對(duì)于75T/H容量以下的中小型流化床鍋爐采用帶飛循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。
發(fā)展高效、低污染燃燒技術(shù),節(jié)約能源,保護(hù)大氣環(huán)境是世界各國(guó)共同關(guān)注的重大課題。利用當(dāng)?shù)孛杭傲淤|(zhì)煤亦是擺在我父科技工作者面前的重要任務(wù)。我國(guó)南方各省低揮發(fā)份的無(wú)煙煤,劣質(zhì)煤,石煤等儲(chǔ)量較大,如何就地利用這些燃料,發(fā)展坑口電廠及農(nóng)村小火電亦得引起重視,為了有效地利用這些燃料,我們廠與華中理工大學(xué)燃燒理論教研室共同開(kāi)發(fā)了“循環(huán)流化床鍋爐”系列產(chǎn)品。
我國(guó)自六十年代以來(lái)研制了常規(guī)的流化床鍋爐,現(xiàn)已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),但常規(guī)流休床鍋爐存在著燃燒效率低,脫硫劑利用率不高,受熱面磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。而循環(huán)流化床鍋爐是在流化床鍋爐的基礎(chǔ)上,采用了飛灰再循環(huán)燃燒,保持了原有流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性強(qiáng),傳熱效果好,負(fù)荷調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn),克服了燃燒效率低,石灰石消耗量大等缺點(diǎn)。目前大家普遍認(rèn)為:對(duì)于75T/H容量以下的流化床鍋爐采用帶飛灰循環(huán)燃燒的常規(guī)流化床鍋爐是較佳方案。
根據(jù)床層的壓力降隨截面氣流速度的變化特性曲線(見(jiàn)圖1),可以判斷其流化狀態(tài)。燃燒鍋爐可分為定床(層燃鍋爐)、鼓泡床循環(huán)鍋爐循環(huán)床鍋爐(快速循環(huán)床)和煤粉鍋爐。本文將介紹鼓泡床循環(huán)燃燒鍋爐:
一、循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展中存在的一些問(wèn)題及其剖析:
1. 從國(guó)內(nèi)目前已運(yùn)行的些循環(huán)流化床鍋爐看遇到的主要問(wèn)題如下:
1)鍋爐蒸發(fā)量不到設(shè)計(jì)的額定值;
2)高溫分離器和物料返送器內(nèi)結(jié)焦;
3)耐火材料和受熱面磨損;
4)鍋爐排煙溫度偏高。
2.上述四點(diǎn)主要問(wèn)題中最根本的問(wèn)題是鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值,分析其鍋爐出力不足有如下一些原因: 流化速度低,飛灰循環(huán)流量不夠。另外,飛灰分離裝置效率不高,亦致使床內(nèi)粒子循環(huán)流量不夠。所以實(shí)際運(yùn)行的傳熱效果與設(shè)計(jì)計(jì)算中的傳熱系數(shù)值偏移較大。
1)濃相床與懸浮段受熱面布置不洽當(dāng)或有矛盾,特別是在燒劣質(zhì)煤時(shí),濃相床內(nèi)沒(méi)有布置熱面不足時(shí),鍋爐負(fù)荷高時(shí)則床內(nèi)超溫,這無(wú)形中限制了鍋爐負(fù)荷的提高。
2)煤的篩分范圍過(guò)寬;在濃相床,稀相床內(nèi)燃燒份額;一二次比風(fēng)例的選取與設(shè)計(jì)的傳熱系數(shù)值不協(xié)調(diào)等,亦是造成鍋爐出力不足的原因之一。
3)輔機(jī)的選取如鼓風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)流量,壓頭選擇不當(dāng)也將影響鍋爐出力。
4)解決循環(huán)流化床鍋爐蒸發(fā)量不足問(wèn)題,要對(duì)具體情況作具體分析,一般可采取以下幾個(gè)措施:
5)增加床內(nèi)受熱面
6)減少煤的篩分范圍
7)若是床內(nèi)粒子循環(huán)流量小,則可提高飛灰回收裝置的效率:或?qū)㈠仩t尾部過(guò)濾灰投入再循環(huán)燃燒:或從系統(tǒng)外補(bǔ)充細(xì)灰等。
8)確產(chǎn)因鼓風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)選擇不當(dāng),則要更換壓頭,容量大些的風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)選用大一些的風(fēng)機(jī),對(duì)試運(yùn)行時(shí)調(diào)整是有利的。
二、發(fā)展低循環(huán)倍率流化床鍋爐符合我國(guó)國(guó)情:
我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐大多采用寬篩分的燃料,沒(méi)有外部流化床(即熱交換器),而是一個(gè)細(xì)粒子夾帶床(稀相床)疊加在一個(gè)粗粒子濃相床上。多采用低循環(huán)倍率燃燒,設(shè)計(jì)時(shí)只要鍋爐整體設(shè)計(jì)得當(dāng),低循環(huán)倍率流化床鍋爐是能夠保證有較高的燃燒效率的。
1.損失與燃煤細(xì)粒度含量有關(guān):
我國(guó)流化床鍋爐燃煤粒度大多為0-10MM的篩分范圍,用機(jī)械破碎,振動(dòng)篩篩分制成,其中小于0.5MM的細(xì)粒煤約占25-30%有時(shí)甚至超過(guò)30%。煤在床層燃燒時(shí),會(huì)發(fā)生爆裂相互碰撞和磨擦等,將使小顆粒增多,所以當(dāng)運(yùn)行的速度一定時(shí)粒子帶出量亦增多q4損失主要與帶出床層的粒子含碳量有關(guān),對(duì)于常規(guī)流化床鍋爐,其燃燒率低,主要原因中飛灰量大,飛灰含碳量高,一般小型工業(yè)流化用流化床鍋爐其飛灰含碳量達(dá)15-25%,有的高達(dá)30-40%,引起q4損失增大。華中理工大學(xué)做了大量試驗(yàn),整理出固體末完作燃燒損失與不同燃煤細(xì)粒含量之間的關(guān)系如圖.
2.飛灰的循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的影響:
美國(guó)通用原子能公司和田納西州流域委員會(huì)在試驗(yàn)臺(tái)上研究了灰再循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的改善。如圖3所示,直線1表示采用旋風(fēng)子除塵器時(shí)飛灰再循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的影響。從直線2表示采用旋風(fēng)子加過(guò)濾灰再循環(huán)時(shí),隨環(huán)倍率對(duì)燃燒的影響。圖中還可看出,旋風(fēng)子和過(guò)濾除塵聯(lián)合再循環(huán)可獲得99%以上的燃燒效率。
3.煤種變化時(shí),飛灰再循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的影響:
荷蘭TWEMTE工業(yè)大學(xué)在試驗(yàn)裝置上研究了煤種不同時(shí)飛灰再循環(huán)位率與燃燒效率的關(guān)系,如圖4所示,從圖在看出對(duì)不同煤種飛灰循環(huán)倍率的變化對(duì)燃燒效率的影響是不同的。當(dāng)飛灰循環(huán)倍率大于3以后,對(duì)不同煤種,對(duì)有些煤如美國(guó)的費(fèi)吉尼亞著了,對(duì)提高燃燒效率的影響不顯著了。4.床溫變化時(shí),飛灰再循環(huán)對(duì)效率的影響:
床溫對(duì)燃燒效率的影響,要比過(guò)量空氣的影響重要得多。當(dāng)床溫從750℃增到900℃時(shí),對(duì)試驗(yàn)的四種煤(除開(kāi)德國(guó)褐煤)采用飛灰再循環(huán)燃燒效率都有明顯提高。圖5表示了比利時(shí)煤的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)工況為:燃煤平均粒徑為6.8MM過(guò)量空氣系數(shù)為18%。綜上所述我們認(rèn)為對(duì)不同煤種,采用低循環(huán)倍率的流化床燃燒技術(shù),其鍋爐的燃燒效率能達(dá)到95-98%。
三、我們廠循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn):
1. 特點(diǎn):1)在常規(guī)流化床基礎(chǔ)上,采用中溫下排氣飛灰分離裝置,低倍率循環(huán)流化床燃燒技術(shù);
2. 鍋爐本體為“II”型布置;
3. 單鍋筒自然循環(huán)水冷系統(tǒng);
4. 掃 爐膛采用重型爐墻結(jié)構(gòu),懸浮段四壁布置水冷壁。
5. 沸騰段設(shè)計(jì)有溢流口和冷渣口。
2.中溫下排氣旋風(fēng)分離裝置:
此飛灰分離裝置布置在過(guò)熱器后,水平煙道與尾部煙道連接處的轉(zhuǎn)向室,這樣保持了鍋爐本體的“II”型布置,使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊。過(guò)熱器后煙溫-650℃故為中溫分離器,其體積小,保溫材料可以薄些,重量輕,啟動(dòng)時(shí)間可縮短,旋風(fēng)分離器芯管材料亦易解決。
中溫下排氣旋風(fēng)分離器根據(jù)華中理工大學(xué)冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)果,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,高分離效率,低阻力損失等特點(diǎn),用于循環(huán)流化床鍋爐的初級(jí) .