淺談循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐比較探究

1、淺談循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐比較探究摘要：目前，循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè) 相當(dāng)高的水平，對(duì)處理城市垃圾和農(nóng)村秸稈的回收利用具有 重要的意義。本文從循環(huán)流化床的概念入手，對(duì)循環(huán)流化床 鍋爐和煤粉爐進(jìn)行比較研究，為工廠發(fā)展提供指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；煤粉爐；研究近年，循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐在工廠中得到廣泛使 用，在不同的條件下二者發(fā)揮的作用也不盡相同，隨著科學(xué) 技術(shù)的快速發(fā)展和國(guó)家節(jié)能減排措施的執(zhí)行，有必要對(duì)二者 進(jìn)行比較研究為工廠發(fā)展提供指導(dǎo)。一、概念分析（一）循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐（英文簡(jiǎn)稱(chēng)cfbb）是用高壓空氣將粒徑 約為18mn的燃料和循環(huán)灰顆粒流態(tài)化，從而形成密相區(qū)、

2、稀相區(qū)、氣力輸送區(qū)三個(gè)燃燒放熱的區(qū)域。從爐膛排出的煙 氣中有濃度很高的燃料和循環(huán)灰顆粒，經(jīng)過(guò)高溫分離器以 后，大部分燃料和循環(huán)灰顆粒被分離下來(lái)，進(jìn)入回料閥，然 后由回料風(fēng)送回爐膛循環(huán)再燃。循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)有： 燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高，可燃用幾乎所有種類(lèi)的煤種及 各種低熱值、高灰分或高水分的殲石、石油焦、工農(nóng)業(yè)垃圾 及城市垃圾，污染物排放量低，截面熱強(qiáng)度高，燃料制備系 統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，灰渣綜合利用性能好等。其缺點(diǎn)是塵量較大不 易處理、廠用電率高、操作復(fù)雜困難等。（二）煤粉爐煤粉爐（英文簡(jiǎn)稱(chēng)pcb）是將煤粉（粒徑約75 pm）與 空氣的混合物在爐膛中進(jìn)行懸浮燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣與飛 灰顆粒，形成

3、濃度很小的氣固兩相流以氣力輸送的形式流向 尾部煙道。煤粉鍋爐的廠用電率低。二、鍋爐結(jié)構(gòu)比較分析（一）循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)了一個(gè)流態(tài)燃燒室，這里面裝有燃 燒原料，在物料加入到這個(gè)里面后附和空氣一起燃燒，由于 燃料熱容量大，在加熱過(guò)程中迅速著火燃燒。在其后設(shè)計(jì)一 個(gè)物料收集系統(tǒng)，把煙氣帶出爐膛，這里面的細(xì)小物料也被 煙氣帶出爐膛，再由旋風(fēng)分離裝置收集，返回爐膛再次進(jìn)行 燃燒。這種裝置大量節(jié)約了能源，又保證了熱量，先進(jìn)的裝 置和工藝水平得到廣泛使用。（二）煤粉鍋爐結(jié)構(gòu)煤粉鍋爐爐膛一般為方形，上面放置燃燒器。爐膛四周 密布水冷壁。爐膛出口布置折焰角，尾部煙道則布置有過(guò)熱 器、省煤器和空

4、氣預(yù)熱器等。循環(huán)流化床鍋爐一般由燃燒室、 高（或中）溫分離器、循環(huán)固體物料回送裝置、給料裝置和 尾部受熱面組成。燃燒室內(nèi)布置有布風(fēng)裝置、埋管水冷壁。 在尾部煙道方面二者有很多類(lèi)似的地方，二者在燃燒后，通 過(guò)尾部煙道排放出來(lái)但在燃燒過(guò)程中是不同的，二者的燃燒 系統(tǒng)方式也不盡相同。三、循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐對(duì)比分析（一）燃燒特點(diǎn)煤粉鍋爐爐膛溫度為1500°c左右，煤粉顆粒粒徑約為 6080 um,煤粉顆粒燃盡時(shí)間約需1.82.5s,單只煤 粉燃燒器的功率可以達(dá)到很大。煤粉鍋爐的nox和sox的排 放量都很高，需要采用專(zhuān)門(mén)的尾部煙氣脫硝裝置和尾部煙氣 脫硫裝置進(jìn)行煙氣凈化。煤粉鍋爐的飛灰份

5、額為90% 95%。循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)溫度為880900°c左右， 燃料顆粒粒徑約為110mm,燃料顆?？梢赃M(jìn)行反復(fù)循環(huán) 與燃燒，但是單只布風(fēng)板的面積有限，因此循環(huán)流化床鍋爐 在容量擴(kuò)大方面受到限制。（二）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍由于循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)有大量的高溫床料，物料的溫 度允許范圍為800960°c，且可以在一定程度上控制外循 環(huán)的物料量，其負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍一般為30%110%,要比煤 粉爐寬很多。而煤粉鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍通常在70% 110%,若在低負(fù)荷時(shí)要維持穩(wěn)定燃燒，需投油槍進(jìn)行助燃。隨著四角切圓燃燒技術(shù)的出現(xiàn)，煤粉爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍得 到了很大的提高。由于采用四角切圓燃燒技

6、術(shù)的鍋爐各角著 火燃燒相互支持，相互作用，在爐內(nèi)形成一個(gè)完整的火球， 具有良好的著火燃燒條件，因此具有較強(qiáng)的低負(fù)荷適應(yīng)能 力。鍋爐設(shè)計(jì)低負(fù)荷比較低，煤粉鍋爐無(wú)油助燃穩(wěn)定運(yùn)行最 低負(fù)荷為40%。從而使煤粉爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)寬到了 40%110%。與煤粉鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐具有些許 優(yōu)勢(shì)。在爐側(cè)蓄熱能力方面，由于煤粉鍋爐的爐側(cè)煙氣流動(dòng)速度較快，散熱較快，在蓄熱方面是不足的。循環(huán)流化床鍋爐 爐煙氣側(cè)的床料量較大，蓄熱能力較強(qiáng)，不能忽略鍋爐負(fù)荷 變化時(shí)床料溫度變化的吸收作用，即鍋爐負(fù)荷提高，床料釋 放熱量；鍋爐負(fù)荷降低，床料吸收熱量。（三）水冷壁1水冷壁沾污、結(jié)渣情況 循環(huán)流化床一般的燃燒溫度為8

7、50910°c，這種溫度下，灰分不會(huì)在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁表面形成堅(jiān)固的沾污 層，基本上不結(jié)渣。但是，在密相區(qū)的耐火材料層的外壁會(huì) 發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象。而且，如果脫硫劑中含有較高的k20、na20或 者其他堿金屬的氧化物，會(huì)使密相區(qū)甚至水冷壁發(fā)生嚴(yán)重結(jié) 渣，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致排渣不暢的故障。煤粉鍋爐爐膛溫度較高，高溫腐蝕速度較快。而且，煤 粉爐的脫硫工藝是尾部煙道煙氣脫硫，爐膛的二氧化硫濃度 較高，高溫腐蝕速度較快。循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度較低， 基本上不發(fā)生高溫腐蝕，從高溫腐蝕上講循環(huán)流化床的優(yōu)勢(shì) 明顯一些。在設(shè)備維護(hù)方面占有很大的優(yōu)勢(shì)，有利于企業(yè)降 低設(shè)備維護(hù)成本。2.運(yùn)行費(fèi)用調(diào)研結(jié)果表明，pc

8、鍋爐機(jī)組在安裝scr脫硝裝置以后, 由于要消耗大量的尿素和燃油，并且其使用的催化劑大約每 4年需更換一次，因此不算催化劑所帶來(lái)的二次污染，電廠 增加的發(fā)電成本約0. 01元/kw ho對(duì)于一臺(tái)300mw機(jī)組, 假定其每年滿(mǎn)發(fā)時(shí)間為5000 h,那么每年的運(yùn)行成本將增加 約1500萬(wàn)元。粗略相比，cfb鍋爐的供電煤耗比pc鍋爐多 出16. 71g/kwh,相當(dāng)于每年多消耗2.5萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，因 此與上述pcb鍋爐增加的成本相比，如果標(biāo)準(zhǔn)煤的價(jià)格在600 元/t以上，則pcb鍋爐在運(yùn)行成本上有優(yōu)勢(shì)，反之則cfb 鍋爐機(jī)組有優(yōu)勢(shì)。如果我們利用煤殲石作為原料進(jìn)行發(fā)電的 話，那么cfb鍋爐組就占有優(yōu)勢(shì)。不

9、僅如此，pc鍋爐脫硝裝置所更換下來(lái)的催化劑如果處 理不當(dāng)還會(huì)造成較大的二次污染，而且尿素生產(chǎn)過(guò)程中還要 消耗大量的能源。理論計(jì)算表明，每生產(chǎn)it氨氣，需要消 耗的能量為20. 93gj,但在我國(guó)由于技術(shù)工藝水平比較低， 每合成it氨氣能耗高達(dá)40gj （折合1365. lkg標(biāo)煤）以 上，而且合成氨過(guò)程中主要消耗的是優(yōu)質(zhì)燃料天然氣。目前，cfbb與pcb相比，300mw級(jí)cfb鍋爐機(jī)組能耗 高于同級(jí)別pc鍋爐，但如果綜合考慮劣質(zhì)燃料利用以及污 染物減排，其在經(jīng)濟(jì)性上和pc鍋爐是有可能相當(dāng)?shù)?。故?循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)應(yīng)用到煤砰石燃燒發(fā)電上有pc鍋爐不 可替代的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)成本上和pc鍋爐水平相當(dāng)。綜合看來(lái)，循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)高 的水平，燃燒效率高達(dá)98%99%。借助添加石灰石進(jìn)行爐 內(nèi)脫硫，效果可達(dá)90%以上，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力可達(dá)1： 3到1 : 4,在系統(tǒng)完備的條件下，可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)速率約5% o其實(shí) 際運(yùn)行的工作可靠性超過(guò)90%,在投資和運(yùn)行費(fèi)用方面，也 要較一般的帶有尾氣脫硫裝置的煤粉爐便宜得多。參考文獻(xiàn)：1 李建鋒，郝繼紅我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 與分析m.北京：中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)科技服務(wù)中心.2 樊泉桂，閻維平鍋爐原理m.北京：中國(guó)電力出