中小型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)探討

1、中小型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)探討對(duì)于 75TH容量以下的中小型流化床鍋爐采用帶飛循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。發(fā)展高效、低污染燃燒技術(shù)，節(jié)約能源，保護(hù)大氣環(huán)境是世界各國(guó)共同關(guān)注的 重大課題。利用當(dāng)?shù)孛杭傲淤|(zhì)煤亦是擺在我父科技工作者面前的重要任務(wù)。我國(guó)南 方各省低揮發(fā)份的無(wú)煙煤，劣質(zhì)煤，石煤等儲(chǔ)量較大，如何就地利用這些燃料，發(fā) 展坑口電廠及農(nóng)村小火電亦得引起重視，為了有效地利用這些燃料，我們廠與華中 理工大學(xué)燃燒理論教研室共同開發(fā)了“循環(huán)流化床鍋爐”系列產(chǎn)品。我國(guó)自六十年代以來(lái)研制了常規(guī)的流化床鍋爐，現(xiàn)已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但常 規(guī)流休床鍋爐存在著燃燒效率低，脫硫劑利用率不高，受熱面磨損嚴(yán)重等缺

2、點(diǎn)。而 循環(huán)流化床鍋爐是在流化床鍋爐的基礎(chǔ)上，采用了飛灰再循環(huán)燃燒，保持了原有流 化床鍋爐的燃料適應(yīng)性強(qiáng)， 傳熱效果好， 負(fù)荷調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)， 克服了燃燒效率低， 石灰石消耗量大等缺點(diǎn)。目前大家普遍認(rèn)為：對(duì)于 75T H 容量以下的流化床鍋爐采 用帶飛灰循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。根據(jù)床層的壓力降隨截面氣流速度的變化特性曲線（見圖1），可以判斷其流化狀態(tài)。燃燒鍋爐可分為定床 （層燃鍋爐）、鼓泡床循環(huán)鍋爐循環(huán)床鍋爐 （快速循環(huán)床） 和煤粉鍋爐。本文將介紹鼓泡床循環(huán)燃燒鍋爐：一、循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展中存在的一些問(wèn)題及其剖析：1從國(guó)內(nèi)目前已運(yùn)行的些循環(huán)流化床鍋爐看遇到的主要問(wèn)題如下：1）鍋爐蒸

3、發(fā)量不到設(shè)計(jì)的額定值；2）高溫分離器和物料返送器內(nèi)結(jié)焦；3）耐火材料和受熱面磨損；4）鍋爐排煙溫度偏高。2上述四點(diǎn)主要問(wèn)題中最根本的問(wèn)題是鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，分析其 鍋爐出力不足有如下一些原因：流化速度低，飛灰循環(huán)流量不夠。另外，飛灰分離 裝置效率不高，亦致使床內(nèi)粒子循環(huán)流量不夠。所以實(shí)際運(yùn)行的傳熱效果與設(shè)計(jì)計(jì) 算中的傳熱系數(shù)值偏移較大。1）濃相床與懸浮段受熱面布置不洽當(dāng)或有矛盾，特別是在燒劣質(zhì)煤時(shí)，濃相床內(nèi)沒(méi)有布置熱面不足時(shí)，鍋爐負(fù)荷高時(shí)則床內(nèi)超溫，這無(wú)形中限制了鍋爐負(fù)荷的提2）煤的篩分范圍過(guò)寬；在濃相床，稀相床內(nèi)燃燒份額；一二次比風(fēng)例的選取與設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)值不協(xié)調(diào)等，亦是造成鍋爐出

4、力不足的原因之一。3）輔機(jī)的選取如鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)流量，壓頭選擇不當(dāng)也將影響鍋爐出力）解決循環(huán)流化床鍋爐蒸發(fā)量不足問(wèn)題，要對(duì)具體情況作具體分析，一般可采取以下幾個(gè)措施：5）增加床內(nèi)受熱面6）減少煤的篩分范圍7）若是床內(nèi)粒子循環(huán)流量小，則可提高飛灰回收裝置的效率：或?qū)㈠仩t尾部過(guò) 濾灰投入再循環(huán)燃燒：或從系統(tǒng)外補(bǔ)充細(xì)灰等。8）確產(chǎn)因鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)，則要更換壓頭，容量大些的風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)選用大一些的風(fēng)機(jī)，對(duì)試運(yùn)行時(shí)調(diào)整是有利的二、發(fā)展低循環(huán)倍率流化床鍋爐符合我國(guó)國(guó)情：我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐大多采用寬篩分的燃料， 沒(méi)有外部流化床 （即熱交換器）， 而是一個(gè)細(xì)粒子夾帶床（稀相床）疊加在一個(gè)粗粒子濃

5、相床上。多采用低循環(huán)倍率 燃燒，設(shè)計(jì)時(shí)只要鍋爐整體設(shè)計(jì)得當(dāng)，低循環(huán)倍率流化床鍋爐是能夠保證有較高的 燃燒效率的。1損失與燃煤細(xì)粒度含量有關(guān)：我國(guó)流化床鍋爐燃煤粒度大多為 0 10MM的篩分范圍，用機(jī)械破碎，振動(dòng)篩篩 分制成，其中小于 05MM的細(xì)粒煤約占 25 30有時(shí)甚至超過(guò) 30。煤在床層燃 燒時(shí)，會(huì)發(fā)生爆裂相互碰撞和磨擦等，將使小顆粒增多，所以當(dāng)運(yùn)行的速度一定時(shí) 粒子帶出量亦增多 q4 損失主要與帶出床層的粒子含碳量有關(guān)， 對(duì)于常規(guī)流化床鍋爐， 其燃燒率低，主要原因中飛灰量大，飛灰含碳量高，一般小型工業(yè)流化用流化床鍋 爐其飛灰含碳量達(dá) 15 25，有的高達(dá) 3040，引起 q4 損失增大

6、。華中理工大 學(xué)做了大量試驗(yàn)，整理出固體末完作燃燒損失與不同燃煤細(xì)粒含量之間的關(guān)系如圖2飛灰的循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的影響：美國(guó)通用原子能公司和田納西州流域委員會(huì)在試驗(yàn)臺(tái)上研究了灰再循環(huán)倍率對(duì) 燃燒效率的改善。如圖 3 所示，直線 1 表示采用旋風(fēng)子除塵器時(shí)飛灰再循環(huán)倍率對(duì) 燃燒效率的影響。從直線 2 表示采用旋風(fēng)子加過(guò)濾灰再循環(huán)時(shí)，隨環(huán)倍率對(duì)燃燒的 影響。圖中還可看出 , 旋風(fēng)子和過(guò)濾除塵聯(lián)合再循環(huán)可獲得 99以上的燃燒效率。3煤種變化時(shí)，飛灰再循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的影響：荷蘭 TWEMT工E 業(yè)大學(xué)在試驗(yàn)裝置上研究了煤種不同時(shí)飛灰再循環(huán)位率與燃燒效 率的關(guān)系，如圖 4 所示，從圖在看出對(duì)不同煤種

7、飛灰循環(huán)倍率的變化對(duì)燃燒效率的 影響是不同的。當(dāng)飛灰循環(huán)倍率大于 3 以后，對(duì)不同煤種，對(duì)有些煤如美國(guó)的費(fèi)吉 尼亞著了，對(duì)提高燃燒效率的影響不顯著了。 4床溫變化時(shí)，飛灰再循環(huán)對(duì)效率的 影響：床溫對(duì)燃燒效率的影響，要比過(guò)量空氣的影響重要得多。當(dāng)床溫從750增到900時(shí)，對(duì)試驗(yàn)的四種煤（除開德國(guó)褐煤）采用飛灰再循環(huán)燃燒效率都有明顯提高。 圖 5 表示了比利時(shí)煤的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)工況為：燃煤平均粒徑為6 8MM過(guò)量空氣系數(shù)為 18。綜上所述我們認(rèn)為對(duì)不同煤種，采用低循環(huán)倍率的流化床燃燒技術(shù)，其 鍋爐的燃燒效率能達(dá)到 95 98。三、我們廠循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1特點(diǎn)： 1）在常規(guī)流化床基礎(chǔ)上，采用中溫下排氣飛灰分離裝置，低倍率循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；2鍋爐本體為“ II ”型布置；3單鍋筒自然循環(huán)水冷系統(tǒng)；4掃爐膛采用重型爐墻結(jié)構(gòu)，懸浮段四壁布置水冷壁。5沸騰段設(shè)計(jì)有溢流口和冷渣口。2中溫下排氣旋風(fēng)分離裝置： 此飛灰分離裝置布置在過(guò)熱器后，水平煙道與尾部煙道連接處的轉(zhuǎn)向室，這樣保持了鍋爐本體的“ II ”型布置，使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊。