工业锅炉改流化床锅炉

工业锅炉改流化床锅炉我国燃煤工业锅炉的燃烧方式以层燃为主，蒸发量≥1t/h的锅炉，主要采用链条炉排，分段不连续调风；蒸发量≤1t/h的锅炉，基本上为固定炉排，自然通风。

一. 旧燃煤工业锅炉状况1）热效率低，一般估计我国工业锅炉热效率比发达国家低15%-20%，作为我国工业锅炉主体的层燃炉平均热效率只有60%左右，有的还不到50%，锅炉实际运行效率要比设计效率或鉴定效率低10%-15%。

2）设备整体技术水平低。

主要表现在：A.运行调节智能化程度低，燃烧过程不能实现自动检测，自动调节，特别是1t/h以下小型燃煤锅炉，加煤，调风，除渣，给水排污等过程调节完全凭司炉工经验手工操作。

B.节能，环保技术落后，包括燃烧与换热，水处理，除尘脱硫，余热回收和灰渣综合利用，电器设备变频技术的应用等方面都比发达国家有很大差距。

3）运行管理水平低，设备完好率低，未经培训和无证上岗的现象比较普遍。

这些锅炉均要烧优质煤，对煤种的适应性差。

而我国燃煤供应目前仍是卖方市场，一般都是直接供应原煤，没有根据煤质及粒度情况进行加工分类，用户难以做到按需购买，且煤质多变，造成运行调整困难，机械不完全燃烧增加，热效率下降。

一.工业锅炉改流化床锅炉的发展我国锅炉改造工作有较长的历史和曲折的道路。

70年代未期以前，锅炉改造以提高出力为主。

进入80年代以后，特别是国家对锅炉节能提出严格要求后，锅炉改造的目的就转移到提高锅炉热效率方面。

经改造后的锅炉取得了较明显的节能效果和较好的经济效益。

我国发展流化床锅炉大致分为改造旧锅炉，研制新锅炉，发展循环流化床锅炉三个发展阶段，而随着我国流化床燃烧技术的发展，将工业锅炉改造成流化床锅炉的技术也在发展，将鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉中的先进技术应用到锅炉改造中。

对工业锅炉改造，除满足能烧劣质燃料外，还要求实现高效、低污染燃烧。

对于 6.5t／h、10t ／h的链条炉改流化床锅炉希望达到70％—75％的热效率。

对于20t／h以上链条炉改流化床锅炉，热效率—般应达到80％以上。

对于燃用高硫煤时，应进行炉内脱硫，脱硫效率应达到85％以上。

二. 工业锅炉改流化床锅炉应注意的几个问题1．根据燃用煤种选择燃烧方式不同地区的锅炉要根据各单位的具体情况，确定燃用的主导煤种，不向的燃烧方式对燃用煤种有不同的要求，煤粉锅炉和链条锅炉只能烧发热量和挥发分较高的优质煤。

对于无烟煤屑、高硫煤、造气炉渣、链条炉渣、煤矸石等燃料，只有流化床锅炉才能稳定燃烧，应首选这种燃烧方式。

2. 应根据锅炉容量大小选择鼓泡流化床燃烧或循环流化床燃烧对于不同容量的锅炉，选择不同炉型的一般做法是：(1)对于10t／h或10t／h以下的锅炉，采用鼓泡流化床锅炉还是可取的，采用鼓泡流化床燃烧或加简单的飞灰回燃可能是最佳选择。

10t／h或10t／h以下锅炉汽包标高较低，往往是双汽包，真正按循环流化床锅炉改装设计比较困难。

按鼓泡流化床燃烧改装工作量小，投资省，操作方便，对煤的破碎系统没有循环流化床锅炉那样要求严格，能保证达到设计蒸汽参数和蒸发量。

(2)对于20 t/h、35t／h的锅炉采用循环流化床燃烧，采期低倍率飞灰循环。

在密相区适当加埋管受热面，实现大小粒子叠加的流化床燃烧，在锅炉安全稳定运行和经济性方面都是很有竞争力的。

(3)对于65t／h、75t／h的锅炉采用循环流化床燃烧，密相区带埋管或不带埋管均是可取的，可随煤质特性和筛分特性而定。

如果燃用发热量较低的燃料，煤破碎后粗粒产份额较高，在燃烧时自爆性又较差的煤时，在密相区加埋管可能会稳妥一些。

(4)对于130t／h、220t／h锅炉以不带埋管的循环流化床为好，但对煤的筛分特性应有严格的要求，除要求煤粒在0~8mm之间外，还要求煤的平均粒径应在2.5~3.0mm为好。

3. 应结合我国国情尽量吸收、应用我国流化床燃烧发展中的成功经验，发展适应我国国情的循环流化床锅炉。

具有中国特色的循环流化床锅炉有以下特点：（1）采用宽筛分燃料(多为o~8mm)，简化燃料制备系统，燃烧室由下部的大粒子床(为鼓泡床或湍流床)和上部的小粒子床(为夹带床或循环床)组成。

（2）采用较低的流化速度和适中的循环倍率，减少能量消耗，减轻磨损。

（3）采用独特的飞灰分离装置。

我们开发了很有特色的、高效低阻力的中温下排气旋风分离器、中温多管旋流分离器和低温旋风分离器，对改工业锅炉为流化床锅炉都是很适宜的。

（4）利用我国在鼓泡流化床锅炉上的成功经验，在小容量循环流化床锅炉密相区内适当布置埋管受热面。

4．设计、选择高效、低阻力的分离器是保证循环流化床锅炉达到设计蒸汽参数、蒸发量和高燃烧效率的关键在工业锅炉改流化床燃烧时，如果选择循环流化床燃烧时，首先要考虑用什么型式的高效低阻力飞灰分离器，然后要考虑这种分离器在被改造的锅炉中是否好布置。

飞灰分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一。

它的性能直接影响到锅炉的安全和经济运行。

分离器的结构形式与布置决定了锅炉的整体布置，成为区别循环流化床锅炉技术流派的重要标志之—。

5．在选用流化床锅炉时一定要配备与其相适应的燃料破碎系统，使燃料的平均粒径符合该锅炉的要求燃料的筛分特性和粒度分布，对锅炉的稳定运行、飞灰的循环倍率，锅炉蒸发量，锅炉燃烧效率都有直接影响。

对于工业锅炉改造成流化床锅炉，最重要的是保证3mm 以下的颗粒占60％~70％左右。

6.锅炉改造的具体原则锅炉改造时，为了减少改造工作量、节约钢材和减少投资，应尽可能利用原有厂房和钢架结构，尽可能少变动尾部受热面。

改造后的蒸发量不能提高太多，以免尾部受热面的烟气流速太高、造成受热面磨损。

尽量不动或少动受压元件。

遵从以上原则能达到改造工程安全可靠、投资少、周期短的目的。

7．精心选取设计参数和受热面的合理匹配流化床锅炉的设计包括：锅炉的整体布置：布风系统的设计；各受热面的布置；锅炉热力计算；烟风道的阻力计算；受压元件的强度计算；绘制施工图及辅助设备的选择等。

在设计过程中，特别要注意精心选择各参数，如循环倍率、燃烧份额、各段烟气流速、—、二次风比率等以及各部分受热面的合理匹配。

三. 工业锅炉改流化床锅炉的设计参数选取及某些部件结构1. 布风装置及小孔风速布风装置是流化床锅炉的关键组成部分．流态化的建立，流化质量的好坏，燃烧工况稳定与否，以及床的传热等都与布风装置的结构合理性关系极大。

目前我国主要有两种型式，鼓泡流化床锅炉大多采用普通风帽型，循环流化床锅炉多数采用水冷风室、水冷布风板。

在锅炉改造时，采用风帽型布风装置，容易施工，安全可靠，投资也少许多。

从风帽小孔喷出空气速度称为小孔风速，是布风装置设计的一个主要参数。

小孔风速应根据燃煤特性及床料颗粒特性、负荷调节范围和风机电耗等全面考虑选择。

对于颗粒为0~10mm的燃煤,一般选取小孔风速为35~40m/s。

对于颗粒为0~8mm的燃煤，小孔风速为30~35m/s。

燃煤真实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状态下烟气的空床流速，也称操作流速。

它是流化床锅炉的重要特性参数。

早期国外的循环床锅炉．采用高达8~12m/s的流化速度。

随着高流化速度带来了磨损与能耗急剧增大等问题，因此目前逐渐降至5~5.5m/s左右。

如Lurqi型、Pyroflow 型循环床锅炉的流化速度为5~5.5m/s，Circofluid型的流化速度布风板区为4.5m/s，稀相区为3.5m／s.3.循环倍率循环倍率定义为单位时间内锅炉循环物料量与煤耗量之比。

是表征循环物料量大小(相对量)的无因次参数。

循环倍率的高低与锅炉的燃烧、传热、污染控制和负荷调节等密切相关，是极其重要的设计参数。

其值的选取直接影响到炉型的选择、锅炉的整体布置、受热面的吸热分配与磨损、锅炉自身的能耗等。

影响循环倍率的主要因素有：燃煤和石灰石尺寸及其粒度分布、流化速度和分离器效率等。

粒子平均粒径小、流化速度高、分离器效率高时，可以实现较高的循环倍率。

在循环床锅炉发展的初期，循环倍率都很高，为60~90以上。

随着循环流化床锅炉的发展，目前已呈减小趋势，一般为10~40左右。

目前，Lurgi型和Pyroflow型锅炉的循环倍率较高，为25~40，而Circofluid型锅炉则采用较低的循环倍率，为10~20.我国的循环流化床锅炉大多燃用宽筛分的劣质煤,锅炉容量目前也较小，大多采用较低的循环倍率，通常在20以下。

对35~65t／h链条锅炉改循环流化床锅炉，循环倍率也只选取5~10；对6.5~20t/h 链条锅炉改鼓泡流化床加飞灰回燃(飞灰循环)，循环倍率选0.5~5。

很明显，循环倍率越高，颗粒再循环燃烧的次数越多，炭粒的燃尽度越高，锅炉燃烧效率越高。

但理论计算和实践均表明：即使对于难燃煤种，循环倍率为8~10已可实现不低于98％的燃烧效率。

而循环倍率再增大，对燃烧效率的提高并不明显。

因此，从燃烧角度而言，选用8~10的循环倍率就可以了。

4. 流化床床温和炉膛出口烟气温度流化床床温的选定应根据燃烧的稳定性，运行的安全性和经济性，以及环境保护等方面的要求考虑。

从燃烧和传热方面来说，床温高有利于强化燃烧和传热，可提高锅炉燃烧效率。

但床温高受到灰的变形温度的限制。

一般炭粒表面的温度比床温高100~200℃．所以床温耍比灰的变形温度低150~250℃才能安全运行。

床温选取的低限应受焦炭着火温度的限制。

焦炭的着火温度为800℃左右，故不能低于800℃，否则会因燃烧不稳定而熄火。

若燃烧的煤种含硫量较高，需要加入石灰石进行炉内脱硫时，则最佳脱硫温度为870℃左右。

所以，考虑到燃烧和脱硫，根据煤种不同，床温一般取为850~900℃。

对于链条锅炉改流化床锅炉，烧无烟煤、造气炉渣、链条炉渣和不需进行脱硫时床温一般选950℃为宜。

燃烧室出口烟气温度应以大于焦炭的着火温度(800℃)为好。

上限也应受到灰熔点的限制。

出口烟温选取的原则和具体数值与床温的选取相同。

一般选定在900℃左右为好。

较高的炉膛出口烟温也可增加过热器的传热、节省昂贵的金属。

不过．受热面的总金属耗量不见得能节省，可能还要增加。

因为要提高悬浮段的温度，就一定要在悬浮段少布置或不布置受热面，这就必须增加对流受热面。

由于炉内的放热系数要比对流受热面的放热系数高许多，故对流受热面就要大大增加。

所以，炉膛出口温度也不宜太高。

对于链条锅炉，尤其是10t／h及10t／h以下的链条锅炉改流化床锅炉，采用高温、低速的悬浮段是提高该流化床锅炉燃烧效率的重要措施。

一方面改造后的流化床锅炉一般要烧挥发分低的劣质燃料，高温有利于燃尽。

另一方面流化床的高温也不过在900~950℃范围内，比原链条锅炉炉膛出口温度还低，不会增加尾部对流受热面的负担。

5．一、二次风比和燃烧份额不同型式的循环流化床锅炉，其设计工况不同，一次风比率为30％~70％，煤在浓相区的燃烧份额也为30％~70％。