随着经济的发展和生活水平的提高，对城市集中热水供暖的要求逐步提高。热水供暖与蒸汽供暖相比具有节约能源、运行方便、维修量少等优点，近十几年来在国内得到了迅速发展。随着我国城市建设的加快和环保要求的提高，开发高效、环保型大容量热水锅炉势在必行。采用清洁煤燃烧技术的循环流化床热水炉的容量逐渐增加。目前，运行最大容量的为58MW。清华大学和无锡锅炉厂在若干台蒸汽锅炉成功运行的基础上，合作开发了116MW循环流化床热水锅炉。运行实践表明，采用水冷却的方形分离器循环流化床大容量热水炉完全可以满足城市集中供热的频繁启动和压火的需要，具有较高的经济效益、环保效益，30码期期必中销售生物质锅炉，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。
1、锅炉概况与特点
1.1设计思想
根据供热锅炉的变负荷和频繁启动的特点以及安全性要求，较高的可靠性和可用率是设计的核心指导思想。考虑到锅炉安装在市区，S02、NO。以及粉尘的排放应严格满足环保要求。在此基础上，兼顾最大可能地提高锅炉效率，节约能源。另外，布置应紧凑美观，结构简单，便于安装、运行和维修，尽可能为用户创造方便条件。
1.2锅炉规范
石家庄时光供热公司安装了2台116MW水冷方形分离循环流化床热水锅炉。设计煤种为贫煤，见表1；设计参数示于表2。
1.3结构与布量
该炉结构布置简单、紧凑，与我国传统的煤粉炉型相似。锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、水冷系统、水冷方形分离器、省煤器、空气预热器、钢架、扶梯、炉墙等组成。锅炉为单锅筒横置式强制循环，Ⅱ型布置。采用全钢架结构，锅炉总计3排柱（图1）。锅筒中心标高为38650mm，本体宽度（柱中心线）为9400mm，锅炉深度（柱中心线）为14800mm，运转层标高为8000mm。
循环流化床锅炉炉膛和分离装置内部的压力较常规锅炉高，再加上烟道及分离装置的复杂连接，这对密封性能提出严格的要求。该炉自炉前向后依次布置燃烧室、分离器、尾部烟道，巧妙地将3部分结合起来成为一体，保持紧凑型布置，保证良好的密封性能，不用高温烟气膨胀节这一事故多发部件。高温区采用全膜式壁密封结构，全悬吊型，固定膨胀中心。料腿与炉膛水冷壁合成一体膨胀，提高运行的可靠性，由于采用水冷分离方式，热损失减少。高温省煤器之前的所有炉墙均为膜式壁结构，吊挂处理；高温省煤器包墙出口与烟道连接处采用了柔性膨胀节。低温省煤器采用全护板轻型炉墙，膨胀用波型板密封。
前墙布置了4台给煤机。锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供，一、二次风比与煤种有关，大致为流化一次风：播煤风：二次风为50：15：35。一次风经一次风空气预热器预热后，由左右两侧风道引入炉前的水冷风室进口，流经安装在水冷布风板上的伞骨形风帽进入燃烧室，保证良好的流化质量和密相区的燃烧；一部分一次风由播煤风口进入燃烧室，吹散燃料并保证挥发份燃烧需要的空气；二次风经预热后从布置在四周的二次风口进入炉膛，补充燃烧空气并加强扰动混合。燃料在炉膛内燃烧产生的大量烟气携带物料，经分离器的入口加速段加速，进入水冷方形分离器，烟气和物料分离。分离的物料经分离器膜式壁延伸形成的水冷料斗和水冷料腿，流经U型阀返回炉膛；烟气自分离器的中心筒进入分离器出口区，流经转向室进入竖井对流烟道，经过高温省煤器、低温省煤器、二次风预热器、一次风预热器后排出。大渣由炉底水冷排渣管排出。通过调节给煤量、一次风和二次风量及其配比、床存量，可以很方便地调节床内温度。
热水锅炉的水循环安全性是一个重要的问题，合理的水流程是锅炉安全可靠运行的基础。在设计中，低温回水先进入热负荷较高的水冷壁，依次流经水冷分离器、包墙管、下级省煤器、上级省煤器至热水出口集箱。回水先流经水冷壁，由于进口水温低，即使存在少量热偏差，也不会造成汽化和过冷沸腾，而且回水先进入水冷壁再进入省煤器可大大提高省煤器的进口水温，从而防止省煤器管壁结露和低温腐蚀。各受热面管均采用上行流程，水速均在合理的范围之内，确保水循环安全可靠。
为保证停电时锅炉的安全，炉膛水冷壁和锅筒之间通过再循环管，停电条件下能形成自然循环。同时，采用全膜式水冷壁、水冷方形分离器，尾部采用水冷包墙结构，炉墙采用轻型敷管炉墙，耐火材料耗量极少，整个炉子蓄热量小，在偶然停电的情况下，可以通过排放部分床料使锅炉很快得到冷却。另外，停电后锅炉压力升至一定值时，可以开启几个阀门放汽促进炉内水循环。
炉膛由膜式水冷壁构成，截面积约32m2，空塔速度约为4. 7m／s。燃烧室净高约为26m，炉膛下部前后墙收缩成锥形炉底，前墙水冷壁延伸成水冷布风板，并与两侧水冷壁共同形成水冷风室。布风板水冷壁的鳍片上安装风帽，风帽采用伞骨形风帽。在炉膛下部的密相床区水冷壁上密焊销钉浇注耐磨炉衬，给煤口、返料口、风口均设有特殊的防磨措施，防止炉内管子的磨损。实验和实践都证明：它是既经济有效的防磨措施，又有利于水冷壁的利用率。
根据燃料的特性，燃烧室设计工作温度为约897℃。燃烧室中物料浓度和循环量较高，而物料的热容量很大，炉膛上下温度较均匀。炉膛出口布置两个方形水冷分离器，由膜式水冷壁构成。分离器前墙与燃烧室后墙共用，其中燃烧室后墙的一部分向后弯制形成分离器入口加速段；分离器后墙同时作为尾部竖井的前包墙，该屏水冷壁向下收缩成料斗，向上的一部分直接引出吊挂，另一部分向前至燃烧室后墙向上，分别构成分离器顶棚和分离器出口区前墙；分离器两侧墙水冷壁向上延伸形成分离器出口区侧墙，与分离器出口区顶棚包墙一道构成分离器出口区，直接与尾郝竖井的包墙相接，使燃烧室、分离器、尾部包墙连为一体，避免使用膨胀节，提高密封性能。水冷分离器膜式壁部分向下延伸，形成料腿的上半部分。
1.4关键部件
返料装置是循环流化床锅炉的关键部件之一。返料装置由灰斗、料腿、U型阀构成。根据分离器的设置，采用2套返料装置。灰斗由分离器水冷壁收缩而成，设有防磨内衬。料腿的上半部分是由分离器的膜式壁延伸形成矩形水冷结构，下半部分为直接吊挂在水冷料腿上的绝热结构。
返料阀采用高流率的具有自平衡性能的U型阀。运行时只需打开送风门，使回灰畅通；负荷变动时，不需要调节风量，能根据回灰量的大小自动平衡，操作极其简单、安全、可靠。
采用水冷布风板和水冷风室，为床下点火创造条件。热烟气发生器两个，设置在炉前左右两侧的风室中。在冷态启动时，床料温度由室温缓慢加热升到煤的着火温度，加煤着火后可关闭油枪给煤运行。启动升温速度应在5～10℃/min，冷态启动约需2．
5h，每次冷态启动用油It左右。
分离器是循环流化锅炉的核心部件之一，它直接影响循环床锅炉的性能。大量的实践表明：该分离器的优异性能完全满足循环流化床锅炉对分离器的要求。尤其是频繁启动、压火及负荷变化范围较大且较快的热水炉条件下，大热惯性的分离器很难适应这一苛刻的条件。
由于分离器内承担一定吸热负荷，高温物料在分离器虽有二次燃烧，但二次燃烧释放的热量可以及时得到冷却，不会结焦，分离器工作稳定。同时，可以大大简化结构设计，使分离器与锅炉本体很协调地组合在一起，锅炉极其紧凑。
借鉴国外水（汽）冷圆形旋风筒成功的防磨经验，分离器膜式壁采用壁面密焊销钉涂一层很薄的耐磨浇注料的方法，由于较薄并受冷却，防磨材料工作在较低的温度，具有更强的防磨性能。耐火材料较薄，重量轻，能缩短启动、压火时间，启动和压火速度不受较大热惯性的绝热材料对温度变化的严格要求。
2、锅炉运行概况
2.1锅炉运行概况
第一台锅炉于2001年11月投入使用。由于供暖负荷随着气温的变化比较大，锅炉负荷变化频繁且幅度大，每天要压火两次，典型的负荷见图2。运行燃料变化较大，低位发热量为12000～26000kj/kg，其中主要为22000kj/kg。锅炉稳定地在50%～110%额定负荷下运行。在运行中，NOx排放浓度低于140mg/Nm3。燃烧效率高，燃用贫煤时飞灰含碳量为8%～10%；锅炉密封性能好；循环灰量大，燃烧室上下温度均匀；回灰温度可维持与比分离器进口温度相当（图3）。由于燃料挥发份较低，后燃性较强，分离器中存在相当大的燃烧份额，分离器的冷却作用使得分离器、料腿、返料装置从未出现结焦问题。经过一个采暖季的运行，分离器内防磨材料和尾部烟道中的受热面毫无损坏。锅炉负荷调节较快，锅炉现场调试时，负荷变化率在50%～110%时每分钟为5%，50%以下时每分钟为3%。锅炉可在30%～100%负荷范围内稳定运行，并有10%的超负荷能力。整个采暖季，锅炉运行安全稳定，用户对该炉的性能给予了高度评价。实际运行典型燃料示于表3，运行参数示于表4。各项技术指标均达到设计要求。
2.2分离器的分离效率
116MW水冷方形分离循环流化床热水锅炉运行后，为进一步完善设计，多次对该炉炉进行测试试验。该锅炉的分离器为4000mm×4000mm。对飞灰和底渣的粒度采用机械筛分法分析，见图4、图5。与130t/h的情况非常接近‘6]。 在本文中，灰渣的烧失量代表含碳量。飞灰的平均含碳量为9. 61%，底渣的平均含碳量为1．07%。对于不同粒径颗粒含碳量的了解有益于提高燃烧效率。图6、图7是飞灰和底渣含碳量在不同粒径段中的分布。飞灰含碳量较高的颗粒主要来源于一次通过炉膛而分离器无法有效捕集的细颗粒，而底渣的含碳量较高的颗粒主要是排渣中大颗粒携带的未燃尽的细煤粒。
2.3性能测试
通过一个采暖期的运行表明：该炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节范围广、运行安全可靠等特点。2002年工业锅炉产品质量监督检测中心对该炉进行热工测试。测试主要结果示于表5。
3、结论
采用水冷方形分离器的116MW循环流化床热水锅炉的运行实践表明：
(1)该锅炉结构紧凑、占地面积小，耐火材料消耗少且维修量低。
(2)燃料适应性强，密封性好。
(3)分离器和尾部竖井受热面均无磨损。
(4)适应城市供暖频繁启动、压火的苛刻条件，运行稳定，可用率高。
30码期期必中不但销售生物质锅炉，而且销售木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
