高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐的應用.docx

1、高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐的應用湯澄何相助之（1.江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院江陰分院，江蘇江陰214434；2.湖南省節(jié)能中心，湖南長沙410007）摘要介紹了一種高效高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐的原理，技術特點及其工程應用。新型高效循環(huán)流化床鍋爐噸汽有效容積隨揮化份而變化，選取了合理的有效容積，且設計分離器阻力小于800Pao實踐表明：新我鍋爐熱效率88%-91%,飛灰含碳量低至3%5%,飛灰200目過篩率達88%。關鍵詞高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐；高溫水冷分離器；噸汽有效容積中圖分類號JTK229.6-6文獻標志碼B文章編號】008-5122（2014）060025-03Appli

2、cationofCirculatingFluidizedBedBoilerMixedHighandLowVelocityTANGDengHEXiang-zhuAbstract:Thispaperintroducestheworkingprinciple,technicalcharacteristicsandengineeringapplicationofacirculatingfluidizedbedboilermixedhighandlowvelocitywithhighefficiencytemperaturewater-cooledseparator.Theeffectivevolume

3、pertonsteamofthenewefficientcirculatingfluidizedbedboilerisdifferentaccordingtovolatilematter,soselectreasonableeffectivevolumeandreasonabledesignofseparator,maketheseparatorresistancelessthan800Paandorganizeairflowswirling.Practiceshowsthat：thenewboilerthermalefficiencyis88%91%,carboncontentofflyas

4、hisaslowas3%5%andseparatorash200meshsieverateis88%.Keywords:circulatingfluidizedbedboilermixedhighandlowvelocity;hightemperaturewater-cooledseparator；effectivevolumepertonsteamo前言我國燃煤工業(yè)鍋爐容量小、數(shù)量大、布點分散，難以集中治理污染。這些鍋爐普遍采用鏈條爐，熱效率較低，污染物排放較高。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國在用工業(yè)鍋爐50多萬臺，約180萬t/h。其中，燃煤鍋爐約48萬臺，占工業(yè)鍋爐總容量的85%左右，平均容量3

5、.4t/h,每年消耗原煤約4億t。這些鍋爐平均運行效率僅為60%-65%，比國外先進水平低15%-20%，每年排放煙塵約200萬t,S（L約700萬t,CO?近1。億t,是僅次于火電廠的第二大煤煙型污染源。近年來，一些地方大力推進燃氣、燃油鍋爐替收稿日期2014-08-01作者簡介】瀝澄（1983），男.廣西南寧人，碩士，高級工程師.主要從事循環(huán)流化床鍋爐設計技術研發(fā)工作。代燃煤鍋爐，但由于天然氣供應量有限、燃油鍋爐成本高等原因，難以大規(guī)模實施。因此,急需用高效清潔燃燒技術對這些小型電站鍋爐進行升級改造。高效高、低混合流速燃煤循環(huán)流化床鍋爐具有煤種適應性廣、熱效率高、NO*排放低、可實現(xiàn)爐內脫

6、硫等特點。更重要的是其可以燃用煤砰石、爐渣、污泥，飛灰來做粉煤灰，做到資源綜合利用，所以該技術越來越引起人們的重視。國家“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中把流化床鍋爐作為重大節(jié)能技術與裝備產(chǎn)業(yè)化工程之一列為八大重點工程之首。1高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐原理該鍋爐的爐膛上部截面積小，燃燒介質流動速度為高流速；爐膛下部截面積大，燃燒介質流動速度為低流速，所以稱為高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐。高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐“T組成如圖1所示。它用膜式壁將整體爐膛分為三段：爐膛、第一燃燼段及第二燃燼段。爐膛卜部平面尺寸較大,上部平面尺寸較小，F(xiàn)部設置埋管。爐膛、第一燃燼段、第二燃燼段三段組成了高溫U型分

7、離器。I-爐壁；2整體爐膛；3-布風板；4-風室；5-汽包；6-過熱群;7-高溫省煤器；8-分典器；9-低溫省煤器；10-空，預熱器;II-V形閥；12-返料管；13-膜式壁；14-爐脖；15-第一燃燼段；16-第二燃燼段；17-埋管圖1高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐原理物料由破碎機破碎成一定粒度的顆粒，再由給煤機送入爐膛。物料送入爐膛后由布風板支撐，從一次風機來的一次風通過風室由風帽以-定速度噴出，對物料進行流化，物料中的細顆粒被吹到爐膛上部。由于爐膛上部截面積逐漸縮小，煙氣速度逐漸加快，部分細顆粒隨煙氣流出爐膛。煙氣通過高溫U型分離器分離下來大部分細顆粒，由返料裝置送回爐膛。燃燒過程中產(chǎn)生的

8、大量簡溫煙氣經(jīng)過過熱器和高溫省煤器后，在鍋爐尾部通過中溫多管分離器,未燃燼細顆粒能進一步被分離下來，之后經(jīng)過回送閥送入爐膛。煙氣隨后經(jīng)過低溫省煤器和空氣預熱器，經(jīng)除塵器除塵后，由引風機經(jīng)煙囪排向大氣。2高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐技術特點傳統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐理論存在四個誤區(qū)：（1）爐膛根據(jù)不同的煤種設計，只有定性分析,沒有定量計算；（2）分離器分離效率熱態(tài)下無法監(jiān)測；（3）對于打破灰包碳的機理沒有充分論述；（4）用爐內煙氣停留時間來評價熱效率過于理論化，缺乏現(xiàn)場可操作性。由此通常會得出：高速床熱效率高、低速床熱效率低；小噸位鍋爐熱效率低、大噸位鍋爐熱效率高的結論。過分強調循環(huán)倍率會使爐內高速流對

9、爐膛造成嚴重磨損，影響鍋爐長期穩(wěn)定運行。鍋爐噸汽有效容積是指從布風板風帽小孔中心線到爐膛出口中心線，當爐膛溫度高于850r（無煙煤高于930r）的容積除以鍋爐的噸位。對約500臺循環(huán)流化床鍋爐運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)：不論何煤種、不論高速床、低速床鍋爐，要達到燃燒效率大于99%、NO,排放小于200mg/m須滿足如下三個條件：（1）鍋爐噸汽有效容積大于例.2045v-0.125（其中。為煤的干燥基揮發(fā)分/為蒸汽參數(shù)修正系數(shù)，對工業(yè)鍋爐近似取I）。滿足這點即可保證煤粒在爐膛內的停留時間，不同揮發(fā)分鍋爐噸汽有效容積最小值如表1所示。*1不同揮發(fā)分鍋爐噸汽有效容積最小值擇發(fā)分/%有效容我/停留時間/揮

10、發(fā)分/%有效容枳/停留時間/m5hmJh0.026.864.800.165.293.700.036.524.560.175.253.670.046.294.400.185.213.650.056.114.280.195.173.620.065.984.180.205.J43.600.075.864.100.215.113.580.085.774.040.225.083.560.095.683.980.235.053.540.105.613.920.245.033.520.115.543.880.255.003.500.125.483.840.264.983.480.135.433.800.27

11、4.953.470.145.383.760.284.933.450.155.333.73一（2）分離器分離的灰粒徑小于0.08mm的大于80%，要求分離器阻力小于800Pao（3）切向旋轉燃燒，可以打破灰包碳，有利碳的燃燼。高溫水冷旋風分離器可實現(xiàn)氣流切向旋轉,速度達20m/s以上，且可在850V以上環(huán)境下工作。該裝置是當今循環(huán)流化床鍋爐的先進分離器形式。分離器的水冷結構，既是鍋爐蒸發(fā)受熱面的一部分，同時又保護了分離器免受高溫煙氣燒壞，使其使用壽命及檢修周期都大幅延K。分離器、料斗與鍋爐為一個整體，一方面解決分離器與爐膛的膨脹與密封問題，另一方面使鍋爐結構緊湊、占地面積小，即充分利用鍋爐原有構

12、架及空間，把高速床無法利用的爐膛與分離器之間的空間利用起來，提高爐膛的有效容積，延長煙氣停留時間。分離器內的氣流旋轉運動可以打破灰殼，使碳粒子能很好的與氧接觸發(fā)生強烈的二次燃燒，降低飛灰含碳量。3高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐應用實例該技術可用來設計2-240t/h的新鍋爐，也可將低效流化床和鏈條爐及煤粉爐改為帶高溫水冷分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，目前江蘇已有數(shù)十臺成功應用實例。部分應用實例如表2所示。表2部分應用實例業(yè)主單位改造狀況爐型蒸發(fā)發(fā)/t-h-1有效容積/n?熱效率/%燃用煤種分離器灰200目過篩率/%NO,排放量/mgtn飛灰含碳量/%江陰康順熱電改造前高速流化床鍋爐757

13、8-80福煤300-400改造后高、低混合流速755.88891褐煤88%W2003-5江陰康順熱電改造前拋煤機爐357476煙煤600-700改造后高、低混合流速355.78891煙煤88%C1503-5江陰華美熱電改造前拋煤機爐357476煙媒600700改造后高、低混合流速355.688-91煙煤88%20035454結束語高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐克服了現(xiàn)有高速循環(huán)流化床鍋爐熱效率低、磨損高等缺點，其熱效率高達88%,飛灰含碳量低至3%5%。而且高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)在全國20多個省市200余臺鍋爐得到推廣應用，效果顯著。目前，湖南省節(jié)能中心已可生產(chǎn)10130t/h的高低混合流速循環(huán)流化床鍋爐。該鍋爐在鏈條爐和低效流化床鍋爐節(jié)能改造和新鍋爐設計等場合具有競爭力、生命力。參考文獻1岑可法.循環(huán)流化床鍋爐理論設計與運行M.北京：中國電力出版社,1998.P.E巴蘇，S.A弗雷譯.循環(huán)流化床鍋爐的設計與運行M.北京：科學出版社，1994.何相助，曹連新，楊志偉，等.高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐技術綜述J.廣西節(jié)能，2002(2):17.何相助，陳彩東，曹柏林.高