中小型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)探討

生意社04月14日訊  

　　本文闡述了對于75T／H容量以下的中小型流化床鍋爐采用帶飛循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。

　　發(fā)展高效、低污染燃燒技術(shù)，節(jié)約能源，保護(hù)大氣環(huán)境是世界各國共同關(guān)注的重大課題。利用當(dāng)?shù)孛杭傲淤|(zhì)煤亦是擺在我父科技工作者面前的重要任務(wù)。 我國南方各省低揮發(fā)份的無煙煤，劣質(zhì)煤，石煤等儲(chǔ)量較大，如何就地利用這些燃料，發(fā)展坑口電廠及農(nóng)村小火電亦得引起重視，為了有效地利用這些燃料，我們廠 與華中理工大學(xué)燃燒理論教研室共同開發(fā)了“循環(huán)流化床鍋爐”系列產(chǎn)品。

　　我國自六十年代以來研制了常規(guī)的流化床鍋爐，現(xiàn)已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但常規(guī)流休床鍋爐存在著燃燒效率低，脫硫劑利用率不高，受熱面磨損嚴(yán)重等缺 點(diǎn)。而循環(huán)流化床鍋爐是在流化床鍋爐的基礎(chǔ)上，采用了飛灰再循環(huán)燃燒，保持了原有流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性強(qiáng)，傳熱效果好，負(fù)荷調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，克服了燃燒 效率低，石灰石消耗量大等缺點(diǎn)。目前大家普遍認(rèn)為：對于75T／H容量以下的流化床鍋爐采用帶飛灰循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。

　　根據(jù)床層的壓力降隨截面氣流速度的變化特性曲線(見圖1)，可以判斷其流化狀態(tài)。燃燒鍋爐可分為定床(層燃鍋爐)、鼓泡床循環(huán)鍋爐循環(huán)床鍋爐(快速循環(huán)床)和煤粉鍋爐。本文將介紹鼓泡床循環(huán)燃燒鍋爐：

　　一、循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展中存在的一些問題及其剖析：

　　1.從國內(nèi)目前已運(yùn)行的些循環(huán)流化床鍋爐看遇到的主要問題如下：

　　1)鍋爐蒸發(fā)量不到設(shè)計(jì)的額定值；

　　2)高溫分離器和物料返送器內(nèi)結(jié)焦；

　　3)耐火材料和受熱面磨損；

　　4)鍋爐排煙溫度偏高。

　　2.上述四點(diǎn)主要問題中最根本的問題是鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，分析其鍋爐出力不足有如下一些原因：流化速度低，飛灰循環(huán)流量不夠。另外，飛灰分離裝置效率不高，亦致使床內(nèi)粒子循環(huán)流量不夠。所以實(shí)際運(yùn)行的傳熱效果與設(shè)計(jì)計(jì)算中的傳熱系數(shù)值偏移較大。

　　1)濃相床與懸浮段受熱面布置不洽當(dāng)或有矛盾，特別是在燒劣質(zhì)煤時(shí)，濃相床內(nèi)沒有布置熱面不足時(shí)，鍋爐負(fù)荷高時(shí)則床內(nèi)超溫，這無形中限制了鍋爐負(fù)荷的提高。

　　2)煤的篩分范圍過寬；在濃相床，稀相床內(nèi)燃燒份額；一二次比風(fēng)例的選取與設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)值不協(xié)調(diào)等，亦是造成鍋爐出力不足的原因之一。

　　3)輔機(jī)的選取如鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)流量，壓頭選擇不當(dāng)也將影響鍋爐出力。

　　4)解決循環(huán)流化床鍋爐蒸發(fā)量不足問題，要對具體情況作具體分析，一般可采取以下幾個(gè)措施：

　　5)增加床內(nèi)受熱面

　　6)減少煤的篩分范圍

　　7)若是床內(nèi)粒子循環(huán)流量小，則可提高飛灰回收裝置的效率：或?qū)㈠仩t尾部過濾灰投入再循環(huán)燃燒：或從系統(tǒng)外補(bǔ)充細(xì)灰等。

　　8)確產(chǎn)因鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng)，則要更換壓頭，容量大些的風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)選用大一些的風(fēng)機(jī)，對試運(yùn)行時(shí)調(diào)整是有利的。

　　二、發(fā)展低循環(huán)倍率流化床鍋爐符合我國國情：

　　我國的循環(huán)流化床鍋爐大多采用寬篩分的燃料，沒有外部流化床(即熱交換器)，而是一個(gè)細(xì)粒子夾帶床(稀相床)疊加在一個(gè)粗粒子濃相床上。多采用低循環(huán)倍率燃燒，設(shè)計(jì)時(shí)只要鍋爐整體設(shè)計(jì)得當(dāng)，低循環(huán)倍率流化床鍋爐是能夠保證有較高的燃燒效率的。

　　1.損失與燃煤細(xì)粒度含量有關(guān)：

　　我國流化床鍋爐燃煤粒度大多為0-10MM的篩分范圍，用機(jī)械破碎，振動(dòng)篩篩分制成，其中小于0.5MM的細(xì)粒煤約占25-30%有時(shí)甚至超過 30%。煤在床層燃燒時(shí)，會(huì)發(fā)生爆裂相互碰撞和磨擦等，將使小顆粒增多，所以當(dāng)運(yùn)行的速度一定時(shí)粒子帶出量亦增多q4損失主要與帶出床層的粒子含碳量有 關(guān)，對于常規(guī)流化床鍋爐，其燃燒率低，主要原因中飛灰量大，飛灰含碳量高，一般小型工業(yè)流化用流化床鍋爐其飛灰含碳量達(dá)15-25%，有的高達(dá) 30-40%，引起q4損失增大。華中理工大學(xué)做了大量試驗(yàn)，整理出固體末完作燃燒損失與不同燃煤細(xì)粒含量之間的關(guān)系如圖.

　　2.飛灰的循環(huán)倍率對燃燒效率的影響：

　　美國通用原子能公司和田納西州流域委員會(huì)在試驗(yàn)臺(tái)上研究了灰再循環(huán)倍率對燃燒效率的改善。如圖3所示，直線1表示采用旋風(fēng)子除塵器時(shí)飛灰再循環(huán) 倍率對燃燒效率的影響。從直線2表示采用旋風(fēng)子加過濾灰再循環(huán)時(shí)，隨環(huán)倍率對燃燒的影響。圖中還可看出,旋風(fēng)子和過濾除塵聯(lián)合再循環(huán)可獲得99%以上的燃 燒效率。

　　3.煤種變化時(shí)，飛灰再循環(huán)倍率對燃燒效率的影響：

　　荷蘭TWEMTE工業(yè)大學(xué)在試驗(yàn)裝置上研究了煤種不同時(shí)飛灰再循環(huán)位率與燃燒效率的關(guān)系，如圖4所示，從圖在看出對不同煤種飛灰循環(huán)倍率的變化 對燃燒效率的影響是不同的。當(dāng)飛灰循環(huán)倍率大于3以后，對不同煤種，對有些煤如美國的費(fèi)吉尼亞著了，對提高燃燒效率的影響不顯著了。4.床溫變化時(shí)，飛灰 再循環(huán)對效率的影響：

　　床溫對燃燒效率的影響，要比過量空氣的影響重要得多。當(dāng)床溫從750℃增到900℃時(shí)，對試驗(yàn)的四種煤(除開德國褐煤)采用飛灰再循環(huán)燃燒效率 都有明顯提高。圖5表示了比利時(shí)煤的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)工況為：燃煤平均粒徑為6.8MM過量空氣系數(shù)為18%。綜上所述我們認(rèn)為對不同煤種，采用低循環(huán)倍率 的流化床燃燒技術(shù)，其鍋爐的燃燒效率能達(dá)到95-98%。

　　三、我們廠循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

　　1.特點(diǎn)：1)在常規(guī)流化床基礎(chǔ)上，采用中溫下排氣飛灰分離裝置，低倍率循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；

　　2.鍋爐本體為“II”型布置；

　　3.單鍋筒自然循環(huán)水冷系統(tǒng)；

　　4.掃爐膛采用重型爐墻結(jié)構(gòu)，懸浮段四壁布置水冷壁。

　　5.沸騰段設(shè)計(jì)有溢流口和冷渣口。

　　2.中溫下排氣旋風(fēng)分離裝置：

　　此飛灰分離裝置布置在過熱器后，水平煙道與尾部煙道連接處的轉(zhuǎn)向室，這樣保持了鍋爐本體的“II”型布置，使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊。過熱器后煙溫-650℃故為中溫分離器，其體積小，保溫材料可以薄些，重量輕，啟動(dòng)時(shí)間可縮短，旋風(fēng)分離器芯管材料亦易解決。

　　中溫下排氣旋風(fēng)分離器根據(jù)華中理工大學(xué)冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)果，具有結(jié)構(gòu)簡單，高分離效率，低阻力損失等特點(diǎn)，用于循環(huán)流化床鍋爐的初級