流化床爐與煤粉爐

1、循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐比較循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)是具有燃料適性好、燃燒效率高、氣體污染物排放低、負荷調(diào)節(jié)范圍大、飛灰和爐渣可綜合利用等優(yōu)點的潔凈燃燒技術(shù)。近20多年，特別是近5年來循環(huán)流化床鍋爐在我國得到突飛猛進的發(fā)展，目前220480T/H的循環(huán)流化床鍋爐在我國就有300多臺，但在使用的過程中也暴露了許多問題，主要如下：鍋爐受熱面的磨損、爆管；耐火防磨內(nèi)襯材料磨損、開裂脫落；風帽的漏渣、磨損；冷渣器的落渣堵塞；燃煤粒徑過大；灰渣含碳量高；蒸汽溫度難以保證；燃燒系統(tǒng)熱工自動化無法投用；輔機配套不成熟、連續(xù)運行時間短等缺點，在選型時值的慎重考慮。     

2、0; (一)循環(huán)流化床鍋爐相比煤粉鍋爐的優(yōu)點：       1)對燃料適應性特別好。循環(huán)流化床鍋爐通過分離器及返料閥組成飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，煤質(zhì)的燃燒產(chǎn)生的飛灰循環(huán)量大小的改變可調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的吸熱量及床料溫度，只要燃料燃燒產(chǎn)生的熱值大于把燃料本身及燃燒所需空氣加熱到穩(wěn)定溫度（850950）所需的熱量，這種煤就可在流化床內(nèi)穩(wěn)定燃燒，因此，各種煤幾乎都可在流化床鍋爐中燃燒，用來燒各種劣質(zhì)燃料最好不過。對于燃料煤質(zhì)量供給不穩(wěn)定的企業(yè)是一種比較好選擇。        而煤粉爐對煤質(zhì)的要求較高，某公司煤粉爐設(shè)

3、計煤種為陜西黃陵煤，因市場問題，先后進行了陜西和甘肅其他地區(qū)煤礦的煤試燒，均未成功，試燒時存在爐膛噴燃器、過熱器結(jié)焦，給煤機斷煤等現(xiàn)象,使鍋爐無法正常運行,煤粉爐對煤種適應性差的現(xiàn)象比較明顯,現(xiàn)只能燃用設(shè)計的黃陵煤種。         2)燃料系統(tǒng)比較簡單。流化床鍋爐是適合于燃用寬篩分燃料（煤粒度要求為粒度范圍0-10mm，50%切割粒徑d50=2mm），燃料的制備破碎系統(tǒng)大為簡化。所以，循環(huán)流化床鍋爐本體造價高于同容量的煤粉爐，省去了復雜的制粉系統(tǒng)，整體投資含土建仍低于煤粉爐。      &#

4、160;  3)燃燒效率高。對常規(guī)的煤粉鍋爐，若煤種達不到設(shè)計值，效率一般可達到8595%，而循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，燃燒效率可達到9599%。           4)負荷的調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)性能好。煤粉鍋爐的負荷調(diào)節(jié)范圍通常在70110%，在低負荷時煤粉爐需投油槍進行助燃；而循環(huán)流化床鍋爐由于爐內(nèi)有大量床料，蓄熱能力強，采用了飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)范圍要比煤粉爐寬得多，一般為30110%，負荷調(diào)節(jié)速率可達（510）B-MCR/min。故循環(huán)流化床特別適應于熱電聯(lián)產(chǎn)、熱負荷變化較大的供熱鍋爐或調(diào)峰

5、機組鍋爐使用。        5)燃燒污染物排放低。向循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)加入脫硫劑（石灰石或白云石粉），可以脫去燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫（SO2）。根據(jù)燃料中含硫量決定加入的石灰石劑量，在Ca/S摩爾比=22.5時，脫硫效率可達90%。和煤粉爐比較（煤粉爐利用濕法脫硫的成本:利用國外技術(shù)平均費用13001500元/KW，國內(nèi)技術(shù)平均費用1000元/KW），流化床鍋爐在燒高硫煤時有較大的成本優(yōu)勢。流化床鍋爐最佳的燃燒溫度在850950，在這個范圍適合脫硫反應，NOx生成量明顯減少，排放濃度在100200ppm,低于煤粉爐的500600pp

6、m，循環(huán)流化床鍋爐的其它污染物排放如CO、HCl、HF的排放也低于煤粉爐；對煤粉爐而言，要從煙氣中脫除NOx，造價比煤粉爐脫硫的費用還要大得多。循環(huán)流化床鍋爐在SO2、NOx的排放量完全能達到國家環(huán)境排放標準，使它與煤粉鍋爐在環(huán)境排放方面競爭有絕對的優(yōu)勢。        6)燃燒熱強度大，爐內(nèi)傳熱能力強。由于循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，燃燒熱強度比較高，截面熱負荷可達38MW/m2,接近或高于煤粉爐，爐膛容積熱負荷為1.52MW/m3是煤粉爐的810倍。流化床爐內(nèi)傳熱主要是上升煙氣和物料與受熱面的對流換熱和輻射換熱 ，爐膛內(nèi)氣固

7、兩相混合物對水冷壁的傳熱系數(shù)比煤粉鍋爐爐膛的輻射傳熱系數(shù)大得多。與煤粉爐相比較，可大幅節(jié)省受熱面的金屬耗量。         7)給煤點數(shù)量少，布置簡單。循環(huán)流化床鍋爐橫向混合特性較好，給煤點較煤粉爐少 ，如220T/H只有4個給煤點，給煤點的減少簡化了給煤裝置的布置，使給煤點不易結(jié)焦，運行可靠。        8)易于實現(xiàn)灰渣的綜合利用。流化床的底渣含碳量一般為13%，飛灰含碳量 415%，流化床鍋爐最佳的燃燒溫度在850950，與煤粉爐相比較屬中低溫燃燒，產(chǎn)生的灰渣不會軟

8、化和黏結(jié)，活性較好，可用作制造水泥的摻和料或者建筑材料，綜合利用前景廣闊。        (二)循環(huán)流化床鍋爐相比煤粉爐的缺點：        1)循環(huán)流化床鍋爐風機電耗大、煙風道阻力高。相對于煤粉鍋爐，流化床鍋爐一次風機、二次風機、流化風機壓頭高；流化床獨有的布風板裝置和飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)使送風系統(tǒng)的阻力遠大于煤粉鍋爐送風的阻力，煤粉爐送風機風壓一般在2KPa以下，而流化床鍋爐的送風機風壓一般運行在10KPa以上，電耗大，噪音高，震動大。一般循環(huán)流化床鍋爐用電比率比煤粉爐至

9、少高45%以上。        2)鍋爐部件的磨損較嚴重。由于流化床鍋爐內(nèi)的物料成高濃度、高風速的特點，故鍋爐部件的磨損比較嚴重。雖然采取了耐火耐磨澆注料處理、噴涂處理、密稀相區(qū)讓管等防磨措施處理，但實際運行中循環(huán)流化床爐膛內(nèi)的受熱面磨損速度仍遠大于煤粉鍋爐。某企業(yè)流化床鍋爐在運行一年半后出現(xiàn)首次爐膛內(nèi)屏式過熱器爆管，對過渡區(qū)水冷壁進行測厚，60×6與51×6的20G/GB5310的水冷壁管，部分水冷壁管磨損的壁厚減薄量為1.5mm,占到壁厚的25%，已接近減薄量為大于原厚度30%水冷壁管更換標準。密稀相區(qū)交界處的

10、管壁磨損處理修復要比煤粉爐難度大得多。        3)耐火耐磨層磨損、開裂和脫落是流化床鍋爐比較棘手的問題。流化床鍋爐使用耐火材料的部位和數(shù)量比煤粉爐要多許多。而由于耐火耐磨材料選擇不當，或者施工工藝不合理，或者烘爐和點火啟動中溫度控制不當，升溫、降溫過快，導致耐火材料中蒸發(fā)水汽不能及時排出，或者熱應力過大，造成耐火材料內(nèi)襯破裂和脫落。密相區(qū)內(nèi)耐火材料的的脫落將破壞正常的床料流化工況，造成床料結(jié)渣。分離器、料腿及返料閥系統(tǒng)耐火材料的的脫落將堵塞返料系統(tǒng)結(jié)渣，物料循環(huán)破壞，循環(huán)流化床鍋爐變成鼓泡流化床鍋爐，蒸發(fā)量無法維持，被迫停爐。

11、而在煤粉鍋爐中不存在這個問題，因煤粉鍋爐冷灰斗耐火材料的脫落及結(jié)渣而影響停爐的事故很少見。         4)點火啟動時間長。循環(huán)流化床鍋爐點火啟動時間除受汽包升溫速率的影響外，還受到耐火防磨層內(nèi)襯材料溫升和能承受的熱應力限制。溫升過快，耐火防磨層內(nèi)襯材料熱應力將超過允許熱應力出現(xiàn)開裂。所以，對循環(huán)流化床鍋爐點火啟動時間和升溫速率有嚴格要求。汽冷旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐從冷態(tài)啟動到帶滿負荷的時間一般控制在68小時。而煤粉鍋爐因無大面積的耐火防磨內(nèi)襯材料，點火啟動只考慮汽包升溫速率，點火時間相對較短,冷態(tài)在56小時就可達到設(shè)計負荷。

12、        5)循環(huán)流化床鍋爐對燃料適應性廣，但對燃煤粒徑要求嚴格。循環(huán)流化床鍋爐燃煤粒徑一般在010mm之間，平均粒徑在2.53.5mm之間，如果達不到這個要求，將帶來運行中的不良后果，鍋爐達不到設(shè)計蒸發(fā)量，主汽溫度難以保證，灰渣含碳量高，受熱面磨損嚴重。        6)N2O生成量較煤粉爐高。與高溫煤粉爐燃燒過程相比較，循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度較低，NOX（NO、NO2等氮氧化物的總稱）生成量較少，但N2O的生成量較大，它俗稱“笑氣”，是一種強溫室效應氣體，對大氣臭

13、氧層具有破壞作用，導致紫外線直接照射到地球上，引發(fā)皮膚癌。目前國際上對“笑氣”排放比較關(guān)注。        7)循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面的磨損比煤粉爐大。循環(huán)流化床鍋爐的飛灰份額比煤粉爐小，但飛灰粒徑比煤粉爐大得多，在運行中如果分離器效果差或煙氣流速大，將導致過熱器、省煤器等受熱面磨損嚴重。        8)循環(huán)流化床鍋爐的核心部件風帽較易磨損。風帽通風孔之間的橫向沖刷，及高速床料對風帽的磨損容易引起風室漏渣、流化效果惡化、結(jié)焦、溝流現(xiàn)象，影響鍋爐負荷。而風帽的維修異常困難

14、，需要先清除布風板上幾十噸的惰性床料，然后又回裝，檢修周期長，勞動力需求大。煤粉爐就不存在這個問題。        9)運行維護費用較高，運行周期短。循環(huán)流化床鍋爐本體，包括耐火防磨層，金屬受熱面和風帽磨損嚴重，導致流化床日常維修費用較煤粉爐高。由于本體及輔機事故比煤粉爐多，循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)累計運行時間比煤粉爐短，煤粉爐年運行時間可以達到8000h/y以上，而流化床幾乎不可能，運行周期能達到100天就不錯了。2006年某企業(yè)循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中，停車17次，因流化床本身問題停車10次，本年度共運行：6027.37h（約251.

15、14天）停運：2733.73h(約113.90 天), 單次連續(xù)最長運行時間：約1063.42小時（44.3天），但該臺循環(huán)流化床鍋爐2007年已運行100天未檢修，有記錄循環(huán)流化床鍋爐運行過180天！對適應化工系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行的要求有一定的差距。        10)循環(huán)流化床鍋爐實現(xiàn)自動化控制難度大。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)較煤粉爐復雜得多，對床壓的控制、床溫的控制、返料系統(tǒng)風量的控制，都是煤粉鍋爐所沒有的，加之爐內(nèi)磨損嚴重，壓力、溫度測點連續(xù)投運可靠性無法保證，自動化控制較煤粉爐難得多，風煙系統(tǒng)自動控制能達到單沖量自動控制就不錯了，而煤粉爐通過調(diào)試可以達到燃燒系統(tǒng)自動控制，減少了操作人員的工作量。這是循環(huán)流化床鍋爐所不具備的。        綜上說述，循環(huán)流化床鍋爐在運行中的問題要較煤粉鍋爐多，連續(xù)運行小時數(shù)要比煤粉爐短，在化工行業(yè)選型中，如果燃料煤質(zhì)供應可靠，燃料含硫量低可考慮煤粉鍋爐，它具有燃燒穩(wěn)定，輔機技術(shù)成熟自動化程度高，易于操作，運行周期長，維修量相對較小的優(yōu)點，適合化工系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行的特點。反之，若立足于燃燒劣質(zhì)煤，供煤質(zhì)量不穩(wěn)定，且煤質(zhì)含硫量高，環(huán)境排放要求苛刻，屬于供熱、調(diào)