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循环流化床锅炉应用的探讨
http://www.31boiler.com 2015-12-28 13:43:11

  循环流化床锅炉(以下简称CFBB)是一种新型燃烧技术的锅炉,由于其燃烧适应性广,炉内直接脱硫脱硝,锅炉负荷调节比大,不易灭火,供汽稳定,灰渣综合利用效果好,锅炉热效率高而日益为热工界所瞩目。我国自80年代开发第1台CFBB以来,已有多家锅炉厂与科研单位、大专院校联合研制了不同蒸发量的CFBB且技术日益成熟,近年来,我国热电建设中广泛选用CFBB.随着CFBB燃烧技术的应用与发展,高速CFBB也暴露出一些缺陷,主要是流化速度高而引起受热面磨损严重,系统阻力大,自身能耗大,为保证细粒在炉内有一定的停留时间与布置一定的受热面,其炉体较高,初投资大等。解决锅炉节能问题,亦是进一步应用和发展流化床燃烧技术的关键。

  1循环倍率的选择在CFBB中,飞灰循环倍率(以下简称循环倍率)较高的情况下,可以提高燃烧效率,增强传热节灰在炉内又是发光的,因此,提高了循环倍率,也就提高了火焰黑度,从而提高了辐射传热效果。但是,增加循环倍率,将导致气灰流对炉墙、管材和气固分离器的严重磨损,提高气流阻力,增加鼓风机的电耗。鉴于此,国产CFBB的循环倍率一般均在25以下,但也不能过分地降低循环倍率,否则将失去CF-BB的特征和优势,破坏了CFBB的燃烧机制,甚至与鼓泡流化床(以下简称BFB)的燃烧机制相似。

  2风机的选择提高流化风速可强化CFBB的扰动,使氧气和煤粒混合均匀、激烈,有利于煤粒的燃烧,也减少燃烧室横截面及气灰流通道的横界面,同时有利于石灰石粉和硫氧化物的接触。但是过高的流化风速会导致流阻增大、磨损加重,增大电力消耗,然而过低的流化风速不能扬CFBB之长,使它退化为BFB锅炉。

  室外风经鼓风机送入一次空气预热器加热后进入风箱,作为一次风。室外风经二次风机送入二次空气预热器加热后进行炉膛。一般CFBB燃烧室二次风口以下的空间称作浓相区,这一空间为湍流床,它的动力来源是一次风,燃料大部分储存在此床区,燃料着火亦在此空间。燃烧室二次风口以上的空间称作稀相区,这一空间为快速流化床,它的动力来源是回料阀处的鼓风和燃烧室的二次风,燃料大部分燃烧和除硫反应在此进行。湍流床的风速应为3. 4,而快速流化床的风速应为7~13m4.烧(还原燃烧和氧化燃烧)因此,必须严格控制一、二次风的比例和风量。一次风应占总风量的60%左右,这样可以造成缺氧燃烧,有利于焦炭和⑴对NOx的还原。

  为保证最合理的流化风速获得稳定状态,鼓风机应是小风量,高压头的专用风机。风道设计时,一、二次风入口总管上应设有电动调节风门和测风装置,以便运行时随时调整风量大小,来适应煤种变化和负荷变化的需要,保证锅炉的稳定运行。

  对于引风机的选择由于飞灰份额较大,飞灰粒径较粗,对引风机叶片的磨损比较严重,为保证风机的稳定运行和提高使用寿命,应选用大型号、低转速、板式叶片引风机。

  3碎煤系统CFBB燃料的适用性比较广,针对不同的煤种,选择合适的燃料粒度和碎煤机,即可节约能耗又可提高锅炉燃烧稳定性。若燃用劣质煤(如煤矸石)或难以着火的煤种(无烟煤、贫煤等)煤粒粒径应尽量小一些(~6mm);如果燃用优质煤(如烟煤),或燃用易烧透的煤种(如煤泥、褐煤和油页岩等)煤粒粒径可大一些(0~13mm)为了降低电耗,碎煤时应先将煤筛分,只把不合格的大煤粒送入破碎机破碎,以减少碎煤量。

  4气固分离器的选择气固分离器是CFBB的关键设备,它直接影响到循环倍率、燃烧倍率、锅炉排烟原始含尘浓度和负荷调节性能等。分离器从分离原理方面分为三大类:①惯性分离器(百叶窗),其结构简单但分离效率低;②离心分离,即旋风分离器,其结构复杂分离效率高;③离心惯性相结合的分离器,由前两种分离器组合起来,发挥二者的优点。

  分离器的总分离率不应低于85%,它必须保证CFBB原始含尘浓度不超过15g/m3,否则,即使CFBB安装高效除尘器(除尘率为95%以上)也达不到国家排放标准,虽然安装两级高效除尘器,也能达到国家排放标准,但增加了大量投资。

  分离器按工作温度分为高温、中温、低温分离器。分离器设在高温区还是低温区各有利弊:设在炉膛出口的高温分离器对高倍率循环特别有利,且分离效率高达97.5%以上,运行可靠,烟气对过热防止高温复燃结焦等,造价较高;而设在过热器后的分离器,烟气温度降到600°C以下,可改善分离器的工作条件,这种分离器在设计和制造方面都比较容易,但对过热器、炉墙等的磨损比较严重。

  若设n为分离器的分离效率,R为循环倍率,由此可知,高循环倍率的CFBB需对分离器的分离效率要求高些,中、低循环倍率的CFBB,对分离器的分离效率要求低一些。因此,对于不易烧透的燃料,如无烟煤、贫煤等,或燃烧优质煤,如烟煤等,则应选择高分离效率的旋风分离器;如果燃烧易烧透的燃料,如泥煤、褐煤和油页岩等,或对于使用劣质燃料,如煤矸石等,则应考虑使用低循环倍率的分离器,即可选择较低分离效率的旋风分离器。这样,即可保证燃料的充分燃烧,又可减少不必要的物料循环,减小了对锅炉受热面的磨损,降低了锅炉能耗,提高了锅炉效率和使用寿命。

  5煤的脱硫燃烧含硫量比较高的煤,可以直接加石灰石等脱硫剂。加入炉内后,石灰石与二氧化硫接触机会较多,接触时间较长,对脱硫十分有利。当Ca/=1. 5~25时,加石灰石粉后,炉内脱硫效率为80%~90%.CFBB锅炉的燃烧温度为850°C左右,而此温度正是脱硫反应的最佳温度。石灰石粒径应在0~2mm,其中小于0. 1mm应不大于10%,粒径太大,脱硫反应不充分,颗粒扬析率低,不能起到循环物料的作用。

  循环流化床锅炉为我国燃烧技术节能及环保等做出了贡献,循环流化床燃烧技术本身就是一项发展中的技术需要不断完善和改进,尤其是在减少磨损、锅炉增容方面需进一步的探索研究,以满足社会的需要。该类循环流化床锅炉的推广,可以从根本上解决我国中小锅炉燃烧效率低、污染严重的问题。

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