循环流化床锅炉运用发展.docVIP

循环流化床锅炉的运用和发展 循环流化床锅炉是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。因其具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点，在当今日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下，在国内外得到了迅速的发展，并已商品化，正在向大型化发展。 我国是产煤大国，也是用煤大国，一次能源结构中，煤炭占70％左右，优中质煤、劣质煤均丰富。全国煤产量的25％是含硫量超过2％的高硫煤。优质煤集中在华北、西北，劣质煤多分布在中南、西南地区。目前积存下来的煤矸石达14亿吨，并以每年6千到7千万吨的数量增加。与此同时，因煤燃烧每年有87％的SO2和67％NOx排入大气，造成严重的环境污染。因此发展高效、低污染的清洁燃烧技术是当今社会持续发展的必然要求。 1.1、独特的燃烧机理 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。流化理论用于燃烧始于上世fg20年代，40年代以后主要用于石油化工和冶金工业。 流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒(一般为8mm)而置于布风板上，其厚度约在350。500mm左右，空气则通过布风板由下向上吹送。当空气以较低的气流速度通过料层时，煤粒在布风板上静止不动，料层厚度不变，这一阶段称为固定床。这正是煤在层燃炉中的状态，气流的 推力小于煤粒重力，气流穿过煤粒间隙，煤粒之间无相对运动。当气流速度增大并达到某一较高值时，气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，煤粒开始飘浮移动，料层高度略有增长。如气流速度继续增大，煤粒间的空隙加大，料层膨胀增高，所有的煤粒、灰渣纷乱混杂，上下翻腾不已，颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于沸腾 状态的料床，称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。当风速继续增大并超过一定限度时，稳定的沸腾工况就被破坏，颗粒将全部随气流飞走。物料的这种运动形式叫做气力输送，这正是煤粉在煤粉炉中随气流悬浮燃烧的情景。 1.2、锅炉热效率较高 由于循环床内气固间有强烈的炉内循环扰动，强化了炉内传热和传质过程，使刚进入床内的新鲜燃料颗粒在瞬间即被加热到炉膛温度(～850℃)，并且燃烧和传热过程沿炉膛高度基本可在恒温下进行，因而延长了燃烧反应时间。燃料通过分离器多次循环回到炉内，更延长了颗粒的停留和反应时间，减少了固体不完全燃烧损失，从而使循 环床锅炉可以达到88～95％的燃烧效率，可与煤粉锅炉相媲美。 1.3、运行稳定，操作简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于10mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。循环流化床锅炉燃料系统的转动设备少，主要有给煤机、冷渣器和风机，较煤粉炉省去了复杂的制粉、送粉等系统设备，较链条炉省去了故障频繁的炉排部分，给燃烧系统稳定运行创造了条件。 90年代循环流化床在国内应用初期，由于研究、设计、制造、安装、运行等各方面经验的缺乏，其应用中的确存在着连续运行时间短、出力不够、点火难、磨损严重、易结焦、辅机故障率高等许多问题，但经过十多年各方面不断完善化工作，不仅可以保证连续运行时间高于4000h，对有经验的设计、制造、安装和运行单位而言其他问题也已克服。只要保证不间断的给煤，保持炉膛膛压稳定，控制好炉膛温度，在30～100%B MCR的负荷下连续稳定运行不成问题。 1.4、燃料适应性广，对煤炭供应市场波动有较强的适应性 在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1～3％，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的干分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。循环流化床锅炉具有很高的燃烧热强度，其截面热负荷为4～6MWe／m2，是链条炉的2～6倍，其炉膛容积热负荷为1.5～2MWe／m3，是煤粉炉的8～11倍，因此它几乎可以燃烧在煤粉炉或链条炉中难以点燃和燃尽的贫煤、无烟煤、煤矸石等一切种类的燃料，并达到很高的热效率，这对于燃用当地劣质燃料、应对煤炭供应紧张形势有重要意义。分宜国产首台410t／h具有自主知识产权的循环流化床锅燃用当地劣质煤，热值在1200～2100kJ／kg之间大幅波动，但循环流化床锅炉始终基本稳定运行，其优越性非常明显。而链条炉、煤粉炉由于煤种变化较大，不是达不到出力，就是频繁发生灭火、结焦等故障。