我國是一個以煤為主要能源的國家，一次能源中煤約占75%，煤產量中70qo用于電站鍋爐，工業鍋爐以及爐窯。電站鍋爐容量較大，大部分為煤粉鍋爐，只有小部分是鏈條爐和沸騰爐；工業鍋爐容量較小，大部分是鏈條爐，只有小部分是油爐和沸騰爐。這些鍋爐大多是十多年前生產的，不僅效率低、煤耗大、煤種適應性差、污染嚴重，而且機械化、自動化程度低、勞動強度大、安全性能差，這不僅影響鍋爐本身的安全經濟運行，也對經濟發展和環境保護造成影響，但同時將其全部更換成新鍋爐不但不現實，而且也很不經濟。
為了提高鍋爐效率，擴大燃料適應范圍和負荷調節范圍，減少粉塵污染和大氣污染，延長鍋爐壽命，對一些存在問題的舊鍋爐進行改造是十分必要的。
循環流化床技術作為一種新穎的高效低污染清潔燃燒技術，具有燃料適應性廣、燃燒效率高、脫硫效果好、氮氧化物排放低、灰渣利用價值高和負荷調節范圍大，負荷調節快的特點。采用把原有的常規鍋爐改造為循環流化床鍋爐可提高對煤種的適應性，提高燃燒效率和鍋爐的熱效率，減少S02和NOx的排放，同時可延長超齡鍋爐的服役。
本文介紹我公司為遼寧某熱電廠將35 t/h拋煤機倒轉爐排鏈條爐改造為40 t/h循環流化床的實例。
2、改造條件與要求
2.1改造背景
遼寧阜新某熱電廠原有三臺35t/h拋煤機鏈條鍋爐，設計煤種為煙煤，由于拋煤機鏈條鍋爐對燃料的要求較高，實際燃用煤質的低位發熱值不能低于17600 kj/kg，運行成本較高。由于受煤源和價格的限制，近年來一直無法使用設計煤種，只能燃用當地低熱值的3000—3500 kj/kg的劣質煤，運行成本非常高，電廠一直處于虧損狀態。2005年熱電廠被一民營企業收購。考慮循環流化床鍋爐既可以燃燒低熱值燃料，又能進行爐內脫硫，使環保達標，其灰渣還能用于水泥生產，因此該電廠提出將原有的拋煤機倒轉爐排鏈條爐改造為可以燃燒劣質燃料的循環流
鍋爐原設計燃料為淮南大通煙煤，低位發熱量為21383kj/kg，設計熱效率為81.9%，改造之前鍋爐實際的運行效率為67%，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
改造前鍋爐基本尺寸：
鍋筒中心標高17950 mm
鍋爐左，右柱中心寬度7690 mm
爐膛截面尺寸4140 mm×4330 mm
鍋爐運轉層標高6000 mm
鍋爐前、后柱中心深度11082 mm
2.3用戶對鍋爐改造的要求
(1)改造后燃用給定設計煤種時，鍋爐給水溫化床鍋爐，以降低運行成本，提高企業經濟效益。
2.2改造前鍋爐情況
原鏈條鍋爐型號為xx - 35/3. 82 - M2．該鍋爐改造前的總圖如圖l所示。該鍋爐為單鍋筒的自然循環水管鍋爐，拋煤機倒轉鏈條爐排。整個布置為典型的Ⅱ型結構、雙層布置。運行層為6m，運行層下出灰闖標高為Om。爐排下沿寬度方向雙側進風，每側前后分為6個風室，每個風室進風管上都裝有風量調節閥門。爐膛四周布置51x3的光管水冷壁。低溫過熱器，兩級過熱器之間布置有表面式減溫器，過熱器均為順列布置。在尾部煙井的上部布置有鋼管省煤器，省煤器分為上下兩級，錯列布置。省煤器下面布置有兩級管式空氣預熱器，空預器上級為立式布置，下級為臥式布置。溫度、工作壓力、過熱蒸汽溫度不變，但蒸發量要提高到40t/h;
(2)燃料適應性要強，煤的熱值在3000～3800 kj/kg均可保證蒸發量不低于40 t/h，且鍋爐效率不低于86%；
(3)盡量不變動鍋爐基礎和鋼結構；
(4)原鍋爐的汽包不動；
(5)所需的新部件盡量小，輔助設備盡量加以利用。
3、改造方案
3.1鍋爐改造的技術支持
循環流化床鍋爐發展到今天，就35 t/h容量級來說，可采用的技術很多，如下排氣循環流化床鍋爐，帶豎埋管的內循環流化床鍋爐、帶橫埋管的外置分離器的低倍率循環流化床鍋爐等。根據用戶使用的是劣質煤，并要把鍋爐蒸發量提高到40t/h，且要求鍋爐效率不低于86%的要求，我們采用了中國科學院工程熱物理研究所高溫絕熱分離的循環流化床鍋爐技術。
中國科學院工程熱物理研究所長期從事循環流化床鍋爐的研究與開發工作，到目前為止，已經開發了35。480t/h系列容量的鍋爐，在循環流化床鍋爐的研發、設計、運行方面積累了豐富的經驗。我公司自2003年起與中國科學院工程熱物理研究所開始技術合作，共同開發35。130 t/h系列容量的循環流化床鍋爐。本次鍋爐改造，由中國科學院工程熱物理研究所和我公司共同完成。
3.2鍋爐改造的總體考慮
由于原鍋爐為拋煤機倒轉爐排鏈條爐，相對于同樣容量的一般循環流化床鍋爐來說，爐膛尺寸顯得“矮胖”。由于循環流化床鍋爐的燃燒溫度低于鏈條爐，同時燃料發熱量較低，若只利用原有鍋爐高度不僅很難將蒸發量提高到40t/h，而且鍋爐燃燒效率也得不到保證。為拿出切實可行的方案，達到用戶滿意，我們幾次到鍋爐房實地測量，在用戶的積極配合下，設計院詳細核定了鍋爐房基礎負荷，最后根據鍋爐房實際高度，征得用戶認可將鍋爐整體向上提高8m。
根據改造鍋爐的具體情況，保留原鍋爐尾部兩根柱23、Z4不動，仍然布置省煤器和空氣預熱器；在原鍋爐的爐前第一根柱Z，向前新加柱Z0，向后新加柱22(原鍋爐柱Z，不動，繼續做爐室的承載柱)，新加的柱Zo、22之間形成新爐膛；取消原鍋爐22，新加水泥柱Z與原水泥柱23之間形成旋風分離器空間。鍋爐改造后的鍋爐基礎見圖2。
在改造設計中，除保留原鍋筒外（新的膜式壁與鍋筒之間靠新加的中間集箱連接），還利用了原來鍋爐的前三組省煤器，同時增加了一級省煤器，布置方式與原來相同；利用了一組臥式空氣預熱器；爐膛、過熱器全部采用新加工制造。
3.3改造后鍋爐主要參數及性能指標設計煤種見表l，改造后鍋爐主要參數及性能指標見表2。
3.4鍋爐總體布置
(1)整體概述
本鍋爐采用中溫中壓參數、單汽包自然循環、膜式水冷壁、分散下降管，平衡通風、絕熱旋風分離器、一級噴水減溫器調節蒸汽溫度的結構。鍋爐采用支吊結合的固定方式，鍋爐運轉層標高仍為6000 mm。鍋爐采用位于爐膛前墻水冷壁下部的兩點給煤，采用位于爐膛底部布風板上的兩點排渣。
鍋爐采用兩級配風，一次風從爐膛底部布風板進入爐膛，二次風從爐膛的前后墻進入爐膛。
旋風分離器位于爐膛出口和尾部豎井煙道之間，旋風分離器下端的返料器將分離下來的物料送回爐膛。
高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器依次布置在尾部豎井煙道之中。
(2)鍋爐汽水系統
鍋爐給水分為兩路，一路進入噴水減溫器，調節低溫過熱器的出口蒸汽溫度，另一路直接進入省煤器進口集箱，經過水平布置的四級錯列光管省煤器，匯集到省煤器的出口集箱，由引出管接至汽包。
鍋爐采用自然循環，汽包內的鍋水由分散下降管分配到膜式水冷壁下集箱，經爐膛膜式水冷壁加熱后成為汽水混合物，隨后經水冷壁上集箱、汽水引出管引入汽包后進行汽水分離。被分離出來的水進入汽包水空間，進行再循環。分離出來的飽和蒸汽從汽包頂部的蒸汽連接管引至過熱器懸吊管，進入低溫過熱器、噴水減溫器、高溫過熱器，最后將合格的過熱蒸汽引向汽機。
(4)鍋爐基本尺寸
改造后鍋爐簡圖見圖3。
鍋筒中心標高25900 mm
鍋爐左、右柱中心寬度5490 mm
爐膛布風板尺寸3200 mm X1340 mm
尾部過熱器下降煙道4100 mm X1900 mm
尾部空預器下降煙道3500mm X1490 mm
鍋爐運轉層標高6000 mm
鍋爐前后柱中心深度11110 mm
爐膛上部尺寸3200 mm×3200 mm
尾部省煤器下降煙道4100 mm×1490 mm
5、鍋爐主要系統的設計和參數選取
(1)燃燒過程組織
改造后鍋爐采用循環流化床燃燒方式。燃煤和空氣在爐膛內流態化狀態下摻混燃燒，并與受熱面進行熱交換，離開爐膛并夾帶有大量物料的煙氣經過高溫旋風分離器之后，絕大部分固體物料被旋風分離器分離下來，經返料器返回爐膛，煙氣則進入尾
(3)鍋爐煙風系統
鍋爐采用平衡通風，爐膛出口處煙氣壓力為一100 Pa，由引風機擋板的開度進行調節。空氣采用兩級送風，一次風由一次風機提供，由布風板下的一次風箱進入爐膛。二次風由二次風機提供，由爐膛下部的二次風噴口進入爐膛。部的煙道。循環流化床燃燒系統由爐膛、旋風分離器和返料器等核心部分組成。
(2)鍋爐爐膛
本鍋爐爐膛上部尺寸為3200 mm×3200 mm，工作溫度880℃左右。爐膛下部的前后墻向中間收縮，形成上大下小的結構。爐膛下部的后墻水冷壁彎制成水冷布風板，布風板呈水平布置，風帽采用耐磨高溫合金精密鑄造，風帽的橫向和縱向節距皆為160 mm。
(3)氣固分離與返料
本鍋爐采用旋風分離器作為煙氣與物料的分離器，它具有分離效率高和強化燃燒的優點。旋風分離器將被煙氣夾帶離開爐膛的物料分離下來，通過返料器返回爐膛，煙氣則流向尾部對流受熱面。
(4)鍋爐配風
本鍋爐燃燒系統采用兩級配風，一次風經空氣預熱器升溫至150℃，進入水冷風室，經過布風板上的風帽進入爐膛。二次風經空氣預熱器升溫至150℃，進入二次風箱。風箱接出7根支管，二次風經7根支管進入爐膛。運行中可以通過調節一、二次風風量的配比來控制爐膛溫度。
為防止堵煤，從一次風箱引出4支風管，接到爐前兩個進煤管的特定部位，在進煤口的下部形成氣墊使煤能夠順利地進入爐膛。
返料器用的流化風由風壓為40 kPa的高壓流化風機提供，高壓流化風機共設兩臺（一用一備）。
(5)鍋爐的點火啟動和鍋爐給煤
鍋爐設有一臺床下風道點火燃燒器，點火燃燒器由點火油槍、高能點火器及火焰檢測裝置組成。
燃煤經給煤機進入布置在前墻的兩個∮273×10 mm給煤管，借助自身重力和引入的一次風，在布風板上方進入爐膛。為防止給煤管內堵煤，在給煤‘管的轉彎處和給煤管下部出口處均引入一次風。給煤量按僅用一條管路給煤時，鍋爐亦能滿負荷運行考慮。
(6)鍋爐受熱面的防磨
循環流化床鍋爐燃燒系統的循環回路內灰濃度較高，受熱面的防磨必須慎重處理。為了保證鍋爐長期工作可靠，本設計中特別考慮了防磨問題。在一些極易發生磨損的部位采用帶銷釘的耐磨可塑料。特殊的部位采用了加防磨罩的防磨措施。
(7)輔助設備
為節省投資，原鼓風機作為二次風機使用，新增一臺鼓風機作為一次風機，同時更換引風機，增加兩臺高壓流化風機（一用一備）。熱工儀表新增的溫度測點包括密相區溫度、爐膛出口溫度、分離器進口溫度及返料溫度，新增的壓力測點包括風室壓力、料層差壓、播煤風壓、爐膛負壓和分離器進口壓力，其余測點繼續使用原有鍋爐儀表。
6、結束語
通過介紹鏈條爐改造為循環流化床鍋爐改造方案，表明采用循環流化床技術對舊鍋爐進行改造是可行和有效的，改造后鍋爐效率有明顯提高，污染物排放可達到國家標準。鍋爐改造可以克服原有鍋爐的缺點，提高燃燒效率，實現劣質煤的綜合利用，節約能源，保護環境，具有良好的社會效益和經濟效益。
