高低差速循环流化床锅炉

1、在讨论高低差速循环流化床锅炉之前，先介绍一下目前常见的两种流化床锅炉高倍率循环流化床锅炉和沸腾床锅炉各有何优缺点，这样可以更好地说明高低差速床锅炉是如何继承它们的优点，又是如何克服它们的缺点的。8 V1 l1 R8 W: n$ x8 P1 e( P. 电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台一、高倍率锅炉的优势 高倍率循环流化床锅炉是目前国内比较流行的一种炉型，借助于其高循环倍率的特点，使燃料能在炉膛内多次燃烧，同时炉膛内传热主要是靠高温物料与水冷壁碰撞实现的，这就使它具备了以下优点:高效的高温烟气分离装置，使煤的燃烧效率较高;取消了埋管结构，解决了沸腾床锅炉埋管寿命低带来的锅炉性能问题;

2、 与煤粉炉及链条炉相比，煤种的适应性广，对于3500Kcal/Kg以上的煤均能有效使用。二、高倍率锅炉的劣势6 i, A/ Y6 A. o电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能由于炉膛内传热主要是靠大量的高温物料与水冷壁碰撞实现的，这就造成了水冷壁受热面的整体磨损严重；l 高浓度的烟气中物料携带量以及高温分离的影响，导致烟气分离器的磨损严重；! U% S: j& n p) I$ K8 4 Yl 燃用热值在3500Kcal/Kg以下的煤矸石时，出力较难保证，尤其是在75T/H以上的中大型锅炉上表现得更为突出；l 锅炉出力须靠烟气中的物料浓度来保证，当烟气分离

3、器或返料器出现故障，返料不通畅时，将对锅炉出力产生直接影响；! D6 w7 Y n- V% d 缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 采用高温旋风分离器，易产生高温结焦问题；l 由于采用了较高的循环流速，燃料在炉膛内的一次通过时间短，造成飞灰中含炭量偏高；l 较高的厂用电率。三、沸腾床锅炉的优势l 由于埋管的存在，使锅炉的出力足，对煤种的适应性广，热值大于2200Kcal/Kg的煤或煤矸石均能适用；l 锅炉出力稳定，与烟气携带量及返料情况无关；$ j s1 Y3 Y ?5 s$ S& , 8 v: l 无分离器，结构简单；*

4、X, e- C9 v0 X电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 由于烟气对物料的携带量少，炉膛内传热主要是靠辐射传热来实现的，故无水冷壁及分离器的磨损问题。四、沸腾床锅炉的劣势l 埋管磨损严重，寿命短的只有几个月，限制了其长期工作的稳定性；7 S6 I6 Z* q+ 3 l 燃烧效率低，造成锅炉运行的经济性差。6 ) nX9 v) , |. K中国电力联盟-电力论坛l 床面积大，限制了其大型化。五、高低差速床锅炉的特点, / t5 F1 z% g& y, 7 O# A从上面的分析可知，目前流化床锅炉均或多或少存在一些不尽人意

5、之处，能否开发一种新型的炉型，使其具有以上锅炉的优势，同时又能克服它们的弱点。针对这个问题，我厂经过长时间的考察及研究，引进德国高低床技术，并在此基础上，根据我国的国情，加入了大量自己的技术后，开发出了目前的高低差速循环流化床锅炉系列，其特点有：( b9 r/ I8 M, K+ 电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台l 工作稳定可靠，保留了埋管结构，保证了锅炉对燃料的适应性广及出力足等特点，同时又解决了埋管易磨损的问题；6 e$ Z Gh+ 0 p# Ul 独特的锅炉内循环及外循环结合，使锅炉燃烧效率大大提高，经济性能好；l 分床燃烧技术及双炉膛技术，解决了低倍率锅炉大型化困难的问题，使

6、目前高低差速床锅炉已经可以上到220T/H的中大型锅炉；l 环保性强等特点。. t3 Q3 U& m6 p- U2 / I) * $ u缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能六、高低差速床的结构及工作原理1、 低差速床的组成（见下面示意图）1水冷壁 ; K+ Q) U& - a- Y2炉膛 3高速床（主床）. M! y7 S1 p) X& n6 l: u! 电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能4低速床（付床） 5埋管 & r2 x) U# B$ . |z8 6返料 7给煤口2、 高低差速床

7、的工作原理l 燃料颗粒的自选过程以及高速床和低速床不同风速的实现。# 3 q/ Q$ O9 x8 U* d/ y1 k. n由炉膛两侧给入锅炉主床，床料颗粒在主床上沸腾燃烧，同时其中的大颗粒开始向下沉，在较低的位置处沸腾燃烧，小颗粒则溢于表面。由于高速床与低速床之间有一个高度差，此高度差保证了大颗粒不会被带入低速床，只需较低的流化风速即可实现低速床的流化，而主床仍采用常规沸腾床的流化风速以保证大颗粒的流化燃烧。l 特有的炉内循环形成机理由于高速床与低速床之间不同的流化风速，溢流于高速床上表面的细颗粒在主床较高风速的带动下，不停像涌泉一样翻腾到付床上，使付床上的压力增加，由底部重新返回到主床，这

8、样就形成了高低差速床锅炉特有的内循环过程。7 W% f% _; 7 4 l 锅炉外循环过程与常规流化床锅炉相同，只是物料的循环流较高倍率锅炉少。 Z. x8 Z% t# D8 a& ! E中国电力联盟-电力论坛l 内循环的意义 o: x) i& v9 q d zw1 x8 k缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能锅炉内循环的存在，实现了不同粒径的燃料分床燃烧的特点，使布置在付床上的埋管磨损问题得到了根本解决，同时由于主床上未布置受热面，主床上燃烧放出的热量除一部分由风带走外，大部分需靠内循环将其带入付床，由付床上的埋管吸收，其过

9、程是：主床上的高温物料由内循环带入付床，与付床上的埋管受热面换热后，温度降低约50100，然后重新回到主床吸热，控制主床温度。内循环使细颗粒在炉膛内循环流动，加长了停留时间，不仅提高了燃料的燃烧效果，而且使脱硫剂的利用率也得到了提高。- S F; Y* F( d$ ) n; k中国电力联盟-电力论坛下面，我们具体介绍高低差速床锅炉的特点以及原因: A, v3 _9 Y7 R$ k/ b% + j中国电力联盟-电力论坛七、工作稳定可靠 锅炉工作是否稳定可靠，主要是看锅炉投运后，影响其正常工作的因素是否得到了有效控制，在循环流化床锅炉上主要是磨损问题、返料问题以及密封问题几方面：( J7 L+ s

10、4 h0 E- % MK电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 埋管磨损问题的解决，主要从以下四个方面：1. 首先了解一下磨管磨损的公式：MCd1.5w2.3，从公式中我们可以看出，埋管的磨损量M与材料的耐磨性C、与物料粒径d的1.5次方、与流化风速w的2.3次方成正比。2 w3 t M V* _9 i, F电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能2. 材料方面，我们使用了高温耐磨材料1Cr20Ni14Si2作为防磨筋片，大大增强了埋管的耐磨性。; I0 l- L% j( A/ a; M电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台3. 从高低差速床的工作原理中，我们知道

11、，埋管布置在风速较低的低速床上，此处流化风速仅为沸腾床锅炉的一半左右，大大减轻了物料对埋管的磨损4. 燃料颗粒的分床自选过程，实现了低速床上较小的物料颗粒组成，再一次降低了埋管的磨损量。通过以上几点，高低差速床锅炉上埋管的使用寿命大大增长，可达三万小时以上，解决了因埋管磨损问题造成的锅炉经常停炉问题。4 M( y m: g% o0 x9 z. g( Y缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 其它受热面磨损问题的解决：高倍率锅炉炉膛内传热是靠烟气中高浓度的高温物料与水冷壁碰撞实现的，这必然带来水冷壁的磨损问题，事实上也证实了，高倍率锅炉水冷壁磨损问题是其无

12、法解决的难题。高低差速循环流化床锅炉是一种低倍率锅炉，其烟气中物料携带量较低，且因烟气流速低，所携带物料的颗径也非常小，炉膛内传热密相区部分主要是靠埋管，悬浮段部分主要是靠辐射传热实现的，这使烟气中的物料对受热面的冲刷大大减少，有效控制了水冷壁的磨损。同时合理选取过热器的烟气流速，使其即使布置在分离前也不会带来磨损问题。l 分离器问题的解决1. 高低差速床锅炉采用了中温分离技术，烟气分离器布置在低温级过热器后，此处烟气温度小于550，飞灰当中的炭不可能形成二次燃烧，彻底解决了高温分器易结焦的问题；2. 高低差速床锅炉烟气中较低的物料携带量，大大减少了烟气分离器的分离负荷以及磨损，使分离器工作更

13、加稳定可靠。: I/ a$ u E5 X0 x缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 锅炉密封问题的考虑7 Y# _! E5 n& L缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能高低差速床锅炉炉膛部分采用了全膜式壁悬吊结构，使锅炉的密封及热膨胀问题得到了良好的解决。) h1 t1 h- N8 d中国电力联盟-电力论坛八、燃烧效率高，经济性能好5 4 Y I1 5 X; ?) C4 s( oU缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能锅炉热效率是关系到锅炉运行经济性的关键因素之一，如何提高锅

14、炉热效率一直是用户以及锅炉厂家关注的问题。下面我们将分析一下，影响锅炉热效率有哪几个关键方面以及高低差速循环流化床锅炉是如何从这几方面来提高锅炉热效率的。 : t; i5 I; 8 Q) C* x) . x# B5 Z中国电力联盟-电力论坛l 影响热效率的几个方面：q2排烟热损失，主要是由排烟温度和煤种决定的。一旦用户的煤种定下来了，其对应的最优排烟温度也已确定，各锅炉厂通常均按此原则进行设计的，没有多少区别。q3气体不完全燃烧损失，由燃料当中的挥发份决定。此项损失相对较小，各厂家没有多大差别。q4固体不完全燃烧损失，影响它的因素较多，是关键所在，下面将会详细介绍。q5散热损失，基本上是由锅炉

15、的出力决定。q6灰渣损失，由煤种决定，对循环流化床锅炉而言，只要燃煤确定，它的差别不大。l 从上面分析可知，各顶损失中，q4是目前提高锅炉效率的关键，下面我将分析控制q4损失的关键所在：Cpz排渣含炭量；目前各厂家均能保证其2%，没有什么差别。& X! P0 p& r2 R# l, N: f电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能Cfh飞灰含炭量；因其含炭量相对较高，如何降低飞灰中的含炭量是关键所在。l 通过以上分析，降低飞灰含炭量是提高锅炉热效率的关键所在，下面，我们将分析一下影响飞灰含炭量的因素以及高低差速循环流化床锅炉是如何控制飞灰含炭量的：1. 炉膛内一次通过时间：决定燃料当

16、中的细颗粒一次性通过炉膛的时间长短，对飞灰中含炭量的影响非常大，尤其是对分离器无法捕捉的50m以下的颗粒。该时间越长，燃料在炉膛内的燃烧时间越长，对降低飞灰含炭量越有利。* r: E$ E! Y- D; g- F电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能高低差速循环流化床锅炉宽大的炉膛，使烟气上升速度小于3m/s，加上炉膛较高的净高度，有效增加了一次通过时间，与高倍率锅炉相比，炉膛内一次通过时间是其1.52倍，相比之下，使飞灰含炭量大大降低。同时差速床特有的内循环，更近一步增加了细颗粒在炉膛内的停留时间，对提高燃烧效率非常有利。6 H! A+ x) R8 g& K6 |* W/ K2

17、P0 H4 X* F电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台2. 飞灰循环燃烧：高低差速循环流化床锅炉的烟气分离器，对颗粒度在70m以上的颗粒，分离效率达到95%以上，使细粉能够在炉膛内多次循环燃烧，进一步降低了飞灰当中的含炭量。1 d& R/ Q/ a: Z8 9 I d电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台3. 决定燃烧效果的另一重要因素是燃烧温度的控制。( o1 n. O# M3 Q4 y6 X通过敷设炉膛卫燃带的方法，我们可准确控制炉膛内各段的燃烧温度，密相区控制在850950，稀相区控制在850880，有效保证了燃料所需的温度场。: o; w# Z

18、0 E+ 4. 合理的空气配送，保证燃烧各段所需的氧量。高低差速循环流化床锅炉除通过主、付床输入空气外，在炉膛的稀相区设置有二次风装置，可根据燃烧情况调节二次风量，加强了稀相区氧气与燃料的均匀混合，为充分燃烧提供了有力保障。九、燃料适应性广，并能燃烧生物质燃料、垃圾l 由于象沸腾炉一样存在埋管，成为锅炉出力强有力的保障，使高低差速循环流化床锅炉对煤种的适应性象沸腾炉一样广，热值在2200Kcal/Kg以上的煤及矸石均能适用。) b/ z: d3 Y4 o y1 $ n# J电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台l 宽大的炉床面积，使锅炉正常运行时，床区（密相区

19、）蓄积了大量的高温物料，使高水份、低热值的生物质燃料、垃圾（如纸浆、木薯渣、桔杆、污泥等）被迅速高低差速循环流化床锅炉技术介绍 下九、燃料适应性广，并能燃烧生物质燃料、垃圾 ( v9 # R& p& L+ H电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能l 由于象沸腾炉一样存在埋管，成为锅炉出力强有力的保障，使高低差速循环流化床锅炉对煤种的适应性象沸腾炉一样广，热值在2200Kcal/Kg以上的煤及矸石均能适用。l 宽大的炉床面积，使锅炉正常运行时，床区（密相区）蓄积了大量的高温物料，使高水份、低热值的生物质燃料、垃圾（如纸浆、木薯渣、桔杆、污泥等）被迅速烘干并燃烧干净。l 高低差速床锅炉

20、的特点，使比重不同的燃料在炉膛内均能得到有效的燃烧，质地轻的燃料（如纸屑、芦苇杆、树皮等）可给入低速床，以防被高速床上较高的烟气流迅速带出炉膛，造成燃烧不完全。而质地较重的燃料可进入高速床，由高速床上较高的流速保证其正常流化燃烧。十、差速床锅炉大型化问题的解决% W7 q- N/ x2 x2 Z电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台常规低倍率锅炉在大型化方面遇到的问题及在高低差速床锅炉上，这些问题如何解决？l 床面积大，易造成布风不均问题。下表列出了高倍率锅炉与低倍率锅炉床面积的对比。锅炉吨位3 W! fB2 w- 1 y K% V% i电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能

21、（T/H） 高倍率锅炉床面积! & n! Y$ b7 D O. b中国电力联盟-电力论坛（m2） 低倍率锅炉床面积（m2）75 9 27130 27 54. d! SI/ ov* ( T- u缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能220 50 900 h$ f! M E8 S& m. 电力联盟|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能高低差速床锅炉的解决方法： 分高速床和低速床，由原沸腾床的单床改为目前的多床结构，降低了单床面积，使布风均匀性更容易保证； 对容量大于150T的锅炉，采用双炉膛方案，进一步使单床面积得到控制，使高低差速床锅炉能够达到220T/H。. F: U) W* k6 E& K- P5 _! il 宽大的炉膛易造成播煤不均匀的问题。高低差速床锅炉的解决方法： 主床给煤技术，解决了锅炉前后方向播煤不均匀性问题+ b: l; s* f5 T1 M! H电力联盟 缔造电力行业最具权威的技术交流平台 对容量大于130T的锅炉，采用双层播煤技术，解决锅炉左右