典型循环流化床锅炉的设计特点

典型循环流化床锅炉的设计特点
一、主要型式循环流化床锅炉的设计特点
1 . Lurgi 型循环流化床锅炉
德国鲁奇公司在冶金化工方面有多年使用流化床技术的经验，20世纪70年代末期建立了循环流化床试验台，并进行了高灰分煤的燃烧试验，取得了良好结果，是世界上最早开发循环流化床锅炉的公司之一，并在循环流化床锅炉研究和设计上处于领先地位。Lurgl 型循 循环流化床锅炉设备及系统 环流化床锅炉技术的主要特点是：
(l）采用了外置流化床热交换器（EHE ) ，将一部分蒸发受热面或过热、再热受热面布置其中。这一方面使得锅炉受热面的布置有了更多的灵活性，非常有利于锅炉的大型化；另外，由于流化床热交换器可以设计成双室，分别布置过热器和再热器，通过两个室的控制灰量可调节过热器汽温和再热器汽温，将热交换后的“冷”物料送回炉膛可控制炉温，有利于提高循环流化床锅炉的燃料适应性；再者，将热炉膛作为燃料燃烧的场所，仅在上部布置少量的受热面，炉膛温度通过改变锅炉物料中“冷”、“热”两种物料的比例，使炉膛温度维持在850士（10-20 ）℃，这对脱硫非常有利。
( 2 ）采用高温旋风分离器，其分离器的寿命可保证2-3 年；而循环物料的返回量由高温旋风分离器下方的高温送灰器控制，可以调节床温和外置流化床热交换器的传热。
( 3 ）采用较高的流化速度和物料循环倍率，炉内气固两相混合密度大，燃烧室内静压较高，负荷调节比为3:1或4:1，负荷变化率为（4％-5%) B-MCR/min ，虽然炉子启动较慢，但在低负荷工况下具有明显优势。

(4）大型锅炉的燃烧室下部不再是收缩成锥体而是设计成分叉腿（Pants leg）形式，即炉膛下部分成两个密相床，与其上部稀相区呈分叉形布置，目的是克服大容量循环流化床锅炉中二次风穿透深度受限的问题。美国德克萨斯（Texas）州罗伯逊( Robertson）的瓦科（Waco）电站，安装了德州一新墨西哥州电力公司（TNP）的两台150MW循环流化床锅炉，锅炉主要设计参该沪为单炉膛，水冷壁高度为30m，截面尺寸宽度为12.5m，深度为10.2m ，炉膛下部设计成分叉形；给煤点仅四个。炉膛温度一般为850℃，占总风量60％的一次风从水冷式风箱送人，二次风分两级在不同高度送人；密相床流化风速为5m/s，喷人二次风后炉膛土部风速为6m/s ；炉膛出口布置有四个高温旋风分离器，左右各二。每个分离器下部的立管都装有机械式送灰器（锥形机械阀）．根据负荷的需要自动调节循环灰流量分配。一部分灰直接返回炉膛，另一部分灰则进人外置式热交换器；外置式热交换器共四个，两个布置过热器，两个布置再热器，灰在其中冷却后再返回炉膛。
受热面工质吸热量分配比例为：①给水加热及蒸发吸热：燃烧室60%，流化床换热器20%，省煤器20%。② 过热吸热：流化床换热器40% ，对流过热器60％。③再热吸热：流化床换热器50% ，对流再热器50%.
    锅炉正常运行，给煤经两级破碎后入炉，两级破碎机均为逆式环锤破碎机.第一级将煤由人厂时的0-150mm破碎成O-40mm；第二级破碎机进一步破碎到O-6mm ，其中小于800m的占50％。
2 . Pyroflow 型循环流化床锅炉
芬兰奥斯龙（Ahl 从rom ）公司也是世界上发展循环流化床锅炉最早的公司之一。1977 年建造第一台热功率为1 . SMW 的半工业试验装置，1978 年在皮拉瓦（Pihlova 》 纸板厂建造了第一台热功率为32MW 的循环流化床锅炉，于1979 年4 月投运。自此，公司开始生产Py roflow 型循环流化床锅炉（参见图1 一4 ）。20 世纪80 年代末生产的4 IOt / h 循环流化床锅沪，在我国的内江工程中中标。它发展此种锅炉的目的是在于减少大气污染，能使用普通娜料甚至可以使用常规锅炉不能使用的燃料。
     2、Pyroflow 型循环流化床锅炉的技术特点是：
( ”锅炉结构系统比其他形式的循环流化床锅炉简单，总占地面积减少。
(2）采用两级燃烧，炉底送人一次风，密相区上方送人二次风，一次风率为40%-70%，通过调节炉内的一、二次风的比例进行床温控制和过热汽温调节，床温可在800-1000℃之间调节。
(3）燃烧室内放置n 管构成的过热器．
(4）采用高温旋风分离器，旋风分离器和Lurgl 型相似，壳体为不冷却的钢结构，内有一层耐火材料和一层隔热材料，里面一层为耐高温耐磨材料，外层隔热材料与护板用拉钩装置相连，以防脱落。分离下来的循环物料用U 型送灰器直接送回燃烧室，循环物料的平均粒径为150-300m。
(5)通过添加石灰石或其他物料可燃用多种燃料，从挥发分基本为零的石油焦到灰分超过65%的油页岩，以及无烟煤煤屑、废木材、泥煤、褐煤、石煤、工业废料等均可燃用；

(6）通过改变炉膛下部密相区内固体物料的储藏量和参与循环物料量的比例，也就是改变炉膛内各区域的固气比，从而改变各区域传热系数的方法来调节锅炉负荷的变化，其负荷调节比为3:1 或4:1 ，调节速率在升负荷时为4% B-MCR/min，降负荷时为6%B-MCR/min.
    以芬兰SEVD 电站为例，锅炉主要参数。炉膛下部耐火层砌成倒锥形，以保证其流化速度和稳定燃烧；上部截面为6.5mX 20m ，水冷壁高度为30m。炉膛中部放置由几管组成的过热器受热面。炉膛出口与三个直径为6.7m 的旋风分离器相连．锅炉有6个给该型锅炉的主要问题是二级过热器制造．工艺难度较大，稍有缺陷，很易磨损．另外，旋风分离器筒体垂直部分耐火砖曾经脱落，后改用异形砖钩，问题得以缓解。
3.FW 型汽冷却式高温旋风分离器循环流化床锅炉
美国福斯特，惠勒公司在20世纪70年代研制开发鼓泡流化床燃烧技术，80年代发展循环流化床技术.福斯特·惠勒公司FW 型循环流化床锅炉技术有如下特点：
( l）炉膛上下截面基本一致，床内平均颗粒粒径为300-400m ，炉膛出口烟气夹带扬析到炉膛上部的粒径为150-250m ，炉膛出口烟气携带固体颗粒浓度为4-7kg/kg .

(2）炉膛下部为密相区，分级送风，二次风从过渡区送入，以SO₂、NO₂和CO 排放较低．
(3）布风板采用水冷壁延伸做成的水冷布风板，上面布置定向大口径单孔或多孔风帽。

(4）采用床下热烟气发生器（风道燃烧器）点火，启动速度比绝热旋风筒的循环流化床锅炉快得多，从10h缩短到4h即可．
(5）采用汽冷却式高温圆形旋风分离器，由膜式壁组成的旋风简用过热器内的蒸汽冷却。汽冷旋风简制造投资成本加大，但使用可行性高，运行维修费用低。
(6）在带再热器超高压大容量锅炉飞灰回送系统上设置整体式再循环外置流化床热交换器（INTREX )，其中布置有再热器受热面，将高温分离下来的循环灰在该低速流化床中进一步冷却，然后回送到炉膛下部，调节床温。这样不仅能通过采用控制回灰温度和回灰量的手段来调节负荷，而且结构紧凑。正如第四章第四节所述，INTREX 是与炉膛下部紧紧相连的，比外置流化床热交换器（EHE）更利于紧凑布置 ，操作方便简单。用于紧凑式循环流化床锅炉（采用方形分离器）的整体式再循环外置流化床热交换器(INTREX）结构布置示意图，其布置方式为“下流式”。
FW 型循环流化床锅炉具有很高的可靠性。钟如，1990年l月在美国宾夕法尼亚州的蒙特卡默（MtCarmel）投产的一台循环流化床锅炉，蒸汽流量为474t/ h，压力为6.4MPa , 温度为488℃ ，燃用含灰量高达65%-70%的煤歼石（其发热最仅为5800kJ／kg），在燃用如此高灰分的研石时仍能达到94.5％的利用率。该炉原煤最大粒径为150mm．燃料系统为二级破碎，第一级采用可逆式环锤碎煤机，破碎后粒径为O 一50 ? ，第二级采用棒式破碎机，出料粒径1 ～以下的达到70-%- 80%，为锅炉运行提供了可靠保证。
带有INTREX 热交换器的两台110MW 循环流化床锅炉于1 992年在美国路易斯安那州的西湖（Wesdake ）电站投运，燃料为石油焦。锅炉主要参数见表。该技术已经在日本和中国得到了应用。