工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐

1、工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐我國燃煤工業(yè)鍋爐的燃燒方式以層燃為主，蒸發(fā)量1t/h的鍋爐，主要采用鏈條爐排，分段不連續(xù)調(diào)風(fēng)；蒸發(fā)量1t/h的鍋爐，基本上為固定爐排，自然通風(fēng)。一. 舊燃煤工業(yè)鍋爐狀況1） 熱效率低，一般估計(jì)我國工業(yè)鍋爐熱效率比發(fā)達(dá)國家低15%-20%，作為我國工業(yè)鍋爐主體的層燃爐平均熱效率只有60%左右，有的還不到50%，鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率要比設(shè)計(jì)效率或鑒定效率低10%-15%。2） 設(shè)備整體技術(shù)水平低。主要表現(xiàn)在：A.運(yùn)行調(diào)節(jié)智能化程度低，燃燒過程不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)，特別是1t/h以下小型燃煤鍋爐，加煤，調(diào)風(fēng)，除渣，給水排污等過程調(diào)節(jié)完全憑司爐工經(jīng)驗(yàn)手工操作。B.節(jié)能，環(huán)保技術(shù)落

2、后，包括燃燒與換熱，水處理，除塵脫硫，余熱回收和灰渣綜合利用，電器設(shè)備變頻技術(shù)的應(yīng)用等方面都比發(fā)達(dá)國家有很大差距。3） 運(yùn)行管理水平低，設(shè)備完好率低，未經(jīng)培訓(xùn)和無證上崗的現(xiàn)象比較普遍。這些鍋爐均要燒優(yōu)質(zhì)煤，對(duì)煤種的適應(yīng)性差。而我國燃煤供應(yīng)目前仍是賣方市場(chǎng)，一般都是直接供應(yīng)原煤，沒有根據(jù)煤質(zhì)及粒度情況進(jìn)行加工分類，用戶難以做到按需購買，且煤質(zhì)多變，造成運(yùn)行調(diào)整困難，機(jī)械不完全燃燒增加，熱效率下降。一. 工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐的發(fā)展我國鍋爐改造工作有較長的歷史和曲折的道路。70年代未期以前，鍋爐改造以提高出力為主。進(jìn)入80年代以后，特別是國家對(duì)鍋爐節(jié)能提出嚴(yán)格要求后，鍋爐改造的目的就轉(zhuǎn)移到提高鍋爐熱

3、效率方面。經(jīng)改造后的鍋爐取得了較明顯的節(jié)能效果和較好的經(jīng)濟(jì)效益。 我國發(fā)展流化床鍋爐大致分為改造舊鍋爐，研制新鍋爐，發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐三個(gè)發(fā)展階段，而隨著我國流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展，將工業(yè)鍋爐改造成流化床鍋爐的技術(shù)也在發(fā)展，將鼓泡流化床鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐中的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到鍋爐改造中。對(duì)工業(yè)鍋爐改造，除滿足能燒劣質(zhì)燃料外，還要求實(shí)現(xiàn)高效、低污染燃燒。對(duì)于6.5th、10th的鏈條爐改流化床鍋爐希望達(dá)到7075的熱效率。對(duì)于20th以上鏈條爐改流化床鍋爐，熱效率般應(yīng)達(dá)到80以上。對(duì)于燃用高硫煤時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，脫硫效率應(yīng)達(dá)到85以上。二. 工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐應(yīng)注意的幾個(gè)問題1根據(jù)燃用煤種選擇燃

4、燒方式 不同地區(qū)的鍋爐要根據(jù)各單位的具體情況，確定燃用的主導(dǎo)煤種，不向的燃燒方式對(duì)燃用煤種有不同的要求，煤粉鍋爐和鏈條鍋爐只能燒發(fā)熱量和揮發(fā)分較高的優(yōu)質(zhì)煤。對(duì)于無煙煤屑、高硫煤、造氣爐渣、鏈條爐渣、煤矸石等燃料，只有流化床鍋爐才能穩(wěn)定燃燒，應(yīng)首選這種燃燒方式。2. 應(yīng)根據(jù)鍋爐容量大小選擇鼓泡流化床燃燒或循環(huán)流化床燃燒對(duì)于不同容量的鍋爐，選擇不同爐型的一般做法是： (1)對(duì)于10th或10th以下的鍋爐，采用鼓泡流化床鍋爐還是可取的，采用鼓泡流化床燃燒或加簡單的飛灰回燃可能是最佳選擇。10th或10th以下鍋爐汽包標(biāo)高較低，往往是雙汽包，真正按循環(huán)流化床鍋爐改裝設(shè)計(jì)比較困難。按鼓泡流化床燃燒改裝

5、工作量小，投資省，操作方便，對(duì)煤的破碎系統(tǒng)沒有循環(huán)流化床鍋爐那樣要求嚴(yán)格，能保證達(dá)到設(shè)計(jì)蒸汽參數(shù)和蒸發(fā)量。 (2)對(duì)于20 t/h、35th的鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒，采期低倍率飛灰循環(huán)。在密相區(qū)適當(dāng)加埋管受熱面，實(shí)現(xiàn)大小粒子疊加的流化床燃燒，在鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性方面都是很有競(jìng)爭力的。(3)對(duì)于65th、75th的鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒，密相區(qū)帶埋管或不帶埋管均是可取的，可隨煤質(zhì)特性和篩分特性而定。如果燃用發(fā)熱量較低的燃料，煤破碎后粗粒產(chǎn)份額較高，在燃燒時(shí)自爆性又較差的煤時(shí)，在密相區(qū)加埋管可能會(huì)穩(wěn)妥一些。 (4)對(duì)于130th、220th鍋爐以不帶埋管的循環(huán)流化床為好，但對(duì)煤的篩分特性應(yīng)有

6、嚴(yán)格的要求，除要求煤粒在08mm之間外，還要求煤的平均粒徑應(yīng)在2.53.0mm為好。3. 應(yīng)結(jié)合我國國情 盡量吸收、應(yīng)用我國流化床燃燒發(fā)展中的成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展適應(yīng)我國國情的循環(huán)流化床鍋爐。具有中國特色的循環(huán)流化床鍋爐有以下特點(diǎn)： （1）采用寬篩分燃料(多為o8mm)，簡化燃料制備系統(tǒng)，燃燒室由下部的大粒子床(為鼓泡床或湍流床)和上部的小粒子床(為夾帶床或循環(huán)床)組成。 （2）采用較低的流化速度和適中的循環(huán)倍率，減少能量消耗，減輕磨損。 （3）采用獨(dú)特的飛灰分離裝置。我們開發(fā)了很有特色的、高效低阻力的中溫下排氣旋風(fēng)分離器、中溫多管旋流分離器和低溫旋風(fēng)分離器，對(duì)改工業(yè)鍋爐為流化床鍋爐都是很適宜的。

7、（4）利用我國在鼓泡流化床鍋爐上的成功經(jīng)驗(yàn)，在小容量循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)內(nèi)適當(dāng)布置埋管受熱面。 4設(shè)計(jì)、選擇高效、低阻力的分離器是保證循環(huán)流化床鍋爐達(dá)到設(shè)計(jì)蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量和高燃燒效率的關(guān)鍵 在工業(yè)鍋爐改流化床燃燒時(shí)，如果選擇循環(huán)流化床燃燒時(shí)，首先要考慮用什么型式的高效低阻力飛灰分離器，然后要考慮這種分離器在被改造的鍋爐中是否好布置。飛灰分離器是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件之一。它的性能直接影響到鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。分離器的結(jié)構(gòu)形式與布置決定了鍋爐的整體布置，成為區(qū)別循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)流派的重要標(biāo)志之。 5在選用流化床鍋爐時(shí)一定要配備與其相適應(yīng)的燃料破碎系統(tǒng)，使燃料的平均粒徑符合該鍋爐的要求燃料

8、的篩分特性和粒度分布，對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行、飛灰的循環(huán)倍率，鍋爐蒸發(fā)量，鍋爐燃燒效率都有直接影響。對(duì)于工業(yè)鍋爐改造成流化床鍋爐，最重要的是保證3mm以下的顆粒占6070左右。 鍋爐改造時(shí)，為了減少改造工作量、節(jié)約鋼材和減少投資，應(yīng)盡可能利用原有廠房和鋼架結(jié)構(gòu)，盡可能少變動(dòng)尾部受熱面。改造后的蒸發(fā)量不能提高太多，以免尾部受熱面的煙氣流速太高、造成受熱面磨損。盡量不動(dòng)或少動(dòng)受壓元件。遵從以上原則能達(dá)到改造工程安全可靠、投資少、周期短的目的。 7精心選取設(shè)計(jì)參數(shù)和受熱面的合理匹配流化床鍋爐的設(shè)計(jì)包括：鍋爐的整體布置：布風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；各受熱面的布置；鍋爐熱力計(jì)算；煙風(fēng)道的阻力計(jì)算；受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算；繪制

9、施工圖及輔助設(shè)備的選擇等。在設(shè)計(jì)過程中，特別要注意精心選擇各參數(shù)，如循環(huán)倍率、燃燒份額、各段煙氣流速、二次風(fēng)比率等以及各部分受熱面的合理匹配。三. 工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)選取及某些部件結(jié)構(gòu)1. 布風(fēng)裝置及小孔風(fēng)速 布風(fēng)裝置是流化床鍋爐的關(guān)鍵組成部分流態(tài)化的建立，流化質(zhì)量的好壞，燃燒工況穩(wěn)定與否，以及床的傳熱等都與布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)合理性關(guān)系極大。目前我國主要有兩種型式，鼓泡流化床鍋爐大多采用普通風(fēng)帽型，循環(huán)流化床鍋爐多數(shù)采用水冷風(fēng)室、水冷布風(fēng)板。在鍋爐改造時(shí)，采用風(fēng)帽型布風(fēng)裝置，容易施工，安全可靠，投資也少許多。從風(fēng)帽小孔噴出空氣速度稱為小孔風(fēng)速，是布風(fēng)裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)主要參數(shù)。小孔風(fēng)速應(yīng)根

10、據(jù)燃煤特性及床料顆粒特性、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍和風(fēng)機(jī)電耗等全面考慮選擇。對(duì)于顆粒為010mm的燃煤, 一般選取小孔風(fēng)速為3540m/s。對(duì)于顆粒為08mm的燃煤，小孔風(fēng)速為3035m/s。燃煤真實(shí)密度大者速度取上限，密度小者取下限。2. 流化速度流化速度是流化床良好流化狀態(tài)下煙氣的空床流速，也稱操作流速。它是流化床鍋爐的重要特性參數(shù)。 早期國外的循環(huán)床鍋爐采用高達(dá)812m/s的流化速度。隨著高流化速度帶來了磨損與能耗急劇增大等問題，因此目前逐漸降至5左右。如Lurqi型、Pyroflow型循環(huán)床鍋爐的流化速度為55.5m/s，Circofluid型的流化速度布風(fēng)板區(qū)為4.5m/s，稀相區(qū)為3.5ms.

11、 循環(huán)倍率定義為單位時(shí)間內(nèi)鍋爐循環(huán)物料量與煤耗量之比。是表征循環(huán)物料量大小(相對(duì)量)的無因次參數(shù)。循環(huán)倍率的高低與鍋爐的燃燒、傳熱、污染控制和負(fù)荷調(diào)節(jié)等密切相關(guān)，是極其重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。其值的選取直接影響到爐型的選擇、鍋爐的整體布置、受熱面的吸熱分配與磨損、鍋爐自身的能耗等。 影響循環(huán)倍率的主要因素有：燃煤和石灰石尺寸及其粒度分布、流化速度和分離器效率等。粒子平均粒徑小、流化速度高、分離器效率高時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)較高的循環(huán)倍率。 在循環(huán)床鍋爐發(fā)展的初期，循環(huán)倍率都很高，為6090以上。隨著循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，目前已呈減小趨勢(shì)，一般為1040左右。目前，Lurgi型和Pyroflow型鍋爐的循環(huán)倍率較

12、高，為2540，而Circofluid型鍋爐則采用較低的循環(huán)倍率，為1020.我國的循環(huán)流化床鍋爐大多燃用寬篩分的劣質(zhì)煤,鍋爐容量目前也較小，大多采用較低的循環(huán)倍率，通常在20以下。對(duì)3565th鏈條鍋爐改循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)倍率也只選取510；對(duì)6.520t/h鏈條鍋爐改鼓泡流化床加飛灰回燃(飛灰循環(huán))，循環(huán)倍率選0.55。很明顯，循環(huán)倍率越高，顆粒再循環(huán)燃燒的次數(shù)越多，炭粒的燃盡度越高，鍋爐燃燒效率越高。但理論計(jì)算和實(shí)踐均表明：即使對(duì)于難燃煤種，循環(huán)倍率為810已可實(shí)現(xiàn)不低于98的燃燒效率。而循環(huán)倍率再增大，對(duì)燃燒效率的提高并不明顯。因此，從燃燒角度而言，選用810的循環(huán)倍率就可以了。4.

13、 流化床床溫和爐膛出口煙氣溫度 流化床床溫的選定應(yīng)根據(jù)燃燒的穩(wěn)定性，運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，以及環(huán)境保護(hù)等方面的要求考慮。從燃燒和傳熱方面來說，床溫高有利于強(qiáng)化燃燒和傳熱，可提高鍋爐燃燒效率。但床溫高受到灰的變形溫度的限制。一般炭粒表面的溫度比床溫高100200所以床溫耍比灰的變形溫度低150250才能安全運(yùn)行。床溫選取的低限應(yīng)受焦炭著火溫度的限制。焦炭的著火溫度為800左右，故不能低于800，否則會(huì)因燃燒不穩(wěn)定而熄火。若燃燒的煤種含硫量較高，需要加入石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫時(shí)，則最佳脫硫溫度為870左右。所以，考慮到燃燒和脫硫，根據(jù)煤種不同，床溫一般取為850900。對(duì)于鏈條鍋爐改流化床鍋爐，燒無煙

14、煤、造氣爐渣、鏈條爐渣和不需進(jìn)行脫硫時(shí)床溫一般選950為宜。 燃燒室出口煙氣溫度應(yīng)以大于焦炭的著火溫度(800)為好。上限也應(yīng)受到灰熔點(diǎn)的限制。出口煙溫選取的原則和具體數(shù)值與床溫的選取相同。一般選定在900左右為好。較高的爐膛出口煙溫也可增加過熱器的傳熱、節(jié)省昂貴的金屬。不過受熱面的總金屬耗量不見得能節(jié)省，可能還要增加。因?yàn)橐岣邞腋《蔚臏囟?，就一定要在懸浮段少布置或不布置受熱面，這就必須增加對(duì)流受熱面。由于爐內(nèi)的放熱系數(shù)要比對(duì)流受熱面的放熱系數(shù)高許多，故對(duì)流受熱面就要大大增加。所以，爐膛出口溫度也不宜太高。對(duì)于鏈條鍋爐，尤其是10th及10th以下的鏈條鍋爐改流化床鍋爐，采用高溫、低速的懸浮

15、段是提高該流化床鍋爐燃燒效率的重要措施。一方面改造后的流化床鍋爐一般要燒揮發(fā)分低的劣質(zhì)燃料，高溫有利于燃盡。另一方面流化床的高溫也不過在900950范圍內(nèi)，比原鏈條鍋爐爐膛出口溫度還低，不會(huì)增加尾部對(duì)流受熱面的負(fù)擔(dān)。5一、二次風(fēng)比和燃燒份額 不同型式的循環(huán)流化床鍋爐，其設(shè)計(jì)工況不同，一次風(fēng)比率為3070，煤在濃相區(qū)的燃燒份額也為3070。MSFD鍋爐，一次風(fēng)率一般為30。Lurgi型和Pyroflow型鍋爐一次風(fēng)率般為50。Circofluid型鍋爐一次風(fēng)率一般為60%.對(duì)于工業(yè)鍋爐改為流化床鍋爐，由于一般多燃用劣質(zhì)煤，其真實(shí)比重大，平均粒徑較大，主要在密相區(qū)放熱，因此其一次風(fēng)率、燃燒份額一般

16、取7080。一次風(fēng)率越大燃料在密相區(qū)內(nèi)燃燒份額也越高，這樣就需要有較多溫度較低的循環(huán)物料返回密相區(qū)，帶走燃料燃燒所釋放的熱量，以維持密相區(qū)的溫度。如果實(shí)際運(yùn)行中出于種種原因?qū)е卵h(huán)物料量不夠(如分離器分離效率不高，床料中細(xì)粒較少等)，就會(huì)造成密相區(qū)溫度過高，無法多加燃料鍋爐帶不上滿負(fù)荷。在將工業(yè)鍋爐改裝成循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡，在密相區(qū)需適量布置埋管受熱面。四. 工業(yè)鍋爐改流化床鍋爐舉例t/h鏈條鍋爐改鼓泡流化床鍋爐 某化肥廠SHL6.5-25鍋爐，是雙橫鍋筒水管式鏈條爐排鍋爐，需燃用優(yōu)質(zhì)煤，運(yùn)行中鏈條經(jīng)常卡死，鍋爐燃燒效率不高。為了安全、穩(wěn)定運(yùn)行，并能燃用無煙煤末和造氣爐渣，

17、故將該爐改造為鼓泡流化床鍋爐。要求： 改造后的鍋爐能穩(wěn)定燃燒無煙煤末并摻燒造氣爐渣 (發(fā)熱量14600kJ/kg以下)，鍋爐蒸汽參數(shù)與原爐不變，并略有超負(fù)荷運(yùn)行的能力，鍋爐熱效率達(dá)到75左右。主要改造技術(shù)措施： 1. 采用鼓泡流化床燃燒方式 將原爐鏈條爐排拆除，布置流化床鍋爐的布風(fēng)裝置。其布風(fēng)裝置由等壓風(fēng)室、布風(fēng)板和風(fēng)帽組成。布風(fēng)板面積為2.4，熱態(tài)流化速度3.6m/s，風(fēng)帽小孔速度38m/s.2. 擴(kuò)大懸浮段橫截面積 為了使細(xì)粒子在懸浮段燃盡，采用較大的懸浮段橫截面積，以降低懸浮段的煙速，延長細(xì)顆粒在懸浮段的停留時(shí)間，從而提高鍋爐的燃燒效率。如鏈條爐排鍋爐改流化床鍋爐時(shí)，把前墻向前擴(kuò)展了91

18、5mm，使懸浮段煙速降到13m/s。某廠20th鏈條鍋爐改流化床鍋爐，前墻向前擴(kuò)展了867mm，使懸浮段煙速降為16m/s。這些措施對(duì)提高鍋爐燃燒效率均收到了良好效果。3. 適當(dāng)減少懸浮段受熱面積，形成高溫懸浮段細(xì)炭粒燃燒在不同工況下，可分為動(dòng)力燃燒反應(yīng)區(qū)、擴(kuò)散燃燒反應(yīng)區(qū)和過渡燃燒反應(yīng)區(qū)。流化床鍋爐懸浮段內(nèi)炭粒的燃燒過程處于過渡燃燒反應(yīng)區(qū)，動(dòng)力因素和擴(kuò)散因素對(duì)燃燒速度均有重要影響。適當(dāng)提高溫度有利于燃燒過程向擴(kuò)散燃燒轉(zhuǎn)移，提高燃燒速度、強(qiáng)化燃燒過程。要提高懸浮段的溫度，必須在懸浮段內(nèi)少布置受熱面。4加U型分離、燃盡段和飛灰再燃 在懸浮段出口設(shè)置U形分離、燃盡段，使已逸出懸浮段的細(xì)粒在900的U形段得到進(jìn)一步燃燒。對(duì)于有條件的鍋爐，還可采用飛灰循環(huán)再燃燒，將從懸浮段出來的帶有一定含碳量的飛灰，經(jīng)U形段沉降分離，再送人爐膛燃燒。5適當(dāng)減少過熱器受熱面積 鏈條鍋爐改造為流化床鍋爐后煙氣中的含塵濃度增高，過熱器的傳熱系數(shù)相應(yīng)也提高了故改為流化床鍋爐后過熱器受熱面顯得過多。并且根據(jù)現(xiàn)有流化床熱力計(jì)算方法所算出的過熱器的傳熱系數(shù)比實(shí)際偏低較多。因此，要適當(dāng)減少過熱器