中小型循环流化床锅炉设计探讨

中小型循环流化床锅炉设计探讨中小型循环流化床锅炉设计探讨 对于 75t h 容量以下的中小型流化床锅炉采用带飞循环燃 烧的常规流化床锅炉是较佳方案 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 75t h 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 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 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 0 10mm 的筛分范围 用机械破碎 振动筛筛分制成 其中小于 0 5mm 的细粒煤约 占 25 30 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 15 25 有的高达 30 40 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 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 6 8mm 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 95 98 三 我们厂循环流化床锅炉设计特点 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