高低混合流速循环流化床锅炉.docx

高低混合流速循环流化床锅炉高低混合流速循环流化床锅炉简介1.1、原理高低混合流速循环流化床，即流化床下部为低速床，上部为高流速，三回程，两级分离，两级回送（见图）1.2、一般优点循环流化床锅炉具有煤种适应性广、热效率高、NOx排放低、实现炉内脱硫等特点，更重要的是可以燃用煤砰石、炉渣、垃圾等，其炉渣、飞灰能做水泥的掺合料，做到资源综合利用1.3、特点1、下部磨损严重的密相区为低速床，所以磨损大为减轻2、上部为高流速，流速大，携带能力强，分离效率高3、炉内隔为三个流程，烟气流程长，高温燃烧时间长4、高温分离器为全膜式壁，使用寿命长、免维修5、中温分离器为多管分离器，积木结构，维修更换方便6、由于两级分离、两级回送，热效率高，一般大于85%,飞灰含碳量低，一般在7%以下，最低可达3%7、炉内膜式壁隔墙采用挂砖结构，悬浮段燃烧温度、蒸发受热面、负荷、过热蒸汽温度调节方便8、布风板面积比高速循环流化床大，比低速循环流化床小给煤、点火方便，易于锅炉大型化9、埋管面积比普通低速床小，埋管间距大、布置位置高，所以磨损轻、使用寿命长10、锅炉高度与煤粉炉、链条炉基本相同，汽包布置低旧锅炉改造时，汽包、钢架、厂房可都保持不变，投资少，改造工期短。

1.4、锅炉技术参数蒸发量t/h4-66-1010-2020-3535-6565-110110-150蒸汽压力MPa1.251.251.252.453.823.82蒸汽温度C饱和饱和饱和400450450设计热效率%838484868788飞灰含碳量%<13<12<11<10<9<8炉渣含碳量%222222排烟温度%170170165160155150负荷调节范围40%-110%J用户确定设计煤种按用户要求单独设计（烟煤、无烟煤、煤砰石、果渣、茶渣、垃圾等）烟气黑度小于林格曼1级单邻简古假温会离速孺环流化床锈炉现路筒高低温■念洗速挪膝燃化床锅妒2.高速床、低速床、高低混合流速循环流化床锅炉性能对比序号项目单位高速床低速床高低混合流速流速床1炉内烟气流速m/s大于5小于3.5上部大于5下部小于3.52热效率%大于86小于82大于863炉渣含碳量%25小于2小于24飞灰含碳量%小于7大于15小于75循环倍率次121523676煤种适应性Kcal/kg1000—6000煤的含灰量小1000650010006500对含灰量无要求于20%寸，循环量不够，出对含灰量无要求力难以保证7原煤中1mn的细颗粒大于1）高温分离器内易结焦难以同高速流化床一样1）高温分离器内不结焦50卯寸稳定运行2）飞灰含碳量有一定影响2）飞灰含碳量明显上升3）燃用细颗粒煤时飞灰含碳量要明显低于高速床8锅炉原始排放浓度g/Nm3大于15大于15小于149送引风机装机容量（自耗KW/t汽151810131013量）10高温分离器寿命小时小于2.5万小于2.5万与锅炉同寿命11两级分离器总价万元1.5AA0.8A12埋管寿命小时无埋管小于8000大于1200013水冷壁临界部寿命小时小于2.5万大于6万大于6万14汽包中心高度假设煤粉炉为H米米1.21.3HHH15炉膛的面积假设煤粉炉为Fm2m20.6FF1.21.3F16烟气在炉内有效停留时间>800C以上停留时间秒3445671718理论上最大容量制约大型化的制约点t/h10002000高温分离器难以大型化1301）布风板面积大给煤难布置2）埋管长钢度不够易变形180同低速床一样19负荷调节范围%35100601105011020将煤粉煤改为循环流环床锅粉炉总造价万元1.31.6A1.11.2A21将煤粉炉改为循环流化床总工期天1.31.6NN1.11.2N3.1 3.高、低混合流速循环流化床技术改造方案概述：采用高、低混合流速循环流化床技术对现抛煤机炉进行改造，用流化床燃烧方式代替目前的层燃燃烧，可从根本上改变能耗高，环保差的状况。

湖南省节能设计公司与清华大学合作开发的高、低混合流速循环流化床技术在重庆彭水火电厂35t/h、湖南辰溪县火电厂35t/h、链钢热电厂1,炉35t/h、怀化电厂35t/h链条炉进行改造，效果相当显著，均达到了前述技术经济指标3.2 技术路线循环流化床锅炉遍布世界各地，经过多年的发展，形成了结构各异、形式多样的许多的炉型其基本环节和工作过程可以概述为：在燃烧室中存有一定量的处于流化状态的底料加热，着火燃烧，较大的煤粒在燃烧室内“流化”燃烧，较小的煤粒被烟气夹带出流化床密相区，在燃烧室上部悬浮燃烧，同时对水冷壁放热被夹带出燃烧室的一部分细颗粒通过分离器后被收集下来，由返料器送回炉膛循环再燃，烟气则进入尾部受热面完成换热过程，最后经除尘器的净化由烟囱排向大气，燃料经过反复循环燃烧，使锅炉燃烧效率得到大幅度提高，由于燃烧温度被控制在900C左右，炉内温度场很均匀，为添加石灰石脱硫提供了良好的条件为使循环流化床燃烧技术易于在常规锅炉改造上应用，锅炉结构改动少并简单可靠，改造采用我们长期实践中开发成功的高、低混合流速循环流化床燃烧技术即高速床与低速床相结合，三回程、两级分离回送，第一级采用免维修高温分离器，布置在炉膛出口，目的是既能作为燃烬室使烟气中的碳粒子继续燃烧，又能分离颗粒较大的物料，它们通常占总量的70%以上，从而能够保证锅炉大负荷下稳定、高效率燃烧；第二级采用新型多管旋风中温分离器，布置在对流管之后，目的是进一步提高锅炉的燃烧效率。

3.3燃烧原理炉内下部主床密相区采用适当的低流化速度，为低速床，燃煤进入炉内与高温床料，迅速混合并着火燃烧，炉膛上部采用高速床结构，夹带能力强，将2mm左右以下颗料燃料带出炉膛，进入高温分离器燃烬段继续燃烧，经过惯性分离，大于0.5mm的颗粒，进入沉降槽，经过高温回送阀进入炉内燃烬，未在一级分离中分离出的细粒颗料通过过热器、对流管，进入中温分离器，二级分离后，通过U型回送阀再送入炉内燃烬烟气从炉膛到高温分离器至过热器之前，温度均在850C-1000C之间和一般循环流化床锅炉相比，燃烧路径长，燃烧时间长，高、低混合流速不能分离的颗粒在这段过程中已被充分燃烬，因此，飞灰含碳量极低，小于或等于7%,燃烧效率很高，达百分之九十七以上3.4 分离系统选型各种分离系统对比分离系统是循环流化床锅炉中最核心的部件，决定了整个锅炉的能耗水平，当今国内外循环流化床燃烧技术发展迅猛，已形成了多种流派按目前国内已被采用于旧炉改造的分离循环系统来看，计有:（1）高温旋风分离器（通常为单级分离循环系统）其特点是分离器入口烟温较高（850C）分离效率较高含尘气流在分离器内的停留时间较长，因此，称为单级分离循环，分离循环的燃烧效率高。

但旋风高温分离器均存在体积较大、用于改造旧炉存在原锅炉房的位置尺寸是受限制的常用的旋风高温分离器的使用寿命太短，旧炉改造一般不采用2）中温分离器通常单级中温分离器位于水平烟道过热器后与省煤器前的烟气转向室内其入口烟温一般为500C左右，分离器型式有槽钢、百叶窗等惯性分离器及立式旋风下排气分离器等此型分离器循环系统的主要特色是入口烟温低、体积小及分离器本身结构材质易处理但也存在两个方面的问题：一是高浓度含灰气流经过过热器，导致过热器易磨损；二是由于布置分离器的位置受限或本身就是惯性分离器，分离效率低，再加循环灰温度低，飞灰需吸热升温后才能燃烧等因素而导致循环燃烧效率不高，因而整个锅炉的效率不高（据统计国内中温分离循环流化床锅炉的热效率一般小于78%）o我们的中温分离器为多管旋风分离器，结构合理、分离效率高、阻力低、不堵塞布置在高温省煤器之后，中温分离灰与高温分离灰相混合，混合后温度在800C以上，易着火、燃烬3）高、低混合流速循环系统为克服中温分离循环系统的不足而出现了高、低混合流速循环系统其主要特色是在炉膛出口处增设结构简单惯性分离器（长槽钢型或百叶窗型）作为一级分离器，分离粗颗粒以减轻其后的过热器的磨损及第二级分离器的负担，第二级分离器通常位于过热器后或高温省煤器后。

分离器型式通常有下排气立式旋风分离器或内置多管旋风于分离器，也有用内置百叶窗加外置小立式旋风分离器此种系统目前存在的主要问题是：第一级惯性分离器需用高级耐磨耐热钢等制成，价格昂贵（一般35t/h炉约近40万元），且存在磨损寿命问题日后总需定期更换，增大了维护成本内置百叶窗加外置小立式旋风分离器除系统较复杂外，其实际分高效率也受限制而一般内置多管旋风干分离器（花瓣叶片型）用户反映极易培灰需经常停炉捅灰等等影响长期连续安全稳定运行据以上分析及结合锅炉房现场实际状况我们得出总的意见如下：（1）单级高温立式旋风分离器系统虽有循环燃烧效率高及仅需改造炉膛部分（炉膛出口以后可保持原封不动）改造工作量小等优点，但现场尺寸位置存在一定困难（水冷旋涡内循环床系统虽可布置得下，但位置仍稍嫌紧张，尚欠理想）2）由于煤种要考虑到能燃烧本地煤，单级中温分离系统无法保证必需（足够高）的燃烧效率与锅炉热效率以及过热器使用寿命3）高、低混合流速循环系统如能解决第一级分离器的价格昂贵与长期磨损寿命问题及第二级分离器的分离效率与培灰问题则比较理想3.4.1 合理的分离系统确定依据我们曾用高温U形惯性分离器对一一20t/h及35t/h链条炉进行改造的经验，这样的U形分离器与炉膛的匹配十分紧凑合理。

也根本不需任何耐高温的耐磨金属材料，维修工作量小，长期运行十分安全可靠，它既能起到一般惯性分离器分离粗粒子的作用，同时也具有高温旋风分离器对要求一次通过即能燃尽的细粒子（高、低混合流速器均不能分离下来的）的燃尽作用因此，决定采用U形惯性分离作为第一级分离器（见方案图）为保证足够高的分离效率，第二级分离器采用多管旋风子分离器，为免堵灰采用不易堵灰型叶片3.5 回送系统的选型目前，国内众多的高温返料器存在两大难题一是灰道内结焦，运行时间不长；二是灰位无法控制，容易造成烟气短路，回送不了第一级高温回送用结构紧凑的多孔壁式单自流阀，在灰道内进行了特殊的结构处理，使灰道容易结焦灰位过高，容易造成灰道结焦，灰位过低，容易造成烟气短路，不能回送，如何控制灰位，也是循环流化床锅炉的一大技术难题我们采用模糊数学的观点，利用温度控制的方法，即在试运行阶段，由灰道的温度，标出对应的灰位的高度，在实际运行中，只要控制灰道中的温度即可控制灰位的高度了第二级中温回送采用常用的U型阀3.6 炉膛设计炉膛采用底部低流化速度，炉膛上部高流速相结合设计，底部低流化速度有利于埋管及炉膛防磨，上部高流速有利于烟气夹带进入高温分离器分离后充分燃烧。