热水锅炉水循环系统设计分析

热水锅炉水循环系统设计分析 2018-12-19 10:43:17

热水采暖，既节约燃料，采暖质量又好。目前环保要求日益严格，为此许多城市都在建设大型热站，以实行集中供热，减少环境污染。我公司在技术上已成熟的7 5t/h循环流化床蒸汽锅炉的基础上，改型设计了58MW大型循环流化床热水锅炉。第一期2台安装在济南南郊热电厂并已投产。

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经1999年冬和2000年春采暖期运行、检验，其燃烧性能与蒸汽锅炉相同，水循环系统安全可靠。水循环方式的选择及水流程结构布置形式，决定了尤其是大型热水锅炉的安全性和操作的方便性。下文将针对该炉型水循环系统和结构及相关保护措施作详细分析。

1锅炉规范及主要技术经济指标

1.1锅炉参数

额定热功率58MW;

额定出水压力1,6MPa;

额定出水温度130℃：

额定回水温度70℃；

额定循环水量840t/h：

允许最低循环水量504t/h;

设计热效率89%；

脱硫效率(Ca/S=2)≥90%。

1.2设计燃料：贫煤(%)

2锅炉水循环系统

2.1水循环方式

热水锅炉正常运行时，炉内的水不允许发生汽化。如果汽化，会发生水击，水击使锅炉设备发出响声、振动，直至损坏设备。另外，突遇停电时应有可靠的保护措施，对于大型热水锅炉，相对而言，其炉内燃料量更大，锅炉的热惯性更大，突然停电后的保护显得更为迫切。因此，水循环方式的选择和水流程的布置方式应避免发生过冷沸腾和炉水汽化，要有利于突然停电后的保护，还要使锅炉的运行操作、调节尽可能简单，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。

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热水锅炉的水循环方式主要有三类：

第一，强制循环方式。强制循环又分为有锅筒、无锅筒循环方式两种，强制循环热水锅炉运行中水速不受负荷影响，一般不会发生汽化水击。有锅筒的强制循环锅炉虽然钢材耗量相对大一些，但由于其水容量大，最有利于停电保护。

第二，自然循环热水锅炉。自然循环热水锅炉的最大优点是正常运行时，安全可靠，锅炉布置有锅筒，水容量大，突然停电，能防止工质汽化；但自然循环热水锅炉，在低负荷运行及锅炉压火时，水冷壁管内工质流速低，甚至滞止不流动，易发生过冷沸腾，使水冷壁管上大量结垢，最后造成爆管。该问题是自然循环热水锅炉的一大难题。

第三，强制与自然混合循环方式，该方式又分为两种，无锅筒而在水冷受热面外加不受热下降管式；有锅筒，布置为水冷壁内工质强制循环，对流受热面内工质自然循环并联式，该方式兼有强制与自然循环两种方式的优点，但在结构上适应于0.7—14MW热水锅炉。

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经过综合分析及适合循环流化床炉型结构特点，我们选择了有锅筒的受热面内工质一次上升的强制循环方式（见图1锅炉结构简图及图2原则性水循环系统图）。回水经对流受热面（省煤器）上升至尾部炉顶，然后经不受热的下降管引入炉膛水冷下集箱，经水冷受热面一次上升进入锅筒后引出。

2.2水流程、结构布置和相关参数

水流程布置为尾部对流受热面（省煤器）和水冷壁受热面串联结构，如图1、图2所示；回水经循环水泵进入分配集箱，然后分两路进入尾部对流受热面下集箱，对流受热面由交叉蛇形管组组成，工质经对流受热面进入上集箱，然后经炉顶包覆受热面至炉顶汇集集箱；工质由炉顶汇集集箱经不受热的下降管进入炉膛前、后、左、右水冷下集箱，在水冷壁内受热后一次上升至前、后、左、右水冷上集箱，经水冷上集箱至锅筒，最后经锅筒内的均流装置引离锅炉进入热网。

锅筒与水冷壁下集箱之间布置有不受热的直通下降管，锅炉正常运行时，该管内水流为上升流动；由于其截面积相对较小，不会影响水冷壁管内的水流量。突遇停电时，下降管与水冷壁管内工质则形成自然循环回路。

在尾部炉顶汇集集箱与锅筒之间布置有带截止阀门的管道；锅筒与进水分配集箱之间布置有带阀门的再循环管。正常运行时，关闭阀门；突遇停电后，打开两路阀门，使尾部受热面内工质处于自然循环状态。

另外在锅筒上部及炉顶汇集集箱上部都装有放气（汽）阀门。

锅炉最低循环水流量为额定循环水流量的60%。60%额定循环水流量下，受热面管内水速已满足其中水不发生过冷沸腾的要求。

3突然停电保护措施

突然停电时，所有用电设备，包括水泵、风机及燃料供应等均停止工作。但此时炉膛内存有的可燃物仍在燃烧，循环物料蓄有大量热量，锅炉本体也有较大热惯性。除了前述水冷壁和对流受热面形成自然循环防止管内水汽化外，布置的∮1500mm的大直径锅筒可使锅炉水容量达到51吨，而只有在锅炉内的水几乎全部被加热到饱和温度后，锅水才可能汽化，使锅炉压力升高，这就为采取排渣降温及打开放汽阀等措施争取到足够的时间。

4偏差纠正措施

4.1流速偏差纠正措施

前、后、左、右水冷壁为并联管组布置，每个回路都采用分散引入和分散引出结构，且上下集箱为大口径集箱，减少了并联管组中的水力不均匀性，从而减少了流速偏差。

4.2热力偏差纠正措施

给煤点均匀，布风板面积较小，炉膛较高，加之循环流化床锅炉具有炉内物料充满度好、炉膛截面温度场均匀的燃烧特性，从而减少了水冷并联管组的热力不均匀性，出口水温偏差较小。

4.3避免质量流量多值性的措施

热水锅炉受热部件中工质为单相的水。当工质向上流动时，每一个压降对应相应的质量流量，具有稳定的水动力特性。但当受热面内布置为工质向下流动时，一个压降可能对应2个以上的质量流量，即质量流量的多值性。多值性必然造成管组内水动力的不稳定，此时，如果受热强的管子，流量又小，流速又低，就可能造成工质的汽化、水击。

本锅炉受热的水冷壁管内工质全为上升流动，水上乐园安装桑拿板下降管则布置在炉外，不受热。该系统避免了管组中水流量的多值性，从而避免了由于水动力不稳定而出现汽化和水击。

5结论

5.1炉膛水冷受热面与对流受热面采用串联结构，水循环采用强制循环方式。锅炉的水循环系统安全、可靠，也使运行、操作、调节比较简单。

5.2采用循环流化床洁净煤燃烧方式，锅炉可适用于环保要求严格的大、中城市集中供热站。

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