管；
5、引風(fēng)機(jī)；
6、空氣預(yù)熱器；
7、部分管道閥門、法蘭、測溫、測壓點；
8、高、低溫過熱器；
9、省煤器及集箱。
〈二〉、不動部分
1、汽包、高、低溫過熱器集箱，爐頂集箱；
2、原鋼架、平臺、扶梯、欄桿；
3、給水管道系統(tǒng)、蒸汽管道系統(tǒng)、安全閥排汽系統(tǒng)，一、二次閥門與儀表，排污總管。
〈三〉、設(shè)計、制作、安裝工程范圍
1、爐墻（包括耐火材料、保溫材料、紅磚及附助材料）；
2、新增混凝土基礎(chǔ)及點火平臺；
3、爐膛四周水冷壁、前隔墻、中隔墻、埋管及所有集箱、下降管系；
4、省煤器重新布置，聯(lián)箱新做。
5、新增鋼架、平臺、扶梯、欄桿、吊架；
6、燃燒系統(tǒng)（包括布風(fēng)板、風(fēng)帽、風(fēng)室等）；
7、風(fēng)道、煙道調(diào)整；
8、水冷分離器，回送裝置；
9、新增管道、閥門，測溫、測壓點；
10、落煤口及煤斗改造；
11、鼓、引風(fēng)機(jī)及其基礎(chǔ)改造；
12、電控柜、動力柜改造，新增電器、電纜，一、二次儀表；
13、鍋爐點火、調(diào)試運行。
八、工程概算
改造工程的造價概算為： 萬元。
九、改造工期：
1、設(shè)計時間 天；
2、受壓部件材料準(zhǔn)備 天；
3、施工 天
4、烘、煮爐、試運行按國家規(guī)定天數(shù)。
我國已投運循環(huán)流化床鍋爐有數(shù)千臺，就現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展水平而言，鍋爐對煤種適應(yīng)性、負(fù)荷、運行的穩(wěn)定問題已基本得到解決，但鍋爐的運行熱效率普遍較低。
循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)、爐膛內(nèi)結(jié)構(gòu)、分離回送系統(tǒng)設(shè)計是否合理是決定鍋爐熱效率的關(guān)鍵。從目前運行的情況來看，粗顆粒一般均能較好的燃透（含碳量≤5%），但尾部細(xì)灰顆粒往往因鍋爐結(jié)構(gòu)不同，含碳量相差甚大（5%～48%）。我國煤種種類繁多，經(jīng)破碎后粉末顆粒占的比例很高【＜2㎜占50%左右】，許多鍋爐在設(shè)計時并未考慮這一因素，鍋爐的飛灰固體不完全燃燒損失（q4）很大，熱效率低，并造成過熱汽溫度難以控制。
1、循環(huán)倍率、流化速度
循環(huán)流化床鍋爐可分為兩大塊：高循環(huán)倍率、高流化速度；低循環(huán)倍率、低流化速度。它們均具有各自的優(yōu)缺點。
1.1、高循環(huán)倍率、高流化速度（一般稱高速床）
1.1.1、優(yōu)勢
高速床布風(fēng)板面積小，爐膛截面積小，下部粗顆粒燃燒區(qū)的流化床速度達(dá)7～9m/s，上部細(xì)顆粒燃燒區(qū)煙氣速度達(dá)5～7m/s，因此高速床爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度大，發(fā)展新型大容量流化床鍋爐不受給煤點數(shù)量多、布置困難的限制。爐膛為瘦高型，占地面積小，但廠房高度高。高速床一般均采用高溫分離，分離物料回燃條件好。
1.1.2、缺點
采用高循環(huán)倍率，高流化速度燃燒方式，一方面煤入爐后受熱膨脹爆裂及氣流對顆細(xì)的沖擊和顆粒相互磨擦作用，煤粒細(xì)化速度加快；另一方面煙氣速度較快攜帶飛灰能力強(qiáng)，煙氣中的飛灰濃度增加，雖然分離器分離的物料總量增加，但實際分離效率卻下降；對于改造鍋爐來說，汽泡位置較難調(diào)整，爐膛高度尺寸基本不變，由于煙氣速度的提高，顆粒在爐內(nèi)的停留時間變短；再者流化速度高，鍋爐下部磨損嚴(yán)重，煙氣速度高，爐內(nèi)細(xì)粉楊析增加，鍋爐受熱面、分離器、爐墻磨損加劇，過熱蒸汽溫度超溫現(xiàn)象較為普遍，并難以控制。
1.2、循環(huán)倍率，低流化速度（一般稱為低速床）
1.2.1、優(yōu)勢
低速床布風(fēng)板面積大，爐膛截面積大，下部密相區(qū)流化速度只有3～4m/s，它充分吸收了成熟的鼓泡床磨損小、密相區(qū)熱容量大、溫度穩(wěn)定性好的優(yōu)點，同時，爐內(nèi)細(xì)粉楊析量顯著減少，這樣，大大減輕了分離器的分離負(fù)擔(dān)，整個煙氣流程飛灰濃度下降，鍋爐尾部磨損及鍋爐原始排放濃度減少。
1.2.2、缺點
爐膛體積大，占地面積大，因此對于75T/H以上大容量鍋爐大都采用高速床結(jié)構(gòu)。
2、分離器選型
2.1分離器型式
分離器種類繁多：旋風(fēng)上排氣分離器、旋風(fēng)下排氣分離器、“U”型分離器、槽型分離器、方型分離器、多管分離器、百葉窗分離器、平面流分離器等等。這些分離器雖然各有優(yōu)缺點，但從現(xiàn)在投入運行的情況看，“U”型分離器、旋風(fēng)上排氣分離器、多管分離器分離效率較高（80～95%）。其它分離器雖然結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，但分離效率低（40～70%）。
2.2、分離器位置
按分離器所處的煙溫位置來分：可分為高溫分離器、中溫分離器、低溫分離器。
高溫分離器一般放在900℃以上煙溫位置，材質(zhì)要求高，如不采取特殊措施（如水冷或蒸汽冷卻），其使用壽命很短。
下面將目前投運的高溫分離器分離性能簡單列表如下：
分離器型式
“U”型分離器
（水冷）
旋風(fēng)上排分離器（普通）
旋風(fēng)上排汽分離器（水或蒸汽冷卻）
槽型分離器
平面流化分離器
百葉窗分離器等
分離效率
≥60%
≥98%
≥98%
≥40%
使用壽命
長
短
長
短
阻力（Pa）
≈100
≈800
≈800
≈500
放置位置
爐內(nèi)
爐外
爐內(nèi)
爐內(nèi)
造價
一般
一般
一般
低
運行的可靠性
好
常出現(xiàn)結(jié)焦
好
常出現(xiàn)結(jié)焦
維修工作量
不需要維修
常維修
維修少
常更換
從上表可以看出，采用水冷旋風(fēng)上排汽分離器比較理想。
中溫分離一般放在600～700℃煙溫位置，對材質(zhì)要求不高，使用周期長，采用多管旋風(fēng)分離器或旋風(fēng)上排汽分離器均能達(dá)到滿意效果，阻力均為700～800Pa。
如果在550℃以下分離由于物料回爐需吸熱升溫才能燃燒，燃燒效果差，如果流程較短則效果更差，故一般不采用。
2.3、分離回送系統(tǒng)組合
按分離回送系統(tǒng)組合來分，可分為一級分離、一級回送；二級分離、一級回送；二級分離、二級回送。二級分離、二級回送的運行效果較為理想。
3、循環(huán)流化床鍋爐運行效果不理想原因分析
3.1、從技術(shù)流派來看，目前循環(huán)流化床鍋爐均為單一的高循環(huán)倍率、高流化速度（高速床）或者單一的低循環(huán)倍率、低流化速度（低速床），因此，它們不可避免存在著熱效率低、磨損嚴(yán)重等問題。
3.2、從分離回送系統(tǒng)來看，由于分離器選型不當(dāng)，匹配不合理，造成循環(huán)系統(tǒng)分離效率低，回送閥易結(jié)焦，使用壽命短，運行穩(wěn)定性差。
3.3、就鍋爐改造而言，由于受到原有鍋爐結(jié)構(gòu)，廠房尺寸的限制，為了提高鍋爐的燃燒效率，延長細(xì)顆粒在爐內(nèi)的停留時間，則需提高原有汽泡及廠房高度，改造費用高，周期長；如改為一般的低速床則鍋爐的熱效率等參數(shù)難以達(dá)到設(shè)計要求。
因此，目前許多循環(huán)流化床鍋爐（包括舊鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐）運行狀況并不理想，飛灰含碳量高，熱效率低，磨損嚴(yán)重。
二、改造技術(shù)路線
（一）、技術(shù)路線分析
根據(jù)我國入爐煤寬篩分（0～10㎜）、細(xì)顆粒煤所占比例大的特點。為了使粉末顆粒盡量燃透，提高鍋爐的熱效率，該爐改造方案需設(shè)計時遵循如下技術(shù)思路：
1、充分吸收高速床，低速床的優(yōu)勢，克服其缺點；
2、盡量延長顆粒在爐內(nèi)的停留時間；
3、保持上部爐膛稀相區(qū)燃燒溫度在900～950℃范圍，給細(xì)顆粒創(chuàng)造良好的燃燒條件；
4、采用分離效率較高且阻力適當(dāng)?shù)亩壏蛛x器，保證細(xì)顆粒的多次循環(huán)燃燒；
5、細(xì)顆粒比例大，回灰系統(tǒng)回送量大，為了使循環(huán)系統(tǒng)運行可靠，回灰物料保持在800℃左右水準(zhǔn)；
6、鍋爐改造后，過熱器可能會超溫，因此必須采取可靠的調(diào)節(jié)措施以保證機(jī)組運行的安全性；
7、密相區(qū)采用低流化床速度，盡量減少粗顆粒入爐后進(jìn)一步細(xì)化，減少磨損；
8、充分利用原有鍋爐結(jié)構(gòu)，低改造費用，縮短改造時間。
（二）技術(shù)改造路線
采用上部為高流速，下部為低流速的高低混合流速結(jié)構(gòu)；內(nèi)置水冷上排氣，高溫旋風(fēng)分離器，小流化床返料系統(tǒng)；高低混合流速內(nèi)置水冷分離器的循環(huán)流化床鍋爐。
本方案的特點：
1、下部為低流速，磨損嚴(yán)重的密相區(qū)流速低，有效地控制磨損。
2、上部為高流速，以較高的流速進(jìn)入分離器，流速高粉塵攜帶能力強(qiáng)，分離效率高。
3、采用傳統(tǒng)的上排氣分離結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，分離效率高達(dá)98%以上。
4、分離溫度在900—950℃度，飛灰易于燃燼，循環(huán)倍率高，可使燃燒效率達(dá)97%以上。
5、內(nèi)置水冷結(jié)構(gòu)，分離器四周是水冷壁管，分離器壽命長，便于維修。
6、返料器內(nèi)布有受熱面，有效控制返料溫度，在返料器內(nèi)不結(jié)焦，運行穩(wěn)定。
7、采用小流化床返料系統(tǒng)，技術(shù)成熟，不結(jié)焦，返料順暢。
8、分離器也是燃燼室，有效容積大，飛灰停留時間長，便于飛灰燃燼。
9、由于高低流速結(jié)構(gòu)，布風(fēng)板面積雖然大于高速床，但小于低速床，所以負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，可在50—110%之內(nèi)調(diào)節(jié)。
10、布有高傳熱系數(shù)的埋管，有較好的超負(fù)荷能力。
11、埋管采用防磨瓦結(jié)構(gòu)，防磨瓦壽命大于2年，以后換防磨瓦，不換埋管，埋管與鍋爐同壽命。
12、由于高低混合流速，自耗電低，基本上與低速床一致。
三、改造后的鍋爐參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)
1、燃燒方式：中循環(huán)倍率，高、低混合流速相結(jié)合；
2、額定蒸發(fā)量D：45t/h
3、額定蒸汽壓力P：3.82MPa；
4、額定蒸汽溫度T：450℃；
5、給水溫度Tgs：105℃；
6、排煙溫度Tpy：150℃；
7、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍：60～110%；
8、熱效率η：≥88.7%；
9、灰渣含碳量CZ：≤2%；
10、飛灰含碳量：CF：≤8%；
四、改造技術(shù)方案（見方案圖）
1、采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒方式
該爐原為鏈條爐，根據(jù)現(xiàn)有的廠房位置空間，如按一般的低速床方案進(jìn)行改造，鍋爐結(jié)構(gòu)，分離選型及布置位置很困難，鍋爐的熱效率難以保證。如按高速床方案進(jìn)行改造，為了提高煙氣流程，汽包位置必須提高，廠房高度必須增加，這樣改造周期長，成本高。因此，該鍋爐改造采用我中心研究開發(fā)的專利技術(shù)——高、低混合流速流化床燃燒方式。<專利號02223608.2>
該方案為下部采用較大布風(fēng)板面積，低流化速度，密相區(qū)布置埋管，流化速度＜4m/s，為了延長細(xì)顆粒在爐內(nèi)的停留時間，爐膛設(shè)計充分利用原有結(jié)構(gòu)空間，稀相區(qū)入口煙氣速度控制在3m/s以下，為了提高分離效率，爐膛上部截面積逐步縮小，煙氣速度逐步加快，出口煙速達(dá)6m/s左右，進(jìn)入分離器的流速達(dá)20m/s左右。
2、采用合理的回送系統(tǒng)
如何組織好細(xì)顆粒燃燒，將被煙氣攜帶出爐膛大量的未燃燼的顆粒捕捉下來入爐回燃是該爐改造是否成功的關(guān)鍵。
高溫分離器分離下來的物料回燃條件好，燃燒效率高，且能顯著減少尾部受熱面的磨損，因此，本方案在過熱器前布置高溫水冷旋風(fēng)上排氣的分離器，其類型屬于爐內(nèi)分離，分離器內(nèi)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)置，分離效率達(dá)98%以上，滿足流化床鍋爐對分離器的要求。返料系統(tǒng)采用技術(shù)成熟的小流化床返料結(jié)構(gòu)，運行穩(wěn)定。
3、合理布置爐膛受熱面
一般原煤經(jīng)破碎后＜2mm占50%左右，由于密相區(qū)燃燒份額較小，埋管受熱面應(yīng)比傳統(tǒng)鼓泡床受熱面少，而懸浮段以上稀相區(qū)燃燒份額大，因此，本方案除爐膛四周布置水冷蒸發(fā)受熱面外，還增加了中隔墻膜式蒸發(fā)受熱面。同時，為了保證懸浮段以上的煙氣溫度（900～950℃），給粉末顆粒創(chuàng)造良好的燃燒條件，大部分蒸發(fā)受熱面均溥了澆注料或掛磚，以降低水爐膛水冷度。
4、增加二次風(fēng)
在爐膛上部爐墻四角布置強(qiáng)旋二次風(fēng)，保證經(jīng)顆粒在進(jìn)入過熱器降溫冷卻之前得到充分燃燒。
5、防止過熱器超溫措施
爐膛上部細(xì)灰顆粒燃燒份額大，煙氣飛灰濃度高，過熱器傳熱系數(shù)增大，由于一級表面式減溫器減溫能力有限，如不采取措施，必然造成過熱蒸汽溫度超溫。按設(shè)計，鍋爐的蒸發(fā)吸收熱量（或蒸發(fā)受熱面）與過熱吸熱量（過熱器受熱面）成一定比例，當(dāng)過熱器超溫時，適當(dāng)增加蒸發(fā)受熱面，過熱蒸汽溫度即會下降。本方案前、中隔墻膜式壁采用掛磚結(jié)構(gòu)，因此，過熱器溫度調(diào)節(jié)十分方便，從根本上解決了過熱器超溫問題。
6、防止回送系統(tǒng)結(jié)焦措施
對于高溫分離器來說，由于分離下來的物料溫度高（900～950℃），進(jìn)入“U”型回送閥后結(jié)焦的可能性很大，一旦閥內(nèi)結(jié)焦，飛灰將無法循環(huán)燃燒，循環(huán)流化床將變?yōu)橐话愕墓呐荽病１痉桨冈诟邷胤蛛x物料倉內(nèi)布置水冷壁，因此不存在鍋爐結(jié)焦問題。
7、在入爐煤中加入Ca（OH）2和TUX—GL助固硫劑，可使?fàn)t內(nèi)脫硫效率≥90%。其中Ca（OH）2加入量按Ca：S=1.5：1。TUX—GL助固劑按給煤量的1%。采用一級脫硫除塵器，可使?fàn)t子脫硫效率≥90%，除塵效率≥99%。
五、改造方案簡圖（見附圖）
六、改造工程內(nèi)容
1、本體部分：
1.1爐膛受熱面；
1.1.1、密相區(qū)布置斜埋管，分上下四層，增加埋管上下集箱；
1.1.2、前墻受熱面管前移，數(shù)量不變，此即構(gòu)成埋管上升管及前墻水冷壁管。
1.1.3、左右側(cè)墻受熱面寬度位置不變（即爐寬不變），布置左右側(cè)集箱；
1.1.4、后墻位置基本保持一致，但結(jié)構(gòu)需作較大調(diào)整
增加后下集箱，上升管受熱面先通過水冷高溫分離回料灰倉，高度方向中途向爐內(nèi)延伸，組成前膜式壁隔墻，爐膛通過叉型管引入汽包。
增加后上集箱，一部分上升管受熱面構(gòu)成中膜式壁隔墻，通過叉型管引入汽包，一部分上升管構(gòu)成后墻水冷壁，并引入后上集箱進(jìn)入汽包。
1.1.5、爐膛四周水冷壁水冷度需作設(shè)計計算，在部分區(qū)域內(nèi)敷設(shè)耐火混凝土。
1.2下降管系
1.2.1、分散型下降管經(jīng)計算按比例重新分配。
1.3、高、低溫過熱器、省煤器適當(dāng)調(diào)整。
1.4、爐膛部分
1.4.1、爐頂向前延伸至前墻；
1.4.2、爐墻全部采用重型爐墻結(jié)構(gòu)；
1.4.3、中隔墻采用部分掛磚，部分澆注料結(jié)構(gòu)；
1.4.4、尾部堅井爐墻結(jié)構(gòu)除中溫分離器位置部分改變外，但需全部拆除重新布置和砌墻。
1.5、基礎(chǔ)部分
利用原燃燒系統(tǒng)、爐墻支撐混凝土立柱、橫梁、鼓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)作適當(dāng)加大或新作，位置不變。
1.6、其它部分
給煤系統(tǒng)、煙、風(fēng)道接管、鋼架、平臺等利舊改造或部分更新。
破碎篩分系統(tǒng)利舊。
1.7、輔機(jī)
給煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)利舊，更換引風(fēng)機(jī)，改造電器、儀表、電纜等。
八、改造工程范圍
〈一〉拆除工程范圍
1、爐膛前墻、后墻，左右側(cè)墻，尾部豎井爐墻；
2、前集箱及下降管、前墻水冷壁管；
3、后下集箱、下降管、后水冷壁管；
4、左、右側(cè)集箱及下降管，左右側(cè)水冷壁管；
5、引風(fēng)機(jī)；
6、空氣預(yù)熱器；
7、部分管道閥門、法蘭、測溫、測壓點；
8、高、低溫過熱器；
9、省煤器及集箱。
〈二〉、不動部分
1、汽包、高、低溫過熱器集箱，爐頂集箱；
2、原鋼架、平臺、扶梯、欄桿；
3、給水管道系統(tǒng)、蒸汽管道系統(tǒng)、安全閥排汽系統(tǒng)，一、二次閥門與儀表，排污總管。
〈三〉、設(shè)計、制作、安裝工程范圍
1、爐墻（包括耐火材料、保溫材料、紅磚及附助材料）；
2、新增混凝土基礎(chǔ)及點火平臺；
3、爐膛四周水冷壁、前隔墻、中隔墻、埋管及所有集箱、下降管系；
4、省煤器重新布置，聯(lián)箱新做。
5、新增鋼架、平臺、扶梯、欄桿、吊架；
6、燃燒系統(tǒng)（包括布風(fēng)板、風(fēng)帽、風(fēng)室等）；
7、風(fēng)道、煙道調(diào)整；
8、水冷分離器，回送裝置；
9、新增管道、閥門，測溫、測壓點；
10、落煤口及煤斗改造；
11、鼓、引風(fēng)機(jī)及其基礎(chǔ)改造；
12、電控柜、動力柜改造，新增電器、電纜，一、二次儀表；
13、鍋爐點火、調(diào)試運行。
八、工程概算
改造工程的造價概算為： 萬元。
九、改造工期：
1、設(shè)計時間 天；
2、受壓部件材料準(zhǔn)備 天；
3、施工 天
4、烘、煮爐、試運行按國家規(guī)定天數(shù)。
