| [行业技术]工业循环流化床锅炉的发展 |
| 更新时间：2014-05-18 发布：www.1024sj.com |
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1 前言
轮回流化床燃烧技术具有对燃料顺应性广、燃烧效率高、情况污染少、负荷调理范围年夜和灰渣综合哄骗等点，在工汽锅领域获得了很好的成长。近几年来开发了一些好的炉型。除燃煤工轮回流化床汽锅之外，燃烧各类固体烧毁物的轮回流化床汽锅和对旧汽锅的改造均获得了很快的成长。在工轮回流化床汽锅的成长中，今朝尚存在的问题是：提高分手器的效率；解决好汽锅受热面、耐火层、分手器和风帽磨损及准确设计煤的筛分、破碎系统和合理选择筛分、破碎装备。
2 典型炉型
2.1 饱和蒸气轮回流化床汽锅
2.1.1 前置分手器轮回流化床汽锅
图1所示为华中科技年夜学与武汉天元汽锅有限责任公司配合开发的低参数10t/h轮回流化床汽锅。
图1 10t/h轮回流化床汽锅
1－风箱 2－燃烧室 3－旋风分手器 4－送灰器5－对流管束6－省煤器
汽锅有以下特点：
l燃烧室为全膜式水冷壁结构；
l布风板焊在膜式水冷壁上；
l高温旋风分手器安插在燃烧室前面；
l分级燃烧。
汽锅点为：
l高温分手器前置安插，汽锅汽水系统简单，汽锅结构紧凑；
l高温旋风分手器分手效率高。
2.1.2 卧式旋风筒轮回流化床汽锅
图2所示为清华年夜学与梧州汽锅厂开发的低参数轮回流化床汽锅。
汽锅的主要特点：
l卧式水冷旋风分手器与汽锅本体整装；
l浓相床内安插有埋管。
汽锅点为：
l结构紧凑，金属消耗小；
l汽锅能到达设计蒸发，并有超负荷能力。
图2 卧式旋风筒轮回流化床汽锅
1－主旋风燃烧室2－燃烧室出口3－燃烧室
2.1.3 开封汽锅厂10t/h轮回流化床汽锅
图3所示为中国科学院与开封汽锅厂开发的低参数10t/h轮回流化床汽锅。
汽锅的特点：
l高温旋风分手器安插在燃烧室左侧；
l燃烧室浓相床内无受热面。
汽锅的点：
l汽锅结构紧凑；
l旋风分手器分手效率高。
图310t/h轮回流化床汽锅
2.1.4 两级分手轮回流化床汽锅
图4为华中科技年夜学与武汉天元汽锅有限责任公司开发的低参数轮回流化床汽锅示意图。
图4 两级分手轮回流化床汽锅
1－落灰腔一级分手器2－返料器3－旋风分手器
4－埋管5－燃烧室6－对流管束7－省煤器
汽锅的特点：
l采用了落灰腔槽型分手器与低温旋风分手器两级分手器；
l浓相床内有埋管。
汽锅的点：
l两级分手器分手效率高；
l负荷调理范围年夜。
2.2 下排气旋风分手器中参数轮回流化床汽锅
图5所示为华中科技年夜学与武汉天元汽锅有限责任公司开发的中参数下排气旋风分手器35t/h轮回流化床汽锅。
汽锅的特点：
l采用了下排气中温旋风分手器；
l浓相床内有埋管；
l光管水冷壁，重型炉墙。
图5 下排气旋风分手器轮回流化床汽锅
1－风箱2－浓相床3－埋管受热面4－稀相床5－高温过热器6－低温过热器
7－下排气旋风分手器8－省煤器9－空气预热器10－送灰器
汽锅有以下点：
l汽锅呈典型的“Π”型安插，结构紧凑；
l汽锅负荷调理范围年夜；
l该炉型对改造“Π”型燃煤、燃油汽锅成为轮回流化床汽锅非凡适合。
2.3 全膜式壁轮回流化床汽锅
2.3.1 下排气旋风分手器轮回流化床汽锅
图6所示为华中科技年夜学与武汉天元汽锅有限责任公司开发的75t/h下排气旋风分手器轮回流化床汽锅。
图6 下排气旋风分手器轮回流化床汽锅
1－布风系统2－炉膛3－高温过热器4－低温过热器5－下排气旋风分手器
6－省煤器7－空气预热器8－流化密封送灰器9－给煤装配
汽锅的主要特点：
l采用了下排气旋风分手器，将水平*道与尾部*道毗连，形成典型的“Π”型安插；
l燃烧室为全膜式水冷壁，轻型炉墙结构。
汽锅点有：
l汽锅呈典型的“Π”型安插，结构紧凑；
l中温灰分手轮回燃烧，返料系统不结渣；
l便于年夜型化。
2.3.2 异型水冷分手器轮回流化床汽锅
图7所示为清华年夜学与四川汽锅厂开发的异型水冷分手器轮回流化床汽锅。
图7 75t/h异型水冷分手器轮回流化床汽锅
1－炉膛2－异型水冷分手器
汽锅特点：
l异型水冷分手器与汽锅本体水冷系统整装一体，结构紧凑（汽锅为三排柱支吊构）；
l燃烧室为全膜式水冷壁，轻型炉墙结构。
汽锅点：
l汽锅结构紧凑，占地面积小；
l便于年夜型化。
2.4 日本多轮回流化床汽锅
图8所示为日本股份有限公司荏原建造所开发的多轮回流化床汽锅。
图8 日本多轮回流化床汽锅
1－床内主轮回2－床内第二轮回3－飞灰回燃4－埋管受热面
5－轮回空气6－受热面7－除尘器8－流化空气9－给煤
汽锅特点：
l采用不平均配风，浓相床内形成3个轮回燃烧区，个是主燃烧区的轮回燃烧，
第二个、第三个是主燃烧区与两侧热交换区之间的轮回燃烧；
l床外中温分手轮回燃烧。
汽锅点以下：
l床内、床外粒子轮回燃烧相连系，汽锅高度较低；
l泡床与轮回床相连系，泡床内埋管磨损轻。
3 烧固体烧毁物的轮回流化床汽锅
固体烧毁物包括各类工生产进程发生的固体烧毁物，如洗煤进程发生的煤矸石和洗煤泥；城市发生的垃圾和污泥；森林工和木材加工工发生的树皮、废木头、木屑等；农生产和加工进程中发生的各类农废物，如稻杆、麦杆、谷壳等；制糖工发生的甘蔗渣；石油工发生的石油焦；煤气生产进程中发生的造气炉渣和链条汽锅发生的炉渣。这些固体烧毁物的热值、水份、挥发物和灰份相差很年夜，含的有害物资也各不不异，用常规焚烧处置有坚苦。从燃烧和情况两方面斟酌，轮回流化床燃烧是处置这些固体烧毁物适合的技术，近些年来在列国获得了迅速的成长，成为轮回流化床汽锅成长标的目的。
3.1 燃烧煤矸石的流化床3.2烧洗煤泥的轮回流化床汽锅
由浙江年夜学开发的兖州35t/h烧洗煤泥的常规流化床汽锅和东潭75t/h烧洗煤泥的轮回流化床汽锅已有几个5年的运行历史，缔造了很好的经济效益、社会效益和情况效益。由法国GECAlstomSteinIndustrie汽锅公司生产的367t/h烧洗煤泥浆的轮回流化床汽锅于1990年投运，1992年获得了电力杂志授予的电厂奖，至今已运行10余年。该汽锅为年夜型电站轮回流化床汽锅烧洗煤泥浆，在上树立了样板。
3.2 美国F&W烧垃圾轮回流化床汽锅
美国F&W汽锅公司为芝加哥南部Robbins村焚烧城市垃圾装配提供了2台轮回流化床汽锅。每台汽锅日处置垃圾600t，生产蒸气104t/h，蒸气压力为6.18MPa，温度为443℃。该汽锅为对流管束全膜式水冷壁轮回流化床汽锅。汽锅的成功运行证实轮回流化床汽锅烧垃圾与常规汽锅堆烧垃圾相比，汽锅效率提高了10个百分点，污染物排放削减了1/3。
3.3 烧木头的F&WIntrex型轮回流化床汽锅
今年5月在美国佛罗里达召开的第17届流化床燃烧会议上F&W汽锅公司介绍了他们新的烧木头的轮回流化床汽锅。该汽锅有Intrex流化床热交换器。汽锅末级过热器和再热器安插在Intrex内，避免了烧木头而带来的高温侵蚀。该公司110t/h、120t/h、55t/h烧矿井废木头的轮回流化床汽锅划分于1996、1999和2002年在芬兰投进运行。
3.4 甘蔗渣与煤混烧的轮回流化床汽锅
广西节能技术研究设计院与华中科技年夜学合作于2001年将广西露塘糖厂一台25t/h煤粉汽锅改造成35t/h甘蔗渣与煤混烧的轮回流化床汽锅。混烧比为60％的煤配40％的甘蔗渣。汽锅炉型采用有埋管的下排气旋风分手器轮回流化床汽锅（见图5）。煤主要在浓相床内燃烧，甘蔗渣主要在稀相床内燃烧。床下温度为930℃－980℃，燃烧室出口温度为680℃－720℃。汽锅燃烧稳定，燃烧效果好。飞灰含碳为15％左右。床渣含碳为0.7％左右。
3.5 烧造气炉渣和链条汽锅炉渣的轮回流化床汽锅
炉渣含碳25％左右，在轮回流化床汽锅中与煤混烧能生产蒸气发电和供热。华中科技年夜学与武汉天元汽锅有限责任公司开发的35t/h带埋管下排气旋风分手器轮回流化床汽锅（见图5）在焦作化工总厂烧炉渣与煤的夹杂燃料，燃料配比为50％对50％。汽锅负荷足，调理范围年夜，热效率达82％左右，取得了很好的经济效益和情况效益。
3.6 烧石油焦轮回流化床汽锅
石油焦是炼油厂的副产物，它的热值高，灰份低，硫份高，采用常规燃烧方式很难哄骗。轮回流化床汽锅对燃料顺应性非凡好，加石灰石能实现燃烧进程脱硫，是燃烧石油焦生产蒸气发电的理想装备。美国F&W汽锅公司生产的蒸发为374t/h，Intrex形式的轮回流化床汽锅在Nisco已运行了11年，取得了使人知足的功效。我国澄海炼油厂引进了F&W公司生产的2台220t/h纯烧石油焦的轮回流化床汽锅，今朝运行稳定，能到达设计参数，取得了很好的经济效益。
今年5月在美国佛罗里达17届流化床燃烧会议上，研究者介绍了轮回流化床汽锅烧石油焦的实验，成效十分使人鼓舞。个实验是在中国苏州2台250t/h，设计燃料为*煤的轮回流化床汽锅上进行。做了掺烧和纯烧石油焦的实验。实验成效指出：掺烧情况下汽锅热效率能到达92％～93％，纯烧石油焦时，汽锅热效率能到达94.1％；掺烧情况下脱硫效率能到达85％；纯烧石油焦时，脱硫效率能到达91％。第二个实验是2001年在法国普诺看斯250MWe轮回流化床汽锅上进行。做了掺烧30％、50％和100％高硫石油焦的实验。实验成效指出：掺烧石油焦时，飞灰含碳为3％～7％，燃烧效果好；SO2排放能到达环保要求；烧焦100天之内没有发生床料成团现象，5个月以后发生了轮回回路床料成团梗塞现象。
4 旧燃煤、燃油工汽锅改轮回流化床汽锅
仅中国燃煤、燃油工汽锅近50万台。燃煤工汽锅热效率低，对年夜气污染严重。燃油工汽锅油价高，生产成本高。由于上述缘由，用轮回流化床燃烧技术改造这些旧工汽锅已成为流化床燃烧技术的成长标的目的，有重年夜的经济效益、社会效益和情况效益。
4.1 35t/h燃油汽锅和煤粉汽锅改轮回流化床汽锅
35t/h燃油汽锅和煤粉汽锅是典型的“Π”型安插汽锅。从图5看出用带埋管的下排气旋风分手器轮回流化床汽锅炉型来改造此类旧汽锅是十分适合的。汽锅本体主要改造措施以下：
l将原汽锅冷灰斗往除，燃烧室下部加埋管受热面和布风装配；
l在水平*道与尾部*道联接处加装下排气旋风分手器；
l加装送灰器；
l燃烧室、过热器、省煤器和空预器受热面作适当调整；
l汽锅钢架、根蒂根基、汽包中心标高不变。
4.2 75t/h煤粉汽锅改轮回流化床汽锅
75t/h煤粉汽锅与35t/h煤粉汽锅一样为典型的“Π”型安插汽锅。从图6看出：用带下排气旋风分手器全膜式壁75t/h轮回流化床汽锅炉型用来改造煤粉汽锅，改造工作小，成本低，是适合的炉型。
汽锅本体主要改造措施：
l燃烧室改成全膜式水冷壁轻型炉墙结构；
l加装水冷布风装配和风室；
l在汽锅换向室加装下排气旋风分手器；
l加飞灰回送装配。
4.3 带对流管束的汽锅改轮回流化床汽锅
由于对流管束占据空间，加年夜了尾部*道与炉膛之间的距离，这给汽锅改造中分手器形式的选择带来了限制。
此类汽锅的改造可接纳图9所示的上排气高温旋风分手器方案。
图9 对流管束汽锅改轮回流化床汽锅
汽锅本体主要改造措施：
l炉膛两侧加高温上排气旋风分手器；
l加飞灰回送装配；
l撤除原炉排，燃烧室下部加埋管和布风装配；
l汽锅本体各部受热面作适当调整。
5 工轮回流化床汽锅成长中存在的问题
如上所述，工轮回流化床汽锅炉型，烧固体烧毁物和用轮回流化床燃烧技术改造旧汽锅三方面近些年来获得了迅速的成长，可是它的成长中尚存在的问题以下：
（１）提高分手器的分手效率。中小型工轮回流化床汽锅曩昔常采用分歧形式的惯性分手器，结构比力紧凑，但分手效率低；另外，中小型工轮回流化床汽锅燃烧室高度有限，一次经由过程燃烧室的细粒子燃烧不完全。上述两个缘由是造成汽锅燃烧效率低、飞灰含碳高和汽锅达不到设计蒸发、对流受热面磨损的主要缘由。多年来的实践证实：中小型工轮回流化床汽锅分手器的选择中，仍是选用各类形式的旋风筒分手器为好。是以，化旋风分手器的结构和各部门的尺寸是提高分手器效率的要害。
（２）工用轮回流化床汽锅受热面（埋管、过热器、省煤器）磨损，耐火层磨损，分手器磨损和风帽磨损是当前存在的普遍问题，增强防磨措施，选用好的防磨材料，延长汽锅一个年夜修期的时间是工轮回流化床汽锅平安、经济运行中要解决的重要问题。
（３）煤的制备系统设计和装备选择问题。合理的煤粒尺寸及散布是影响轮回流化床汽锅平安、经济运行的重要身分。一些汽锅达不到设计蒸发、磨损严重、飞灰含碳高均与该问题相联系关系。采用转动筛和还击式破碎机的一次筛分破碎系统能较好的解决中、小型汽锅煤的破碎问题。
参考文献：
[1]刘德昌主编.流化床燃烧技术的工运用，1999年，中国电力出书社
[2]刘德昌，陈汉平主编.汽锅改造技术，2001年，中国电力出书社
[3]FrangPallteretal,PetcokeCo－FiringinaPowerFluidCFBC－BoilerOriginallyDesignedforCoal－EffectsonOperation,EfficiencyandDesulfurization,,2003,Florida,
[4]ThterryleGueveletal,FuelFlexibilityandPetroleumCokeCombustionatProvence250MWCFB,
,,
[5]MattiA.Hiltunenetal,GreenEnergyFromWoodBasedFuelsUsingFosterWheelerCFBBoilers,
,2003,Florida, |
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