高_低混合流速循环流化床锅炉及其应用

1、第 41卷第 2期 2010年 3月锅 炉 技 术BOIL ER T ECH NO L OGYVol. 41, No. 2M ar. , 2010 收稿日期 :2008-06-23作者简介 :张毅 (1983- , 男 , 广西南宁人 , 硕士生 , 从事循环流化床锅炉标准化设计技术研发工作。文章编号 : CN31-1508(2010 03-0048-03高 、 低混合流速循环流化床锅炉及其应用张 毅 1, 艾元方 1, 蒋绍坚 1, 刘 乐 1, 刘震杰 1, 何相助 2(1. 中南大学 能源科学与工程学院 , 湖南 长沙 410083; 2. 湖南省节能中心 , 湖南 长沙 410007

2、关键词 : 循环流化床锅炉 ; 高速流化床 ; 低速流化床 ; 节能摘 要 : 一种新型循环流化床锅 炉 高、 低 混合流 速循环 流化床 锅炉工 作原理 , 技术 特点及 其工程 应用。 新型锅炉包括上部稀相高速流化区和下部密相低速流化区 ; 设置膜式壁 , 烟气行 程改传统 单回程为三 回程 ; 设 置高分离效率的高温分离器。实践表明 :新型锅炉热 效率高于 85%, 飞灰含碳量低至 3%7%, 在锅炉节能和 旧锅炉改造上具有显著优势。中图分类号 : T K 229. 6+6 文献标识码 : B0 高 、 低混合流速循环流化床锅炉工作原理高、 低混合流速循 环流化床锅炉 , 炉膛上部 截面

3、积减小 , 燃烧介质 流动速度为高流 速 ; 炉膛 下部截面积大 , 燃烧介 质流动速度为低 流速 , 所 以称其为高、 低混合流速循环流化床锅炉。高低混 合流速 循环流 化床 锅炉 , 如 图 1所 示1-2。它用膜式壁将整体炉膛分为三段 , 炉膛下部平面尺寸较大 , 炉 膛上部平面尺寸 较小 , 炉 膛下部设置埋管。炉膛、 第 一燃尽段、 第二燃尽 段三段自然有机组成高温 U型分离器。1-炉壁 ; 2-整体炉膛 ; 3-布风板 ; 4-风室 ; 5-汽 包 ; 6-过热器 ; 7-高 温省 煤器 ; 8-分离器 ; 9-低温省煤器 ; 10-空气预热器 ; 11-U 形阀 ; 12-返料

4、管 ; 13-膜式壁 ; 14-炉膛 ; 15-第一燃尽段 ; 16-第二燃尽段 ; 17-埋管图 1 高、 低速循环流化床锅炉原理图物料由破碎机破碎成一定粒度的颗粒 , 再由 给煤机送入炉膛。物料送入炉膛后 由布风板支 撑 , 从一次风机来的一次风通过风室由风帽以一 定速度喷出 , 对物料 进行流化 , 物料 中的细颗粒被吹到炉膛上部。由于炉膛上部截 面积逐步缩 小 , 烟气速度逐步加 快 , 部分细颗粒 随烟气流出 炉膛。烟气通过高温 U 型分离器分离下来大部 分细颗粒 , 由返料装置送回炉膛。燃烧过程中产 生的大量高温烟气经过过热器和高温省煤器后 , 在锅炉尾部通过中温多管分离器 , 未

5、燃尽细颗粒 能进一步被分离下来 , 分离后经过回送阀送入炉 膛。烟气随后经过低温省煤器和空气预热器 , 经 除尘器后 , 最后由引风机经烟囱排向大气。高、 低混合流速循环流化床锅炉的炉膛下部 采用较大布风板面积 , 流化速度低 (<4m /s , 在 密相区布置埋管。为了延长细颗粒 在炉内的停 留时间 , 炉膛设计充 分利用原有结构空 间 , 稀相 区入口烟气速度控制在 3m/s 以下。为了布置 高温 U 型分离器 , 炉膛上部截面积逐步缩小 , 烟 气速度逐步加快 , 出口烟速达 6m /s 左右 , 亦即 炉膛上部采用高速床 (这有利于适当提高循环倍 率 结构 , 并通过两片膜式 壁

6、形成 3个 流程。高 温 U 型分离器布置于过热器前。烟气经高温分 离器分离下来的物料回燃 条件好 , 燃 烧效率高 , 且能显著减少后部 对流受热面的磨损。锅炉尾 部再布置一级中温多管分离器 , 它的分离器效率 比高温分离器高 , 能将高温分离器未捕获的未燃第 2期 张 毅 , 等 :高、 低混合流速循环流化床锅炉及其应 用尽细颗粒进一步分离下来 , 分离后经过回送阀送 入炉膛。两级分离器阻力之和约为 850Pa, 分离 器效率 99%, 循环倍率接近 5以上。1高 、 低混合流速循环流化床锅炉技术特点循环流化床锅炉由于其炉内烟气流速较高 , 导致炉内磨损严重 , 特别在中小型高速循环流化

7、床锅炉上该缺陷尤为明显 , 导致循环流化床锅炉 检修维护费用较高 , 在一定程度上影响了它的推 广发展速度。而高、 低混合流速循环流化床锅炉 是综合吸收了高速循环流化 床锅炉高效、 环保、 对煤种适应性强、 负荷调整范围广和低速床锅炉 磨损小、 储热能力强等 优点 , 有效地 避免了高速 循环流化床锅炉磨损严重的致命缺点 , 特别在对 旧锅炉改造上 , 由于受 现场具体条件限 制 , 许多 改造技术都很难达到预期目 的 , 而高、 低混合流 速循环流化床锅炉技术就比较 容易满足旧锅炉 改造要求 3-4。其主要特点 1-3有 :(1 锅炉下部为密相低速流化区 , 则磨损大 大减轻。上部为 稀相高

8、速流化 区 , 则流速 大 , 携 带能力强 , 分离效率高 , 循环倍率高。(2 布风板面积比高速循环流化床大 , 但比 低速循环流化床 小得多。 35t/h 循 环流化床的 布风板面积为 78m 2、 130t/h 循环流化床的布 风板面积为 1820m 2, 锅炉给煤和点火都十分 方便 , 易于锅炉大型化。(3 高速床没有埋管 , 但高、 低混合流速循环 流化床布有一定的埋管 , 埋管面积比普通低速床 少得多 , 埋管间距 大 , 布置位 置高 , 所 以磨损轻 , 使用寿命长。(4 炉内膜式壁隔墙均采用挂砖结构 , 悬浮 段燃烧温度、 蒸发受热面、 负荷、 过热蒸汽温度调 节十分方便。

9、(5 设置膜式壁 , 烟气行程改传统单回程为 三回程 , 烟气流程长 , 颗粒在炉内有 良好的高温 燃烧条件 , 且停留时间为高速床的 2倍左右。 (6 高温分离器采用全膜式壁结构 , 使用寿 命长、 免维修。中温分离 器为多管分离器 , 积木 结构 , 维修更换方便。(7 锅炉高度方向与煤粉炉、 链条炉基本相 同 , 金属耗量低、 旧锅炉改造时 , 汽包、 钢架、 厂房 都保持不变 , 投资少 , 改造工期短。以 35t/h 煤粉 炉改循环 流化 床锅 炉工程 为例 , 总 投资 300万 元 , 含本体及破碎机、 筛分、 电器、 仪表、 筑 炉、 煮 炉、 点火调试 , 改造工期为 80天

10、。2高 、 低混合流速循环流化床锅炉工程应用目前采用该专利技术的大小锅炉已有上百 台 , 在全国 十几 个省市 得到 推广 应用。表 1为 高、 低混合流速循环流化床锅炉工程应用实例。表 1高 、 低混合流速循环流化床锅炉工程应用实例序 号 额定蒸 发量/t #h -1设计煤种热效率设计 /%保证 /%飞灰含碳量 /%炉渣含碳量 /%投资/万元总工期 /天1湖南某化工公司 35按用户要求 8786122428140 2河南某集团 40煤矸石 858352498155 3江苏某公司热电厂 45按用户要求 878672458140 4江苏某热电公司 90按用户要求 888642930180 5河南

11、某矿务局 130洗矸煤 8886421600210 6河南某集团 220洗矸煤 88864230002103结束语高、 低混合流速 循环流化床锅炉热 效率高 , 一般大于 85%; 飞灰含碳量低 , 一般在 7%以下 , 最低可达 3%。而且 , 高、 低混合流速循环流化床 锅炉已经在全国十几个省市得到推广应用 , 效果 显著。目前 , 湖南省节能中心可生产 10130t/h 的高低混合流速循环流化床锅炉 1。高、 低混合流速循环流化床锅炉克服现有高 速循环流化床锅炉磨损大、 电耗多、 炉膛高、 旧炉 改造难 , 以 及现有 低速循 环流 化床锅 炉热 效率 低、 截面积大、 占 地多、 大

12、锅炉 炉内埋 管无 法布 置、 点火困难的缺点 ; 具有分离效果好、 彻底解决 磨损、 燃烧充分、 热效率高、 投资低、 工期短的优 点。理论和实践说明高、 低混合流速循环流化床 锅炉是适用于我国国情的一种新炉型 , 特别在旧 炉改造上更具有竞争力、 生命力。参考文献 :1何相助 , 陈彩东 , 曹柏林 . 高、 低混合流速循环流化床锅炉 :中 49锅 炉 技 术 第 41卷国 , 02223608P. 2002-12-25.2何相助 , 颜立潮 . 企业合理用能诊断 M . 长沙 :湖南科学技 术出版社 , 2007.3何相助 , 曹连新 , 杨志伟 , 等 . 高、 低混合流速循环流化床锅

13、炉技术综述 J . 广西节能 , 2002(2 :17.4郭风彩 . 高、 低混合流速循环流 化床锅炉技术在 旧炉改造 中 的应用 J. 区域供热 , 2007(2 :34-38.Applicat ion o f Cycled Fluidized Boiler w it hHigh -and -Low Mixed Velocit yZH ANG Yi 1, AI Yuan -fang 1, JIANG Shao -jian 1, LIU Le 1,LIU Zhen -jie 1, H E Xiang -zhu 2(1. Schoo l of Energ y Science and Eng in

14、eering, Centr al So uth U niver sity , Chang sha 410083, China; 2. Energ y -sav ing Center of H unan, Chang sha 410007, ChinaK ey w ords:CFB; high -velocity CFB; low -velocity CFB; energy -savingAbst ract :Wor k pr inciple, technolo gical characteristics and engineering application of a new cycled f

15、luidized boiler named CFB w ith hig h -and -lo w mixed velocity is introduced. T her e are a dilute phase area w ith hig h mix ture velocity at the upper region and an airtight phase area with lo w mix ture velocity at the bottom regio n. T he m em brane w ater -w alls are set up and the sing le -re

16、turn streamline of Flue gas is changed to the thr ee -r eturn streamline. The hig h -temperature separator is set up to g ain higher separate efficiency. Applications sho w that its thermal efficiency is 85%, and the carbon content in fly ash is 3%7%.T he notable advantage o f CFB w ith hig h -and -

17、lo w mix ed velocity has been pro ved in the new boiler construction and the o lder boiler rebuilding.(上接第 28页 参考文献 :1杨 诗 成 , 王 喜 魁 . 泵 与 风 机 M . 北 京 :中 国 电 力 出 版 社 , 2004.2昌泽舟 , 等 . 轴流式通风机实用技术 M . 北京 :机械工业 出版社 , 2005.3赵振宙 , 金保升 , 熊源泉 , 等 . 锅 炉 /内爆 0的动态 模拟和预 测 J. 热能与动力工程 , 2007(3 :163-167.Theoret ic

18、al Analys is for t he Inf luence of SCR De -NO xEquipment t o Boiler Sys t emsCH EN G Xing -x ing, JIN Bao -sheng, ZH ONG Zhao -ping , LEI Da(Key Labo rato ry o f Clean Co al P ow er Generation and Combustion T echnolog y o f M inistr y of Education, Southeast U niversity, Nanjing 210096, ChinaK ey w ords:bo iler sy stem; SCR de -NO x equipment; burning stability ; induced fan Abst ract :T his paper analyzed the influence of SCR de -NO x equipment to the bo iler sy stem on theory. The pr oblem s ar e discussed such as the bur ning stability, furnace imp