循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向

1、循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向第4期2004年11月鍋爐制造boermanufacrur,icno.4nov.20o4文章編號:cn231249(2004)04003402循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向張洪偉(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱150046)摘要:ft紹流化床技術(shù)發(fā)展概況,循環(huán)流化床鍋爐在燃燒,環(huán)保,調(diào)控,投運(yùn)費(fèi)用等方面的優(yōu)點(diǎn),對循環(huán)流化床鍋爐有關(guān)技術(shù)的發(fā)展,提出了建議和預(yù)測.關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐;環(huán)保;技術(shù)發(fā)展中圖分類號:tk229.66文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ameritandtechnologydevelopingtrendofcfbboiler(harbinboile

2、rco.,ltd.,harbin150046,china)abstract:introducesthedevelopmentoffluidizedbed,andthemeritofcirculatingfluidizedbed(cfb)boileroncombustion,environmentprotection,control,andthecostofinvestmentandoperation.somesuggestionsandforecastarealsogivenonthedevelopmentofrelatedcirculatingfluidizedbed(cfb)boilert

3、echnology.keywords:circulatingfluidizedbedboiler;environmentprotection;technologydevelopment0引言哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)aisqm公司循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)后,已先后設(shè)計(jì)和制造了幾十臺循環(huán)流化床鍋爐,從50mw,100mw,135mw直到現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)和制造300mw等級循環(huán)流化床鍋爐,并致力于發(fā)展大容量循環(huán)流化床鍋爐,通過總結(jié)近些年來設(shè)計(jì)和制造循環(huán)流化鍋爐的經(jīng)驗(yàn),對循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)給予充分肯定,并預(yù)測了循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向.1流化床技術(shù)的發(fā)展概況自1921年德國人溫克勒(frizwinkler)發(fā)明第1臺

4、流化床,直到2o世紀(jì)8o年代,循環(huán)流化床開始廣泛應(yīng)用于石油,化工,冶金,能源,環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域.循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡流化床鍋爐的基礎(chǔ)上,從20世紀(jì)6o年代末期開始發(fā)展,至今,以芬蘭奧斯龍(ahlstom)公司的pyroflow循環(huán)流化床鍋爐,德國魯奇(蛹)公司的循環(huán)流化床鍋爐,美國巴特利(battelle)的多固體循環(huán)流化床鍋爐及德國babcock公司的circofluid循環(huán)流化床鍋爐最具代表性.2循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在燃料,環(huán)保,調(diào)控,投運(yùn)費(fèi)用等方面.循環(huán)流化床鍋爐燃料適應(yīng)性廣,燃燒強(qiáng)度大,燃燒效率高,燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單,低nox排放,高效脫硫,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大,負(fù)荷

5、調(diào)節(jié)快,投資和運(yùn)行費(fèi)用適中.收稿日期:20040826作者簡介:張洪偉(1967一),男,黑龍江人.1988年畢業(yè)于哈爾濱電工學(xué)院熱能工程專業(yè),從事鍋爐設(shè)計(jì)工作和循環(huán)流化床鍋爐標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工作.第4期張洪偉,等:循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向?35.2.1燃料方面的優(yōu)點(diǎn)燃料適應(yīng)性廣是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn),循環(huán)流化床鍋爐可以不需輔助燃料而燃用任何燃料.循環(huán)流化床鍋爐可燃用優(yōu)質(zhì)煤,也可燃用各種劣質(zhì)燃料,如煤矸石,煤泥,泥煤,石油焦,油頁巖,高灰份煤,垃圾等.循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負(fù)荷范圍為3.54.5m2,接近或高于煤粉爐,理論上10omw的循環(huán)流化床鍋爐只需一個給煤點(diǎn),循環(huán)流化床鍋爐燃料常給

6、入返料管內(nèi),進(jìn)入爐膛前有預(yù)熱過程,既有利于燃燒,也簡化了給煤系統(tǒng).循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于1o?砌,燃料的制備破碎系統(tǒng)較煤粉鍋爐大為簡化.此外,循環(huán)流化床鍋爐可直接燃用高水分煤(水分3o%以上),而不需要專門的處理系統(tǒng).循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率通常是97.5%99.5%,與煤粉鍋爐相近,并能在較寬的運(yùn)行變化范圍內(nèi)保持高的燃燒效率.2.2環(huán)保方面的優(yōu)點(diǎn)低no】【排放,高效脫硫的優(yōu)點(diǎn)使循環(huán)流化床鍋爐最具市場競爭力.由于低溫燃燒和分段燃燒,使空氣中的氮一般不會生成no】【,并抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為no】【,還使部分已生成的no】【得到還原.2.3調(diào)控方面的優(yōu)點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大,調(diào)節(jié)

7、比可達(dá)3:1;負(fù)荷調(diào)節(jié)快,調(diào)節(jié)速率可達(dá)每分鐘4%.調(diào)控操作簡單,只需調(diào)節(jié)給煤量,空氣量和物料循環(huán)量,不必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù).2.4投運(yùn)費(fèi)用方面的優(yōu)點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐投資和運(yùn)行費(fèi)用適中,略高于常規(guī)煤粉鍋爐,但比配置脫硫裝置的煤粉爐低15%2o%.3循環(huán)流化床鍋爐需發(fā)展和完善的技術(shù)3.1循環(huán)物料分離和返料技術(shù)就比較成熟的高溫旋風(fēng)分離器技術(shù)而言,為了防止分離器嚴(yán)重磨損,內(nèi)襯有較厚的防磨而火材料,導(dǎo)致熱慣性大,延長了啟動時間,負(fù)荷變化動態(tài)特性變差.而且,分離器體積龐大,不易布置.返料機(jī)構(gòu)中的溫度高達(dá)60o,返料機(jī)構(gòu)還與給煤,給石灰石機(jī)構(gòu)相結(jié)合,不宜采用機(jī)械閥門之類的調(diào)節(jié)裝置,一般采用非

8、機(jī)械閥,氣動密封閥,既要調(diào)節(jié)物料流量,還要防止燃燒室的物料反竄至分離器.因此,研究效率,體積小,阻力低,磨損輕,制造運(yùn)行方便的循環(huán)物料分離裝置和能提高鍋爐性能,便于布置的返料機(jī)構(gòu)是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展要求.3.2合理選取循環(huán)倍率循環(huán)倍率是反映爐內(nèi)顆粒濃度的一個重要參數(shù).國內(nèi)的一些循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)倍率通常在1o以下,而國外許多鍋爐的循環(huán)倍率常常達(dá)到5o,甚至更高.因此,對合理選取循環(huán)倍率意義生大.對物料內(nèi)循環(huán)的定量分析是重要的理論研究工作;3.3爐內(nèi)受熱面布置和溫度控制及尾部受熱面的優(yōu)化設(shè)計(jì)爐內(nèi)布置受熱面,主要有2種方法:1種是在爐膛內(nèi)布置水冷壁或隔墻;另一種是爐膛內(nèi)布置部分受熱面,配以水

9、冷或汽冷分離器.這2種形式都是為了保證循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)溫度控制在一定范圍內(nèi),第2種方式相對比較靈活,特別適合于大容量循環(huán)流化床.目前,在循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)中,尾部受熱面的設(shè)計(jì)一般受到忽視,經(jīng)常借用常規(guī)的鍋爐設(shè)計(jì)方法和布置型式,這樣是否合理尚待進(jìn)一步的研究.3.4運(yùn)行風(fēng)速和截面熱負(fù)荷的優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行風(fēng)速為41on/s,截面熱負(fù)荷為36m2.運(yùn)行風(fēng)速和截面熱負(fù)荷主要影響爐膛的截面積和爐膛的高度.因此,應(yīng)定量描述燃燒特性與循環(huán)流化床的運(yùn)行風(fēng)速關(guān)系.3.5磨損循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損是比較嚴(yán)重的.真正解決磨損問題,必須要準(zhǔn)確描述磨損機(jī)現(xiàn)理及主要因素定量關(guān)系.利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),并對試驗(yàn)

10、數(shù)值進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)是主要的研究方法.3.6低污染燃燒特性研究及除塵循環(huán)流化床的低污染燃燒特性是循環(huán)流化床鍋爐迅速發(fā)展的重要原因.但最佳脫硫溫度,脫硫劑的高效使用,床溫,煙氣再循環(huán),注氨以及脫硫劑對no】【的形成的影響等需進(jìn)一步研究.?36?鍋爐制造總第194期目前在國外的循環(huán)流化床鍋爐中,尾部一般采用布袋除塵器或電除塵器來除塵,但在我國很少用布袋除塵,正確合適的除塵方式也值得進(jìn)一步的研究.4結(jié)束語循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)僅用了20年就完成了工業(yè)化和商業(yè)化,并且繼續(xù)向增壓循環(huán)流化床鍋爐,燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)技術(shù)發(fā)展.目前,增壓循環(huán)流化床,燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)示范技術(shù)已顯示出優(yōu)良的環(huán)保性能,有極其廣闊的

11、市場前景.(編輯:劉英)(上接第33頁)目前國內(nèi)外都在研制新型的分離器,如各種方形分離器,但是在商業(yè)應(yīng)用上仍屬少數(shù),作者傾向于水冷方形旋風(fēng)分離器等新型分離器在大型化中的作用,在保證熱態(tài)下分離效率的基礎(chǔ)上對其入口形狀尺寸等進(jìn)行進(jìn)一步研究,改進(jìn).2.4排渣設(shè)備普遍認(rèn)為【2i,對于燃用灰量大的煤種,宜采用選擇式風(fēng)水冷渣器,但易出現(xiàn)冷渣器進(jìn)口結(jié)焦的嚴(yán)重問題,影響正常的排渣;而對于燃用含灰量較小的煤種,可采用螺旋絞龍式冷渣器,但螺旋冷渣器存在嚴(yán)重的磨損問題.因而都不是很理想的排渣設(shè)備.作者認(rèn)為螺旋絞龍式冷渣器在大型化過程中的應(yīng)用必然是以數(shù)量的增多為前提的,這對于鍋爐整體下部布置要求較高而且難以實(shí)現(xiàn)熱量的

12、再利用,對于采用選擇式風(fēng)水冷渣器則可以隨流化床鍋爐的增大而不斷放大,存在的技術(shù)難題就是要不斷改進(jìn)其排渣位置及方式,解決排渣不暢,結(jié)焦等問題.2.5磨損問題對于通常采用的磷酸鹽耐火材料,其適應(yīng)溫度1200oc上,但是敷設(shè)在爐膛內(nèi)長期運(yùn)行時,由于高溫固體顆粒強(qiáng)烈的沖刷和so2等酸性氣體的化學(xué)作用,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松散,會出現(xiàn)部分剝落甚至大面積脫落.而且其烘爐過程要求嚴(yán)格持續(xù)時間過長,如果不能很好烘烤燒結(jié)還會造成磷酸鹽澆注料的熱分解,因而總體上來說并不是一種理想的爐內(nèi)防磨損材料.對分離器內(nèi)襯,要求有更加嚴(yán)格的固定物,在大型循環(huán)流化床中,應(yīng)增加固定鋼爪的數(shù)量,以防止內(nèi)襯的脫落.針對某一特定的爐型,應(yīng)計(jì)算出

13、其顆粒大量沉降的區(qū)域,避免沿水冷壁的沖刷造成的磨損.對風(fēng)帽的磨損,現(xiàn)場實(shí)際的做法一般是加厚風(fēng)帽頂部及后部的耐磨層,以防止其磨穿.2.6污染物排放由生成機(jī)理可知,降低n20排放的方法很多,如使用催化劑,分級燃燒,燃燒混燒等.分級燃燒的難度在于盡量控制密相區(qū)的o2濃度而又不至于影響爐膛的正常燃燒,流化.即在保證一次風(fēng)實(shí)現(xiàn)爐膛正常流化和二次風(fēng)實(shí)現(xiàn)對燃燒擾動的前提下,盡量控制過量空氣系數(shù).因此分級燃燒是一種需要豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)但切實(shí)可行的減低n20排放的方法.3結(jié)束語在大型化過程中,主要是解決受熱面,布風(fēng)裝置,分離器效率,冷渣設(shè)備與大型化要求不相匹配的問題.對于不同的解決方案,本文認(rèn)為應(yīng)以現(xiàn)有的已實(shí)際應(yīng)用方案為基礎(chǔ)加以改進(jìn),如:外置式受熱面,選擇式風(fēng)水冷渣器的改進(jìn)應(yīng)用.而對分離器的大型化,應(yīng)以新型的分離器的研究為主要突破口.參考文獻(xiàn)1孫獻(xiàn)斌.國外循環(huán)流化床大型化技術(shù)j.熱