中小型循环流化床锅炉设计探讨1.doc

发展高效、低污染燃烧技术，节约能源，保护大气环境是世界各国共同关注的重大课题。利用当地煤及劣质煤亦是摆在我父科技工作者面前的重要任务。我国南方各省低挥发份的无烟煤，劣质煤，石煤等储量较大，如何就地利用这些燃料，发展坑口电厂及农村小火电亦得引起重视，为了有效地利用这些燃料，我们厂与华中理工大学燃烧理论教研室共同开发了“循环流化床锅炉”系列产品。 我国自六十年代以来研制了常规的流化床锅炉，现已积累了丰富的经验，但常规流休床锅炉存在着燃烧效率低，脱硫剂利用率不高，受热面磨损严重等缺点。而循环流化床锅炉是在流化床锅炉的基础上，采用了飞灰再循环燃烧，保持了原有流化床锅炉的燃料适应性强，传热效果好，负荷调节方便等优点，克服了燃烧效率低，石灰石消耗量大等缺点。目前大家普遍认为：对于75TH容量以下的流化床锅炉采用带飞灰循环燃烧的常规流化床锅炉是较佳方案。 根据床层的压力降随截面气流速度的变化特性曲线（见图1），可以判断其流化状态。燃烧锅炉可分为定床（层燃锅炉）、鼓泡床循环锅炉循环床锅炉（快速循环床）和煤粉锅炉。本文将介绍鼓泡床循环燃烧锅炉： 一、循环流化床锅炉发展中存在的一些问题及其剖析： 1 从国内目前已运行的些循环流化床锅炉看遇到的主要问题如下： 1）锅炉蒸发量不到设计的额定值； 2）高温分离器和物料返送器内结焦； 3）耐火材料和受热面磨损； 4）锅炉排烟温度偏高。 2上述四点主要问题中最根本的问题是锅炉额定蒸发量达不到设计值，分析其锅炉出力不足有如下一些原因： 流化速度低，飞灰循环流量不够。另外，飞灰分离装置效率不高，亦致使床内粒子循环流量不够。所以实际运行的传热效果与设计计算中的传热系数值偏移较大。 1）浓相床与悬浮段受热面布置不洽当或有矛盾，特别是在烧劣质煤时，浓相床内没有布置热面不足时，锅炉负荷高时则床内超温，这无形中限制了锅炉负荷的提高。 2）煤的筛分范围过宽；在浓相床，稀相床内燃烧份额；一二次比风例的选取与设计的传热系数值不协调等，亦是造成锅炉出力不足的原因之一。 3）辅机的选取如鼓风机，引风机流量，压头选择不当也将影响锅炉出力。 解决循环流化床锅炉蒸发量不足问题，要对具体情况作具体分析，一般可采取以下几个措施： 5）增加床内受热面 6）减少煤的筛分范围 7）若是床内粒子循环流量小，则可提高飞灰回收装置的效率：或将锅炉尾部过滤灰投入再循环燃烧：或从系统外补充细灰等。 8）确产因鼓风机，引风机选择不当，则要更换压头，容量大些的风机。设计时适当选用大一些的风机，对试运行时调整是有利的。 二、发展低循环倍率流化床锅炉符合我国国情： 我国的循环流化床锅炉大多采用宽筛分的燃料，没有外部流化床（即热交换器），而是一个细粒子夹带床（稀相床）叠加在一个粗粒子浓相床上。多采用低循环倍率燃烧，设计时只要锅炉整体设计得当，低循环倍率流化床锅炉是能够保证有较高的燃烧效率的。 1损失与燃煤细粒度含量有关： 我国流化床锅炉燃煤粒度大多为010MM的筛分范围，用机械破碎，振动筛筛分制成，其中小于05MM的细粒煤约占2530有时甚至超过30。煤在床层燃烧时，会发生爆裂相互碰撞和磨擦等，将使小颗粒增多，所以当运行的速度一定时粒子带出量亦增多q4损失主要与带出床层的粒子含碳量有关，对于常规流化床锅炉，其燃烧率低，主要原因中飞灰量大，飞灰含碳量高，一般小型工业流化用流化床锅炉其飞灰含碳量达1525，有的高达3040，引起q4损失增大。华中理工大学做了大量试验，整理出固体末完作燃烧损失与不同燃煤细粒含量之间的关系如图2所示。流化床锅炉的q4损失由冷渣（LH）和溢流渣（YL）与沉降灰（CH）和飞灰（FH）中的含量组成。从图2中看出：随着粒径小于055mm以下的细粒含量百分数的增加，冷渣和溢流渣中含碳量lgq4q4ys是减小的，而细灰含碳量是增加的因为飞灰的损失占整个固体不完全燃烧损失的7080细粒子中0107MM的损失占主要因此，我们要提高流化床锅炉燃烧效率首先要采取有效措施飞量减少细灰量和细灰中的可燃物含量，以减少固体不完全燃烧损失，提高锅炉的燃烧效率。2飞灰的循环倍率对燃烧效率的影响： 美国通用原子能公司和田纳西州流域委员会在试验台上研究了灰再循环倍率对燃烧效率的改善。如图3所示，直线1表示采用旋风子除尘器时飞灰再循环倍率对燃烧效率的影响。从直线2表示采用旋风子加过滤灰再循环时，随环倍率对燃烧的影响。图中还可看出,旋风子和过滤除尘联合再循环可获得99以上的燃烧效率。 3煤种变化时，飞灰再循环倍率对燃烧效率的影响： 荷兰TWEMTE工业大学在试验装置上研究了煤种不同时飞灰再循环位率与燃烧效率的关系，如图4所示，从图在看出对不同煤种飞灰循环倍率的变化对燃烧效率的影响是不同的。当飞灰循环倍率大于3以后，对不同煤种，对有些煤如美国的费吉尼亚著了，对提高燃烧效率的影响不显著了。4床温变化时，飞灰再循环对效率的影响： 床温对燃烧效率的影响，要比过量空气的影响重要得多。当床温从750增到900时，对试验的四种煤（除开德国褐煤）采用飞灰再循环燃烧效率都有明显提高。图5表示了比利时煤的试验结果。试验工况为：燃煤平均粒径为68MM过量空气系数为18。综上所述我们认为对不同煤种，采用低循环倍率的流化床燃烧技术，其锅炉的燃烧效率能达到9598。 三、我们厂循环流化床锅炉设计特点： 1 特点：1）在常规流化床基础上，采用中温下排气飞灰分离装置，低倍率循环流化床燃烧技术； 2 锅炉本体为“II”型布置； 3 单锅筒自然循环水冷系统； 4 扫 炉膛采用重型炉墙结构，悬浮段四壁布置水冷壁。 5 沸腾段设计有溢流口和冷渣口。 2中温下排气旋风分离装置： 此飞灰分离装置布置在过热器后，水平烟道与尾部烟道连接处的转向室，这样保持了锅炉本体的“II”型布置，使锅炉结构紧凑。过热器后烟温650故为中温分离器，其体积小，保温材料可以薄些，重量轻，启动时间可缩短，旋风分离器芯管材料亦易解决。 中温下排气旋风分离器根据华中理工大学冷态试验结果，具有结构简单，高分离效率，低阻力损失等特点，用于循环流化床锅炉的初级分离是很适宜的。当入口烟速为15MS时，阻力损失p340390PA，入口烟速为19MS时，阻力损失P610650PA，分级除尘效率；对D35的粉除尘率可达81对dqcun 的粉尘除尘高利率为88对于d200的粉尘效率可达100，而流化床锅炉出口烟气中所夹带的飞灰颗粒含碳浓度的粒径为02035MM,故此种中温下排气分离完全可以满足飞灰分离的要求，确保锅炉具有高的燃烧效率，降低了引风机的电耗。 3飞灰输送装置： 飞灰返系统采用“U”型飞灰输送装置,它具有结构简单和线性送特性，输送灰的温度600输送装置隔热层厚度