循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器研究

1、循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器研究 周一工 （上海電氣電站集團(tuán)技術(shù)部，上海 201108） 摘 要： 循環(huán)流化床鍋爐大型化過程中，外置式換熱器將是一個(gè)不可回避的問題。本報(bào)告對(duì) 外置式換熱器的發(fā)展及現(xiàn)狀、采用外置式換熱器的必要性、國外幾家主要公司外置 式換熱器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、外置式換熱器設(shè)計(jì)運(yùn)行中的問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述。文章最后 提出了發(fā)展外置式換熱器需引起重視的幾點(diǎn)結(jié)論。 關(guān)鍵詞 ：循環(huán)流化床鍋爐 外置式換熱器（ FBHE） 灰調(diào)節(jié)閥 1 引言 在循環(huán)流化床鍋爐問世之初，世界上主要有兩大循環(huán)流化床技術(shù)流派，即魯 奇（ Lurgi ）型和奧斯龍（ Ahlstrom ）型，而二者的主要區(qū)別在于前者在燃燒室外

2、 設(shè)置了“外置式換熱器”。所謂外置式換熱器就是將爐內(nèi)的一部分受熱面移至爐 外，通過高溫循環(huán)灰加熱的一種熱交換裝置。后來，采用美國 Battelle 研究中心 技術(shù)的日本三井 MSFB 爐型也使用外置式換熱器。 外置式換熱器實(shí)際上是由一個(gè)或多個(gè)倉室構(gòu)成的非燃燒細(xì)粒子鼓泡流化床， 布置在高溫灰循環(huán)回路中，位于分離器下部。高溫循環(huán)物料經(jīng)分離器分離后，在 分流裝置的作用下，一部分經(jīng)返料裝置以高溫灰形式返回爐膛，另一部分流經(jīng)外 置式換熱器，與布置在外置式換熱器內(nèi)的受熱面完成熱交換后，以低溫灰形式返 回爐膛。外置式換熱器內(nèi)布置的受熱面通常為蒸發(fā)器、過熱器或再熱器。通過調(diào) 節(jié)進(jìn)入外置式換熱器和返料裝置的循環(huán)

3、物料流量的比例，實(shí)現(xiàn)床溫控制和汽溫控 制。與不帶外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐相比，外置式換熱器使燃燒和傳熱分 開，大大提高了床溫、汽溫調(diào)節(jié)和鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈活性。它尤其有利于鍋爐受 熱面的布置，特別是再熱器的布置，易于循環(huán)流化床鍋爐的大型化。但外置式換 熱器使循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行控制系統(tǒng)復(fù)雜化，投資增加，因此它在中小 容量循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用并不占優(yōu)勢(shì)。 2 外置式換熱器的發(fā)展及現(xiàn)狀 在循環(huán)流化床鍋爐研制初期，一些有遠(yuǎn)見的研究者就提出了在分離器與爐膛 之間裝置熱交換器的設(shè)想， 其目的是為了更好地控制床溫。 世界上最早的商用循 環(huán)流化床鍋爐，1982 年投運(yùn)的德國魯奇公司的 50t/h

4、循環(huán)流化床鍋爐就裝備了外 置式換熱器，并且它后來成為魯奇型循環(huán)流化床鍋爐最具特色和個(gè)性的部分。圖 1 是魯奇型循環(huán)流化床鍋爐的典型結(jié)構(gòu)。 圖 1 魯奇型循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)布置圖 但是，初期的魯奇型循環(huán)流化床鍋爐因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高而缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力。就外置式換熱器而言，它要求回料閥具有灰量調(diào)節(jié)能力。高難度的回料系統(tǒng) 設(shè)計(jì)增加了用戶對(duì)其可靠性的擔(dān)憂。并且，由于外置式換熱器置于爐外，它對(duì)鍋 爐膨脹和密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都提出了新的要求。 20 實(shí)際 80 年代中后期，芬蘭奧斯龍公司在循環(huán)流化床領(lǐng)域異軍突起，它針 對(duì)初期魯奇型循環(huán)流化床鍋爐存在的問題，推出了 Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐 （其基本結(jié)構(gòu)如

5、圖 2 所示）。它的特點(diǎn)是取消了外置式換熱器，回料灰全部直接 進(jìn)入爐膛，在爐膛上部布置有輻射式受熱面。 Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐以其結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、性能可靠而迅速打開了市場(chǎng)，并成為 20 世紀(jì) 80 年代中期至 90 年代初循環(huán)流化床鍋爐市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 織 4 Si if / M 腿 ift H 破牙 2 AH 圖 2 芬蘭奧斯龍公司 Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)布置圖 同時(shí)，德國拔伯葛（Babcock）公司推出了以中溫分離和低倍率循環(huán)為主要特 征的Circofluid 型循環(huán)流化床鍋爐，它同樣也取消了外置式換熱器。 以 Pyroflow型為代表的低成本循環(huán)流化床鍋爐（

6、無外置式換熱器），在中小 型燃煤鍋爐的市場(chǎng)中已具有一定的優(yōu)勢(shì)。但是，在大型化過程中，這種循環(huán)流化 床的結(jié)構(gòu)面臨難以克服的困難，這些困難主要是：蒸發(fā)受熱面和過熱受熱面平衡 布置的困難；床溫難以控制；再熱汽溫缺乏調(diào)節(jié)手段；燃料適應(yīng)性范圍不廣等。 這些困難有一些是可以克服的，但是在克服其中一些困難的同時(shí)，另一些問題變 得更加難以解決。 與此同時(shí)，采用魯奇公司技術(shù)的法國 ALSTOM 公司、原美國 ABB-CE 公司 為了適應(yīng)循環(huán)流化床鍋爐大型化的需要，對(duì)外置式換熱器的技術(shù)完善化作了不懈 的努力。美國福斯特惠勒公司在其大型鼓泡床鍋爐的基礎(chǔ)上，獨(dú)立發(fā)展了循環(huán)流 化床鍋爐，在大型化過程中，參照了各方經(jīng)驗(yàn)，

7、并收購了奧斯龍公司后，也對(duì)外 置式換熱器作了很多研究和改進(jìn)。汽包 F1T 歿漁 F 【耒打 1fi人戌 F B G MKIMK15 廠、t貝齡j 啟；焜堤4 *冷砂扳 2 昭“ 1995 年 11 月，由法國 ALSTOM 公司制造的 250MW 機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐在 普羅旺斯 Gardanne 電廠正式投入商業(yè)運(yùn)行，在該機(jī)組中裝備了 4 個(gè)外置式換熱 器。ALSTOM 公司還計(jì)劃在 600MW 機(jī)組中使用 6 個(gè)外置式換熱器，并將外置式 換熱器大型化。所有這些無疑預(yù)示著外置式換熱器在大型循環(huán)流化床鍋爐中的美 好前景。 3 發(fā)展外置式換熱器的必要性 3.1 有利于受熱面布置、磨損低 隨著鍋爐容

8、量的增加，爐膛水冷壁受熱面面積與爐膛容積之比將減小，當(dāng)循 環(huán)流化床鍋爐的容量超過 220t/h 時(shí)，單靠在爐膛內(nèi)布置水冷壁就很難保證合理的 床溫和爐膛出口溫度。對(duì)此， Pyroflow 型鍋爐的做法是在爐膛上部（即煤粉爐屏 式受熱面的位置）布置附加受熱面。但是，布置于爐膛上部的受煙氣和粒子流沖 刷的附加受熱面成為鍋爐內(nèi)磨損最嚴(yán)重的區(qū)域。為減少磨損， Pyroflow 型鍋爐不 得不采用價(jià)格昂貴的異型管（即所謂“ Q管”），從而失去了其價(jià)格優(yōu)勢(shì)。并 且，附加受熱面管處于熱強(qiáng)度很高的區(qū)域，而吸熱量又是不可控的，這不僅不利 于變工況運(yùn)行，而且對(duì)其傳熱量計(jì)算的精確性提出了更高的要求。 如果使用外置式換

9、熱器，受熱面布置就容易得多了。通過外置式換熱器對(duì)分 離灰的冷卻，可有效控制床溫和爐膛出口溫度。外置式換熱器其實(shí)是一個(gè)弱流化 床，它的流化速度很低（0.5m/s 以下），粒子較細(xì)（平均粒徑 300500 卩 m）, 所以它不存在嚴(yán)重的磨損問題。 3.2 負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，有利于污染物排放控制 沒有外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐在降負(fù)荷時(shí)，只能通過減少燃料量和進(jìn) 風(fēng)量進(jìn)行，但是，此時(shí)爐膛水冷壁的吸熱量不可能按比例減下來。相對(duì)較多的吸 熱量會(huì)使床溫下降，導(dǎo)致燃燒反應(yīng)和脫硫反應(yīng)不完全，效率下降。另外，過熱蒸 汽溫度也不易保持。而帶有外置式換熱器的系統(tǒng)，在降低負(fù)荷時(shí)，在減少燃料量 和進(jìn)風(fēng)量的同時(shí)，可適當(dāng)減少

10、通過外置式換熱器的循環(huán)灰量，使回灰溫度上升， 從而補(bǔ)償了此時(shí)爐膛水冷壁相對(duì)較多的吸熱量，使床溫相對(duì)穩(wěn)定。因此，它在低 負(fù)荷時(shí)仍然有良好的運(yùn)行工況。穩(wěn)定的床溫和燃燒工況對(duì)穩(wěn)定控制 NOx、SO2、CO、 CxHy 等污染物的排放也 是極其重要的。 3.3 良好的汽溫調(diào)節(jié)性能 大型鍋爐的蒸汽溫度，尤其是再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)性能是衡量鍋爐性能指標(biāo) 的重要方面。以 Pyroflow 為代表的沒有外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐，在爐膛 出口處附加受熱面的吸熱是不可控的， 因此， 汽溫調(diào)節(jié)只能在煙氣溫度相對(duì)較低 的尾部煙道完成，調(diào)節(jié)的靈敏度較低。而在帶有外置式換熱器的系統(tǒng)中，可分別 在外置式換熱器內(nèi)布置過熱器

11、和再熱器， 通過控制流過其中的循環(huán)灰量調(diào)節(jié)過熱 汽溫和再熱汽溫。它的調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單、靈敏度高、操作性能好?？梢哉J(rèn)為，帶有 外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐具有良好的汽溫調(diào)節(jié)性能。 3.4 燃料適應(yīng)性好 對(duì)于任何燃料，包括常規(guī)燃燒方式難以燃燒的燃料，都可以進(jìn)行循環(huán)流化床 鍋爐的特殊設(shè)計(jì)， 使之有效燃燒， 并滿足鍋爐的各項(xiàng)性能參數(shù)。 而一旦一臺(tái)循環(huán) 流化床鍋爐設(shè)計(jì)完成，因受受熱面布置方式的限制，它的燃料適應(yīng)性是有限的， 它只能燃燒與設(shè)計(jì)燃料相同或相近的燃料，否則，鍋爐的出力和汽溫難以保證。 因此，如何在一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐上提高其燃料適應(yīng)性仍是一個(gè)要不斷探索的課 題。 帶有外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐在燃

12、料變化時(shí)，可以通過改變外置式換 熱器的吸熱量來調(diào)整鍋爐輻射吸熱和對(duì)流吸熱的比例，從而在維持最佳床溫的條 件下達(dá)到鍋爐出力和汽溫等參數(shù)的要求。因此，可以說，帶有外置式換熱器的循 環(huán)流化床鍋爐具有良好的燃料適應(yīng)性。 3.5 耐腐蝕性好 在燃燒腐蝕性燃料，特別是城市垃圾和工業(yè)垃圾時(shí)，在某一溫度區(qū)段（金屬 管壁溫度在 500C左右）會(huì)發(fā)生 HCL 氣體腐蝕。因此，這類鍋爐面臨的最大難題 是無法提高蒸汽參數(shù)。而采用外置式換熱器就可以很好地解決這個(gè)問題，因?yàn)橥?置式換熱器內(nèi)的受熱面不與腐蝕性煙氣接觸， 可將金屬壁溫在腐蝕性區(qū)段的受熱 面安置在其內(nèi)，從而避免腐蝕性氣體對(duì)受熱面的侵害。 4 國外幾家主要公司外

13、置式換熱器的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 4.1 法國 ALSTOM 公司 ALSTOM 公司設(shè)計(jì)、制造的普羅旺斯 Gardanne 電廠 250MW 循環(huán)流化床鍋爐 是目前已投運(yùn)的最大容量大型循環(huán)流化床鍋爐。下面就以普羅旺斯 Garda nne 電廠 250MW循環(huán)流化床鍋爐為例，介紹其外置式換熱器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 普羅旺斯 Gardanne 電廠 250MW 循環(huán)流化床鍋爐熱力系統(tǒng)見圖 3,它共有 4 只高溫旋風(fēng)分離器，每只旋風(fēng)分離器與一只外置式換熱器相連，其中兩只外置式 換熱器中布置中溫過熱器，用以控制爐膛溫度；另外兩只內(nèi)布置低溫過熱器和末 級(jí)再熱器，用以控制再熱蒸汽溫度。過熱汽溫用噴水調(diào)節(jié)。 1 if 41

14、時(shí)】 圖 3 普羅旺斯電站 250MW 循環(huán)流化床鍋爐熱力系統(tǒng)圖 4.2 美國原 ABB-CE 公司 原 ABB-CE 公司和 ALSTOM 公司的循環(huán)流化床技術(shù)都是來自魯奇公司，所 以它們外置式換熱器的結(jié)構(gòu)也是相似的。圖 4 是 ABB-CE 公司一臺(tái)大型循環(huán)流化 床鍋爐回料器、灰排放閥和外置式換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。它在其中不僅布置了末級(jí) 過熱器（也可布置再熱器），而且還布置了蒸發(fā)受熱面。這是因?yàn)椋瑢?duì)于大型鍋 爐來說，爐膛四周的水冷壁不能滿足蒸發(fā)吸熱量的份額，所以將外置式換熱器的 部分作為蒸發(fā)受熱面 圖 4 原 ABB-CE 公司大型循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4.3 美國福斯特惠勒公司

15、 福斯特惠勒公司的外置式換熱器稱為整體化換熱床，其結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。它 的獨(dú)特設(shè)計(jì)在于，內(nèi)部受熱面為過熱器，其吸熱約占過熱器總熱量的 25%，外殼 由膜式水冷壁構(gòu)成，并且與爐膛連為一體，因此它與爐膛之間沒有膨脹差，可省 去高溫膨脹節(jié)，密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)也更有保證。它沒有獨(dú)立的熱灰回送系統(tǒng)，而是在 換熱器中設(shè)置熱灰旁路通道。一方面，在啟動(dòng)時(shí)保護(hù)內(nèi)部的過熱器受熱面，另一 方面，運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)受熱面的灰流量，以控制床溫；另外，它對(duì)灰流量采用氣動(dòng)控 制，而不是采用機(jī)械式排灰控制閥。 福斯特惠勒的再熱汽溫調(diào)節(jié)采用尾部煙道的煙氣擋板，蒸發(fā)受熱面的擴(kuò)展采 用爐膛 乘的N1悴Hi粒 * F | - fcli 11 H

16、I 1- j 內(nèi)縱向沖刷的隔墻式附加蒸發(fā)受熱面 圖 5 福斯特惠勒公司整體化換熱床結(jié)構(gòu)圖 5 外置式換熱器設(shè)計(jì)運(yùn)行中的幾個(gè)問題 5.1 鍋爐過熱器噴水容量的影響 對(duì)于依靠布置過熱器的外置式換熱器來調(diào)節(jié)床溫的循環(huán)流化床鍋爐，為了滿 足鍋爐過熱和再熱蒸汽參數(shù)的要求，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，過熱器受熱面必須有較大的 裕度，也就是說，在鍋爐設(shè)計(jì)工況下過熱器要有較大的噴水量。這個(gè)裕度的選取 要根據(jù)燃用的設(shè)計(jì)燃料、校核燃料和設(shè)計(jì)單位對(duì)爐膛傳熱計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)情況來進(jìn)行 合理選取。裕度越大，對(duì)爐膛溫度、傳熱的調(diào)節(jié)能力越大，但鍋爐大量噴水，噴 水管路系統(tǒng)成本增加，且尾部對(duì)流受熱面流量減小，傳熱效果降低和受熱面成本 增加，同時(shí)

17、排煙溫度高，對(duì)流受熱面壁溫升高。因此，在設(shè)計(jì)中要統(tǒng)籌兼顧，合 理選擇。 5.2 外置式換熱器受熱面布置的影響 依靠布置過熱器的外置式換熱器對(duì)床溫的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍是有限的。對(duì)于 大型循環(huán)流化床鍋爐，要求鍋爐對(duì)煤種的變化有較好的適應(yīng)性，同時(shí)要求鍋爐具 有良好的調(diào)峰，因此，在外置式換熱器中同時(shí)布置過熱器受熱面、再熱器受熱面 和蒸發(fā)受熱面（或省煤器受熱面），可以使鍋爐各部分受熱面的吸熱量通過外置 式換熱器進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)。從理論上分析，只要這 3 種受熱面在外置式換熱器中 合理地分配，鍋爐可以在靈活調(diào)節(jié)床溫的同時(shí)，過熱器和再熱器都無須噴水就能 夠滿足汽溫參數(shù)要求。更具有意義的是，如果外置式換熱器中布置

18、有一定份額的 蒸發(fā)受熱面或省煤器受熱面，則鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可通過減少蒸發(fā)受熱面的 吸熱來提高低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的床溫，并使再熱蒸汽和過熱蒸汽參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求， 增強(qiáng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的能力。特別是循環(huán)流化床鍋爐在燃用無煙煤、貧煤等著火 性差的燃料時(shí)，可大大提高鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的能力。 5.3 外置式換熱器對(duì)熱量分配的影響 關(guān)于每個(gè)外置式換熱器中布置多少份額吸熱量的問題，不同流派根據(jù)爐型的 不同而有所不同。經(jīng)過計(jì)算分析認(rèn)為，每個(gè)外置式換熱器合理的熱量分配要根據(jù) 設(shè)計(jì)者所預(yù)想的床溫調(diào)節(jié)范圍、分離器的數(shù)量和每個(gè)分離器的循環(huán)灰流量以及回 料器的設(shè)計(jì)等因素來綜合考慮。當(dāng)鍋爐只在外置式換熱器中布置過熱器和再熱器

19、受熱面時(shí)，那么鍋爐只有通過調(diào)節(jié)外置式換熱器中過熱器的吸熱量才能調(diào)節(jié)床 溫，在調(diào)節(jié)過程中還要兼顧過熱蒸汽溫度的要求，此時(shí)調(diào)節(jié)床溫的范圍主要受到 過熱器受熱面的裕度和減溫噴水系統(tǒng)裕量的限制。在這種情況下，即使外置式換 熱器中過熱器的熱量分配再大，床溫的調(diào)節(jié)能力受制于過熱器受熱面的裕度，對(duì) 床溫的調(diào)節(jié)幅度也是有限的。另外，外置式換熱器中受熱面的熱量分配還要充分 考慮以下因素： 1）分離器的數(shù)量和被分離的循環(huán)物料流量； 2）回料器安全可靠 運(yùn)行的范圍； 3）灰控制閥的調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)能力。 由于灰控制在調(diào)節(jié)循環(huán)物料進(jìn)入外置式換熱器的過程中，對(duì)灰的調(diào)節(jié)作用除 受到自身開度的影響外，還要受到能夠被分離器分離

20、的循環(huán)物料流量、回料器結(jié) 構(gòu)尺寸、回料器立管料位和爐膛運(yùn)行壓力等諸多因素的影響，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)充 分考慮占多少份額的循環(huán)灰能夠順暢地通過灰控制閥進(jìn)入外置式換熱器，并且在 調(diào)節(jié)床溫的變化過程中，灰控制閥始終都能起到好的調(diào)節(jié)作用。當(dāng)進(jìn)入外置式換 熱器灰量在最大時(shí)，分離器也能有足夠的循環(huán)物料量來滿足回料器正常工作，使 爐膛煙氣不返竄。此外，在設(shè)計(jì)中還需要認(rèn)真考慮旋風(fēng)分離器偏離設(shè)計(jì)效率的情 況。通常進(jìn)入每個(gè)外置式換熱器的物料在設(shè)計(jì)工況下為進(jìn)入該外置式換熱器的分 離器物料流量的 20%40%是比較合理的，太大和太小均會(huì)影響灰控制閥的調(diào)節(jié) 性能。 6 幾點(diǎn)思考 6.1 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)外置式換熱器的研究力度 外置

21、式換熱器雖然已在循環(huán)流化床鍋爐上得到廣泛的應(yīng)用 , 但對(duì)其運(yùn)行規(guī) 律、調(diào)節(jié)與控制機(jī)理還不完全了解 , 設(shè)計(jì)仍然依靠經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)。由于涉及到技術(shù) 機(jī)密 , 國外很少有公開發(fā)表的外置式換熱器的研究成果 , 在國內(nèi)有關(guān)的研究和開發(fā) 也很少。而從已投運(yùn)的外置式換熱器來看，也出現(xiàn)過結(jié)焦、磨損、受熱面超溫、 結(jié)構(gòu)破壞等問題，以至影響整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行。因此，加強(qiáng)外置式換熱 器的理論研究，自主研發(fā)設(shè)計(jì)運(yùn)行和調(diào)節(jié)控制均簡(jiǎn)單可靠的外置式換熱器，對(duì)促 進(jìn)我國大型循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)研制是十分必要的。 6.2 灰調(diào)節(jié)閥問題 灰調(diào)節(jié)閥是外置式換熱器的關(guān)鍵部件，形式有機(jī)械式和氣動(dòng)式兩種， Lurgi 型 和 Fle

22、xtech 型循環(huán)流化床鍋爐采用機(jī)械式灰調(diào)節(jié)閥。 MSFB 型也是采用的機(jī)械式 灰調(diào)節(jié)閥， 但結(jié)構(gòu)有所不同。 Foster Wheeler 型的 INTREXTM采用的是氣動(dòng)式灰調(diào) 節(jié)系統(tǒng)?；艺{(diào)節(jié)閥處于高溫高灰區(qū)，工作條件非常惡劣，因此，灰調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的 可靠性是外置式換熱器的重要問題。從原理上講，氣動(dòng)式灰調(diào)節(jié)系統(tǒng)更可靠些。 但是，目前機(jī)械式灰調(diào)節(jié)閥的使用也有很好的運(yùn)行業(yè)績(jī)。這里不得不提及的是， 機(jī)械式灰調(diào)節(jié)閥的造價(jià)非常昂貴，因此，研制價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的灰調(diào)節(jié)閥將 是很有意義的工作。 6.3 隨著容量的進(jìn)一步增大，內(nèi)置式換熱器將會(huì)受到重視 外置式換熱器在 160MW250MW 容量的大型循環(huán)流

23、化床鍋爐上的應(yīng)用已取 得成功，并已將其應(yīng)用到 300MW350MW 容量等級(jí)的設(shè)計(jì)中。但是，在考慮到 今后容量的進(jìn)一步增大，如增加到 600MW 容量等級(jí)的情況下，外置式換熱器的 體積將過于龐大，給鍋爐的整體布置帶來困難，因此，福斯特惠勒公司和阿爾斯 通公司都在研究開發(fā)內(nèi)置式熱交換器，即將其成為爐內(nèi)空間的一部分。 福斯特惠勒采用的是與燃燒室整裝的 C-HEX 爐內(nèi)熱交換器，如圖 6 所示。其 熱交換器為兩級(jí)布置，第一級(jí) C-HEX 裝在燃燒室下部，作為第一級(jí)過熱器，第 二級(jí) C-HEX 裝在燃燒室的中部，與分離器料腿相連，作為第二級(jí)過熱器。這種 C-HEX 爐內(nèi)熱交換器的研究工作在歐洲的一臺(tái)商

24、用循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行，放大 到電站鍋爐的研究工作將在以后的工程項(xiàng)目中進(jìn)行。 阿爾斯通公司也在進(jìn)行一種內(nèi)置式換熱器的研究，并在其商業(yè)運(yùn)行的艾米路 希電站125MW 機(jī)組和普羅旺斯電站 250MW 機(jī)組的循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了工 業(yè)性試驗(yàn)研究。另外，在普羅旺斯電站 250MW 鍋爐上，還進(jìn)行了在膜式水冷壁 上裝設(shè)附加擴(kuò)展管屏式受熱面的試驗(yàn)研究。 其內(nèi)置式熱交換器示意圖見圖 7。圖 8 是在普羅旺斯電站的實(shí)驗(yàn)裝置圖，從 圖中可以看出，它布置在爐膛的變截面處。這種內(nèi)置式交換器具有以下優(yōu)點(diǎn)： a. 熱交換器內(nèi)的固體粒子不僅來自旋風(fēng)分離器的分離灰，而且來自爐膛內(nèi)貼 壁下落的粒子流（即所謂的爐內(nèi)循環(huán)），因

25、此熱交換器內(nèi)粒子量的大量增加，提 高了熱交換器的傳熱效果； b. 熱交換器內(nèi)粒子量的增加，使鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)更加靈活，低負(fù)荷性能更 好，燃料適應(yīng)性更廣； c. 爐內(nèi)熱交換器與燃燒室底部之間的床料循環(huán)，可改善燃燒室底部的流化質(zhì) 量。 d. 爐內(nèi)熱交換器與燃燒室底部之間的回料管道為增加鍋爐給煤點(diǎn)提供了條 件。 內(nèi)置式熱交換器的主要研究?jī)?nèi)容為：熱交換器的磨損、腐蝕問題；熱交換器 的傳熱性能；爐內(nèi)粒子循環(huán)量的測(cè)量。 下霉 C-HEX i 斗一陜變迴分寓辭芯th 型并離稻 圖 6 FW C-HEX 大型循環(huán)床鍋爐內(nèi)置式換熱器的布置 由此可見，在循環(huán)流化床鍋爐大型化過程中，外置式換熱器將是一個(gè)很好的 選擇，但是，隨著循環(huán)流化床鍋爐容量進(jìn)一步向大容量高參數(shù)發(fā)展時(shí)，內(nèi)置式換 熱器亦將受到廣泛青睞。 1次鳳；次鳳i 1 探化風(fēng)1 爐由施化床抽交換器；3去分N賽 圖 7 阿爾斯通循環(huán)床鍋爐爐內(nèi)熱交換器的布置 3 W f一爐內(nèi)丈鯊滝化床L 2TB規(guī)篷上部忻屣受軸ifik 3-爐內(nèi)就化嫌熱交廣器風(fēng)室F 爐內(nèi)淹化球熱交題歩曽束 爐內(nèi)誰化竦爐內(nèi)灌化床第査換黔黨軟轉(zhuǎn)置 圖 8 普羅旺斯循環(huán)床鍋爐爐內(nèi)流化床熱交換器實(shí)驗(yàn)裝置 參考文獻(xiàn) 1 岑可法，倪明江，駱仲泱，嚴(yán)建華，池涌，李絢天，程樂鳴等，循環(huán)流化床鍋 爐的理論設(shè)計(jì)和運(yùn)行，1995; 2 倪曉輝，東方-福斯特惠勒大型循環(huán)流化床鍋爐