循环流化床技术

循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处在沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充足接触燃烧的技术。

循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸取剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反映被脱除。为了提高吸取剂的运用率，将未反映的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环运用。钙硫比达成２～２．５左右时，脱硫率可达９０％以上。流化床燃烧方式的特点是：１．清洁燃烧，脱硫率可达８０％～９５％，NOx排放可减少５０％；２．燃料适应性强，特别适合中、低硫煤；３.燃烧效率高，可达９５％～９９％；４．负荷适应性好。负荷调节范围３０％～１００％。循环流化床锅炉重要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统涉及物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道涉及过热器、省煤器、空气预热器等几部分。循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，重要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，重要是增长燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气通过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，通过度离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。由于循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料通过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，并且尚有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，保证锅炉达成额定出力。循环流化床锅炉概述循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品。自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运营操作时不同于层燃炉和煤粉炉，假如运营中不能满足其对热工参数的特殊规定，极易酿成事故。而目前有关循环流化床锅炉操作运营方面的资料还较少，笔者根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，对循环流化床锅炉运营参数的控制与调整作了一下简述，希望能对锅炉运营人员有所启发。

1循环流化床锅炉总体结构

循环流化床锅炉重要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统涉及物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道涉及过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

2循环流化床锅炉燃烧及传热特性

循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，重要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，重要是增长燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气通过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，通过度离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。由于循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料通过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，并且尚有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，保证锅炉达成额定出力。

3循环流化床锅炉重要热工参数的控制与调整

3.1料层温度

料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运营的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运营过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦导致停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。在锅炉运营中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增长一次风量并减少返料量，使料层温度减少；如料层温度低于800℃时，应一方面检查是否有断煤现象，并适当增长给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一但料层温度低于700℃，应做压火解决，需待查明温度减少因素并排除后再启动。

3.2返料温度

返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。在锅炉运营中必须密切监视返料温度，温度过高有也许导致返料器内结焦，特别是在燃用较难燃的无烟煤时，由于存在燃料后燃的情况，温度控制不好极易发生结焦，运营时应控制返料温度最高不能超过1000℃。返料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节，如温度过高，可适当减少给煤量并加大返料风量，同时检查返料器有无堵塞，及时清除，保证返料器的通畅。

3.3料层差压

料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运营都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运营中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有也许引起流化不好导致炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。料层的厚度(即料层差压)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。用户在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排放底料开始和终止的基准点。

3.4炉膛差压

炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运营中应根据所带负荷的规定，来调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500-2023Pa之间。用户根据燃用煤种的灰份和粒度设定一个炉膛差压的上限和下限作为开始和终止循环物料排放的基准点。

循环流化床锅炉基本讲述循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。国际上这项技术在电站锅炉，工业锅炉和废弃物解决运用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦给规模的大型循环流化床锅炉发展。国内在这方面的研究、开发和应用也是方兴未艾，已有上百台循环流化床锅炉投入运营或正在制造之中，可以预见，未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。

现根据我国近几年来出版的关于循环流化床锅炉理论设计与运营中有关循环流化床锅炉的原理、特点、启动和运营等方面的情况介绍如下：

一、循环流化床锅炉的工作原理：

（一）流态化过程：当流体向上流动流过颗粒床层时，其运营状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增长到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而所有由流体的摩擦力所承托。此时对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触面维持它的空间位置。相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层面言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。

流化床类似流体的性质重要有以下几点

（1）在任一高度的静止近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。

（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；

（3）床内固体颗粒可以像流体同样从底部或侧面的孔口中排出；

（4）密度高于床层表观测的物体化床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；

（5）床内颗粒混合良好，颗粒均匀分散于床层中，称之为“散式”流态化。

因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。而一般的气、固体态化，气体并不均匀地流过颗粒床层。一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则被提成群体作湍流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，因此这种流态化称之为“聚式”流态化。煤的燃烧过程是一个气、固流态化过程。

二、循环流化床的原理和特点：

循环流化床在不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态也不同。随着气流速度的增长，固体颗粒分别呈现固体床、鼓泡流化床、湍流流化床和气力输送状态。循环流化床的上升阶段通常运营在快速流化床状态下，快速流化床流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体燃料被速度大于单颗燃料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，并且不断形成和解体，在这种流体状态下气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截平均气速。这种气、固运营方式中，存在较大的气、固两相速度差，即相对速度，循环流化床由快速流化床（上升段）气、固燃料分离装置和固体燃料回送装置所组成。

循环流化床的特点可纳如下：

（1）不再有鼓泡流化床那样的界面，固体颗粒充满整个上升段空间。

（2）有强力的燃料返混，颗粒团不断形成和解体，并向各个方面运营。

（3）颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关。

（4）运营流化速度为鼓泡流化床的2-3倍。

（5）床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化。

（6）颗粒横向混合良好。

（7）强烈的颗粒返混，颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个上升段内温度分布均匀。

（8）通过改变上升段内的存料量，燃料在床内的停留时间可在几分钟到数子时范围内调节。

（9）流化气体的整体性状呈塞状流。

（10）流化气体根据需要可在反映器的不同高度加入。

三、流化床燃料设备的重要类型：

流化床操作起初重要用在化工领域，自60年代开始，流化床被用于煤的燃料，并且不久成为三种重要燃料方式之一，即固定床燃料（层燃），流化床燃料和悬浮燃烧（煤粉燃烧）流化床燃烧过程的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展，目前流化床燃烧已成为流态化的重要应用领域之一，愈来愈得到人们的重视。

流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉，和循环流化床锅炉，按工作条件分又可分为常压和增压流化床锅炉，这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉，常压循环流化床锅炉，增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。

（四）循环流化床锅炉的特点：

（1）循环流化床锅炉的工作条件：项目数值项目数值温度（℃）850-950床层压降KPa11-12流化速度（m/s）4-6炉内颗粒浓度kg/m3150-600炉膛底部床料粒度（μm）100-70010-40炉膛上部床料密度（kg/m3）1800-2600Ca/s摩尔比1.5-4燃料粒度（mm）＜12壁面传210-250脱硫剂粒度（mm）1左右

（2）循环流化床锅炉的特点：循环流化床锅炉可分为两个部份，第一部份由炉膛（块速流化床）气，固物料分离设备，固体物料再循环设备，（旋风份离器）等组成，上述部分形成了一个固体物料循环回路。第二部份为对流烟道，布置有过热器，再热器，省煤器和空气予热器等。典型循环流化床锅炉燃烧系统，燃烧所需的一、二次风分别从炉膛的底部和炉膛侧墙送入，燃料的燃烧重要在炉膛中完毕，炉膛四周布置水冷壁，用于吸取燃料所产生的部分热量，由气流带出炉膛的固体物料在气、固体分离装置中被收集并通过返料装置返回炉膛再燃烧循环流化床燃烧锅炉的基本特点：可概括以下：

1、低温的动力控制燃烧：循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运营的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反映过程，同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，将这部分颗粒送回炉内再次参予燃烧过程，反复循环地组织燃烧。显然，燃料在炉膛内燃烧的时间延长了，在这种燃烧方式下，炉内温度水平因受脱硫最佳温度限制，一般850℃左右，这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平（一般1300-1400℃），并低于一般煤的灰烤点（1200-1400℃），这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这种低温燃烧方式好处较多，炉内结渣，及碱金属，析出均比煤粉炉中要改善很多，对灰特性的敏感性减低，也无须用很大空间去使高温灰冷却下来，氮氧化合物生成量低。并可与炉内组织便宜而高效的脱硫工艺。

从燃烧反映动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反映控制在动力燃烧区（或过渡区）内。由于循环流化床锅炉内相对来说燃烧温度不高，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种状况下的燃烧速率重要取决于化学反映速率，也就决定于燃烧温度水平，面燃烧物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素，循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，通常，性能良好的循环流化床锅炉燃烧率可达98-99%以上。

2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程：循环流化床锅炉内的固体物料（涉及燃料残炭，脱硫剂和惰性床料等）经由炉膛，分离器和返料装置所组成的外循环。同时，循环流化床锅炉内的物料参于炉内、外两种循环运营。整个燃烧过程的及脱硫过程都是在这两种形式的循环运营的动态过程中逐步完毕的。

3、高强度的热量、质量和运营传递过程：在循环流化床锅炉中，大量的固体物料化强烈湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以适应不同的燃烧工况，在这种组织方式下，炉内的热量、质量和动量传递是十分强烈的，这就使整个炉膛高度的温度分布均匀，实践也充足证实际这一点。

4、循环流化床锅炉与其它炉型相比较：一般固体燃料的燃烧可分为：层燃、流化床燃烧和紧浮燃烧，流化床燃烧又可分为鼓泡流化床和循环流化床燃烧。为了解循环流化床锅炉的优点以及需要进一步研究解决的问题，有必要对循环流化床锅炉与其他炉型炉进行比较。

（1）燃烧过程的比较：特性层燃炉循环流化床悬物燃烧炉燃料颗粒平均直径（mm）＜3000.05-0.10.02-0.08燃料室区域风速（m/s）1-33-1215-30固体运营状态静止大部份向上，部分向下向上床层与受热面传热系数w.m2.k50-150100-25050-100磨损小中较小

（2）脱硫过程的比较：煤粉炉的喷钙脱硫是将钙基脱硫剂（如石灰石、白方石或消石灰）直接喷入炉内，在高温下脱硫剂大段烧进行如瓜反映：500℃-900℃CaCO3CaO(S)+CO2（g）500℃-900℃MgCO3·（OH2）CaO(S)+MgO（S）+2CO2（g）500℃-900℃Ca（OH2）Ca0(S)+H2O（g）1在通常燃烧温度下，燃烧过程在不到200ms的时间内就基本完毕了（脱硫剂粒径为10μm左右），脱硫剂燃烧后形成多孔的氧化钙颗粒，一旦脱硫剂燃烧生成CaCO，它就和反映成硫酸钙2CaO(S)+SO2（g）+O2（g）CaSO4（S）据煤粉炉喷钙实验，最佳喷入温度为1100℃左右，石灰石料度在8-10μm之间脱硫效率较佳，脱硫剂的运用率一般为20%，脱硫效率为50%。而循环硫化床锅炉的燃烧脱硫过程是将脱硫剂（石灰或白方石）送入炉内，然后与燃烧生成的二氧化硫气体反映，达成脱硫目的。与煤粉炉同样，脱硫剂进入循环流化床锅炉后大段烧形成氧化钙，氧化钙再与二氧化硫气体反映。在循环流化床锅炉中，由于独特的设计和运营条件，整个循环流化床锅炉的主循环回路运营在脱硫的最佳温度范围内（850-900℃）。同时由于固体物料在炉内、外循环（通过度离装置和回送装置）脱硫剂在炉内的停留时间大大延长，通常平均停留时间可达数十分钟。此外，炉内强烈的湍流混合也十分有助于循环流化床锅炉燃烧脱硫过程在Ca/S为1.5-2.5时，脱硫效率通常可达90%，脱硫剂运用率可达50%，将比煤粉脱硫效果提高一倍。

（3）各种形式锅炉重要技术经济指标的比较：锅炉型号重要技术经济指标YG-35/39-M3循环流化床炉BG-35/39-M煤粉炉L-35/39-W/I链条炉锅炉实际热效率（%）87.887.9650燃料种类贫煤贫煤贫煤低位发热量（KJ/kg）2736锅炉耗煤量（kg/h）锅炉耗标煤（kg/h）辅机耗电总容量（KW）470587.1362.3辅机耗电总容量折标煤（kg）总耗标煤（kg/h）每吨汽耗标煤（kg）110.69109.25188.94燃烧效率（%）98-9998-9988.1负荷调节范围较大小大对煤种变化的适应性适应了较单一煤种单一煤种操作维护水平一般高简朴锅炉设备费(本体)(万元)82.689786.59系统投资费（万元）.7锅炉钢材耗量（吨）二氧化硫排放量加石灰石可脱硫所有排放所有排放二氧化氮排放量生成少生成多生成较多飞灰排放量较大大小

注：锅炉投资按90年代初估价循环硫化床锅炉与其他型式锅炉比较

锅炉特性链条炉煤粉炉循环硫化床炉床高或燃料燃烧区高度m0.215-4027-45截面风速m/s1.24-84-6过剩空气系数1.2-1.31.2-1.251.15-1.3截面热负荷MW/M20.5-1.53-54-6煤的粒度过mm6-326以下0.1以下负荷调节比4.13：4.1燃烧效率%85-9095-9999NO2排放PPM400-6-600炉内脱硫效率低80-90从上表可看出：循环硫化床锅炉明显优于其他型式的锅炉

五、循环硫化床锅炉的优点：

优点：由于循环硫化床锅炉独特的流体动力特性和结构，使其具有有许多独特的优点，以下分别加的简述。

1、燃料适应性：这是循环流化床锅炉重要特性优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅点床料的1%-3%，其它是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣或砂。循环流化床锅炉的特殊流体动力特性使得气、固和固与固体燃料混合非常好，因此燃料进入炉膛后不久与大量床料混凝土合，燃料被此速加热至高于看火温度，而同时床层温度没有明显减少，只要燃料热值大于加热燃料自身和燃料所需的空气至着火温度所需的热量，循环流化床锅炉不需要辅助燃料而砂用任何原料。循环流化床锅炉既可用优质煤，也可烧用各种劣质煤，如高灰分煤、高硫煤、高灰高硫煤、煤矸石、泥煤、以及油页岩、石油焦、炉渣树皮、废木料、垃圾等。

2、燃烧效率高：循环流化床锅炉的燃烧效率要比链条炉高得可达97.5-99.5%，可与煤粉炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是由于下述特点：气、固混合良好，燃烧速率高，特别是对粗粉燃料，绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛再燃烧，同时，循环流化床锅炉能在较宽的运营变化范围内保持较高的燃烧效率。甚至燃用细粉含量高的燃料时也是如此。

3、高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比其它炉型更加有效，典型的循环流化床锅炉脱硫可达90%。与燃烧过程不同，脱流反映进行得较为缓慢，为了使氧化钙（燃烧石灰石）充足转化为硫酸钙，烟气中的二氧化硫气体必须与脱硫剂有充足长的接触时间和尽也许大的反映面积。当然，脱硫剂颗粒的内部并不能完全瓜，气体在燃烧区的平均停留时间为3-4秒钟，循环流化床锅炉中石灰石粒径通常为0.1-0.3mm，无论是脱硫剂的运用率还是二氧化硫的脱除率，循环流化床锅炉都比其他锅炉优越。

4、氮氧化物（NO2）排放低：氮氧化物排放低是循环硫化床锅炉一个非常吸引人的一个特点。运营经验表白，循环流化床锅炉的二氧化氮排放范围为50-150PPM或40-120mg/mJ。NO2排放低的因素：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NO2，二是分段燃烧，克制燃料中的氮转化NO2，并使部分已生成NO2得到还原。

5、其他污染物排放低：循环流化床锅炉的其他污染物如：CO、HC1、HF等排放也很低。

6、燃烧强度高、炉膛截面积小炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的重要优点之一。循环流化床锅炉的截面热负荷约为3.5-4.5MW/m2接近或高于煤粉炉

7、给煤点少：循环流化床锅炉因炉膛截面积较大，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少，只需一个给煤点，也简化了给煤系统。

8、燃料预解决系统简朴：循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于12mm，因此与煤粉炉相比，燃料的制粉系统相比大为简化。此外，循环流化床锅炉能直接燃用高水分煤（水分可达30%以上）。当燃用高水分煤时，也不需要专门的解决系统。9、易于实现灰渣综合运用：循环流化床锅炉因燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件，使得锅炉灰渣含碳量低，易于实现灰渣的综合运用。如灰渣作为水泥掺和料或做建筑材料，同时做温烧透也有助于稀有金属的提取。

10、负荷调节范围大，负荷调节快：当负荷变化时，当需调节给煤量、空气量和物料循环量、负荷调节比可达（3-4）：1，此外，由于截面风速高和吸热高和吸热控制容易，循环流化床锅炉的负荷调节速率也不久，一般可达每分钟4%。

11、循环床内不布埋受热面管：循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，不存在磨损问题，此外，启动，停炉，结焦解决时向短、同时长时间压火之后可直接启动。

12、投资和运营费用适中：循环流化床锅炉的投资和运营费用略高于常规煤粉炉但比配制脱硫装置的煤粉炉低15-20%。

六、循环流化床锅炉尚待进一步研究的问题：为使循环流化床锅炉的设计和运营达成优化的目的，充足发挥循环流化床的优点，尚需对下列几个方面进行进一步研究。

1、循环物料的分离循环流化床锅炉的分离装置接工作温度分为高温、中温和低温分离，接分离的作用形式又可分为旋风分离，惯性分离等。以目前循环流化床的运营情况来看，高温旋风分离器还是比较成熟的。但使用高灰燃料时的磨损问题尚未解决。并且分离的体积也十分庞大，基本上和炉膛直径相近。受旋风分离器最大尺寸的限制，大容量循环流化床锅炉必需配置多个分离器。由于旋风分离器内衬有较厚的防磨耐火材料，热惯性大，因此延长了锅炉启动时间。负荷变化动态特性变差，故采用惯性分离器是值得探讨的，由于惯性分离器设备经较简朴，体积小，结构布置比较方便。流动阻力也相对较小。此外不应操付中，低温分离器。根据循环流化床锅炉的发展规定将设计、效率高、体积小、阻力低、磨损小和制造及运营方便的物料分离装置。

2、循环流化床的固体颗粒的浓度选取：循环流化床内固体颗粒浓度对燃烧过程，脱硫过程和传热过程都有很大影响。但合适的循环流化床内固体颗粒浓度的拟定却十分困难。目前各循环流化床各制造厂家所采用的炉内颗粒浓度的一个重要参数是循环倍率。国内的一些循环流化床锅炉的循环倍率通常在10以下，而国外的循环倍率常达成50，甚至更高。在分析循环流化床锅炉的工作过程时，不仅要考虑物料的内部循环，亦要考虑炉外循环，在高风速运营时，物料内循环更为显著。因此，合理的循环床内固体颗粒的浓度的选取对燃烧脱硫，传热、磨损、能耗等一系列因素都有影响。

3、炉内受热面布置和温度控制为了保证循环流化床锅炉的炉内温度控制在一定范围内，在固体颗粒循环回路中必须吸一部分热量。目前炉内吸热重要有以下两种方法：一种是炉膛内布置水冷壁或隔墙；另一种是炉膛内布置部分受热面（如过热器等）在固体物料循环回路上再布置流化床换热器。这两种形式都可行的。但这两种方法，对床温控制方式是不同的，前者重要是靠调节返料量来调节床内固体颗粒浓度，以改变水冷壁的换热系数。从而改变炉内吸热量来控制床温，否者仅需调节进入流化床换热器和热接返回炉内固体物料量的比例，便可控制床温，相对比较灵活，特别适合于大容量循环流化床锅炉。

4、运营风速（或截面热负荷）的拟定循环流化床锅炉的运营风速是一个重要的参数。一般运营风速为4-10m/s/。运营风速提高会使炉子更为紧凑。截面热负荷相应增大，此时为了保证燃料和石灰石颗粒有足够的停留时间和布置足够的受热面，必须增长炉膛高度。这样不仅磨损增长，并且锅炉造价增长。风机功率会增大，厂用电也会相应增长。但风速过低则发挥不了循环流化床的优点，因此对各种燃料都应具有最佳的运营风速。

5、返料机构：在循环流化床中，被分离下来的固体物料必须通过返料机构送回炉内。返料机构还应对返回的物料量进行灵活的调节，但由于返料机构中的温度很高，磨损较大，如采用一般机械阀门之类的调节装置，会很容易产生卡死，转动不灵等现象，目前循环流化床中一般采用非机械阀。（L阀）和流化床返料机构，一方面调节物料流量，另一方面防止燃料在燃烧室反串型分离器，导致短路。目前许多制造厂家对返料机构都是保密的。

6、循环流化床锅炉部件的磨损：由于循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运营风速，锅炉部件的磨损是比较严重的。磨损重要与风速、颗粒度以及流场的不均匀性有关，磨损与风速及浓度成正比。在设计时，一般应防止烟气走廊突缩突扩的形式。目前研究比较落弱。

7、低污染燃料：循环流化床锅炉已获得迅速发展。一个重要的因素就是循环流化床的低污染燃料特性，在脱硫研究方面目前相对一致，但对于脱硫最佳温度，脱硫剂的高效运用方面尚有许多内容要研究。如减少NO2、床温、烟气再循环，注氨以及脱硫剂对NO2的影响等有待进一步研究。

8、请楼主补充，此处无第８条

9、尾部受热面的设计：目前在循环流化床锅炉中，尾部烟道受热面的设计一般比较忽视，如何更加合理布置尾部烟道受热面尚待进一步研究。

10、除尘：尾部烟道现在国内大部分采用电除尘。

七、循环流化床锅炉的发展：

国外：

60年代就开始研究，是芬兰奥期龙公司，第一台为热功率15MW由燃油炉改造而成的商用循环流化床锅炉，后由美国巴特利多固体循环流化床锅炉及德国，瑞典、加拿大、意大利等国分别制造出各种型式的循环流化床锅炉，最大的为发电功率165MW配套的循环流化床锅炉同加拿大1993年制造。

国内：

（1）重要有东北电力学院，于1986年7月与吉林锅炉厂研制的10t/h鼓泡式循环流化床锅炉，现已生产出4、6、10、15、20t/h系列产品，汽压为1.27-2.45Mpa温度为194-350℃，同时，清华大学热能系亦研制类似型式的循环流化床锅炉。

（2）中国科学院工程热物理研究所于1984年承国家科委“煤的流化床锅炉燃烧技术研究”1985年与开封锅炉厂联合开发的10t/h循环流化床锅炉。并获国家专利，后与济南锅炉厂联合开发35t/h，50、65、75、130t/h系列循环流化床锅炉，并采用一级万叶窗，二级旋风分离器的多级分离装置，在山乘果热电厂运营。

（3）清华大学在循环流化床技术虽比中科院晚，旦发展迅速。其基本构思是采用二级分离：柱板惯性分离器加S型分离器优点是阻力较低，已在中、日美分别申请专利。1989年与福期特惠勒公司和日本石川岛播磨重工业公司联合开发由江西锅炉厂制造了20t/h和与四川锅炉厂制造出四台35t/h，示范流化床锅炉和75t/h循环流化床锅炉已投产运营。

（4）由浙江大学自80年代对循环流化床燃烧技术进行研究开展了涉及循环流化床特性、传热特性，脱硫硫硝特性，磨损特性，分离器，返料机构，灰渣冷却装置、循环流化床汽、汽联产技术等方面的研究，并获“高温物料冷却装置”专利，目前与杭锅厂与加拿大有关大学，公司进行燃用高硫煤的220t/h循环流化床锅炉的联合开发。此外，哈工大、电力部热工形容院，太锅、车锅、某单位都在研究和制造开发35、65、75、220t/h循环流化床锅炉。总之，90年代循环流化床锅炉应达成以下技术标准：

（1）燃烧效率100%；

（2）电厂效率大于40%；

（3）SO2排放小于10PPM；

（4）NO2排放小于30PPM。

浙江大学发展的煤水混合物高效低污染流化床燃烧技术的重要特点如下：

一、煤水混合物结团燃烧凝聚结团现象是煤水混合物在燃烧过程中的一个十分重要的现象。实验表白：对相称一部分煤而言，由细粒组成的煤水混合物被以较大体积的聚集状态送入高温流化床时，它们往往并不是在干燥后还原成细颗粒，而是迅速形成具有一定强度和耐磨性的较大块团。次外，煤水混合物还会通过反复或粘连床内的其他颗粒，而形成较大的块团。对于这种现象，我们称为凝聚结团现象。由凝聚结团作用生成的块团称为凝聚团。煤水混合物凝聚团的存在，对保证流化床的稳定运营导致很大影响。凝聚结团往往使流化床床料的粒度不断增长的趋势，形成大凝聚团极易在流化床内沉积，逐步破坏流化床质量，使流化床燃烧难以稳定地运营。

但凝聚结财现象的存在，对保证了燃料即使在较高的运营风速下也不会被扬析。所以强凝聚结团现象对煤水混合的流化床燃烧有着十分重要的积极意义。它不仅为在流化床内组织正常燃烧提供了有利条件，并且为在较高的断面热负荷下减少流化床燃烧过程中燃料的扬析损失发明了有利条件。因可燃物扬析损失通常占流化床锅炉燃烧效率损失的绝大部分。这一损失值得注意。

二、异重流化床为了清除大粒凝聚团对稳定燃烧的感受，对于通常的流化床燃烧而言，由于所用燃料粒度分布较宽，流化床内往往要出现一定限度的偏析。即粒度大的较集中分布于炉底。在床内有凝聚团现象出现有时比煤水混合物粒度大10几倍。这样大凝聚团在形成后甚至尚未干燥，就不久沉积到流化床底部的布风板区域。该区域的温度较低，使燃烧反映速率很低，连燃烧水份蒸发都很慢，这样就减少了流化风速和流化质量很差，又减少了该区域的传热。传热过程和颗粒运营以及互相的作用。使沉积于布风板附近的大凝聚团既没有机会燃尽，也没有机会被破碎和磨损。不断堆积，不断破坏了流化床底部的流化质量，逐渐扩大由底部向上扩张到整个床层，从而导致整个流化床不能稳定连续运营。

那么，如何防止大凝聚团不沉就于流化床底部而能在床内正常地循环呢？可采用异重流化床技术，即指由定度差异较大的不同颗粒组成的流化床系统。密度大的颗粒将趋于在床层下部分布、而密度小的颗粒将趋于在床上部分布，在实用中可选择了密度大，耐磨性好，价谦效果的燃料价为流化床的基本床料，由这种床料组成的流化床具有较高的表观密度。使煤水混合物凝聚团会呈现一种“浮力效应”使得运营中出现的凝聚团不会在床底沉积。使凝聚团有机会通过燃尽，磨损，破碎等过程逐渐消失，从而对流化床的稳定燃烧不构成威胁。

三、大粒度给料：异重流化床的特点是可以保证各种粒度和各种凝聚团都能在床内正常地循环运营而不致沉积，这就可以基本不必顾及给料对流化床稳定运营的影响，而根据燃烧效率的规定，以尽也许用简朴的方式解决给料问题。为充足运用煤水混合物的凝聚团特性，使燃料从流化床内形成较大的粒度的凝聚团从而减少可燃物的扬折损失，提高燃烧效率，可采用较大的给料粒度，使在燃烧过程中除很少数细颗粒燃料被气流带出流化床外，而大多数燃料都以凝聚团形成在床内逐步燃烧，从而保证很高的燃烧效率。

四、不连续排渣运营。在常规的流化床燃烧中，燃尽的灰渣除部分被气流带走外，相称部分在床内不断地积累。为了防止流化床层的无限增高，通常通过连续或定期排渣。对于异重流化床方案，采用连续排渣有一定缺陷，

缺陷之一：是采用的大密度床料将随灰渣排出流化床，如不能回收，则会使消耗太大，运营成本过高，如要回收会使工艺设备过度复杂。排渣另一个缺陷：容易导致较大的可燃物损失，因燃料在流化床内平均停留的时间较短，另一方面多灰燃料在燃尽时间较长，大凝聚团燃尽时间长达几十分钟，甚至超过一小时，因此容易造凝聚团流化床来不及燃尽就被排出床层的情况。因此采用不排渣运营，能防止床料流失，保证床层性质的稳定外，另一个很大优点是能避免燃料流失，可采用大粒度给料，燃料的扬折量可大大减少，并可使燃料团有足够的时间停留在炉内逐步燃尽，从而保证燃烧效率的提高。

五、分级配风减少NO2的排放流化床燃烧方式采用低温燃烧，燃烧温度在900℃左右客观上燃烧脱硝发明了有利条件，使燃烧所生成的氮氧化物（NOx）重要来向燃料中所氮——燃料NOx而空气中的氮气在高温下形成的氮氧化物通常小于5-10%。为进一步减少NOx排放量，采用分级配风，可使流化床层的过量空气系数控制在1以下，形成还原区，燃料燃尽所需的另一部分空气在床层上部以二次风形成送入炉膛，这样在流化床层内由于处在还原区，可克制了NOx的形成，并可增强NOx的多相反映（NOx与焦碳，NOx与H2CO.CHNH3等）的还原反映，进一步NOx排放量进一步减少。

六、高效脱硫对于相称一部分煤水混合物，其中的含硫量相称高，同时煤水混合物的发热量较低，因此煤水混合物流化床燃烧技术相适应的高效脱硫技术也非常重要。传统的流化床燃烧脱硫通常采用脱硫剂（石灰石）直接送入炉内经高温全段完后分解成氧化钙，氧化钙再与燃烧中生成的二氧化硫反映生成硫酸钙以固体灰渣排出炉外。由于脱硫反映使固体体积增长，如石灰石颗粒大，反映缓慢达不到脱留效果，如石灰石颗粒太细，又增长扬折率，

为解决上述矛盾：可运用煤水混合物的凝聚结团，将破碎的脱硫剂在入炉前均匀混合于煤水混合物中。这样燃料进入炉内后形成均匀颁脱硫剂的煤水混合凝聚团，可在炉内有很工的停留时间，采用此法后，可以将较小的脱硫粒度，以提高脱硫的得用率，同时又得到充足反映，从而达成高效脱硫的目的。综上所述，煤水混合物，高效低污染硫化床燃烧技术可采用大粒度高位给料和高温凝聚结团特性，以减少扬析提高燃烧效率的一种值得推广实用的好方式。

影响脱硫效果的各种因素：

一、含硫量的影响：二氧化硫排放与煤的含硫量成正比。燃烧时，燃料硫约有28.5的硫分残留于灰渣中，71.5%则以气体形式排放于烟气中，此时SO2排放浓度大体取决于无机硫的析出限度和燃料自身的脱硫性能。

二、床温的影响床温的影响重要在于改变脱硫剂的反映速度，固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率和脱硫剂运用率。一般公认的脱硫床温为890℃循环流化床锅炉运营、技改和调试经验摘要：通过几年来对国产75t/h循环流化床锅炉运营、技改和调试，使锅炉出力、效率达成设计值：对流管束磨损大幅度下降，炉墙可靠性提高；环保先进。

关键词：循环流化床锅炉运营技改调试前言

吴县市政府适应开发区建设的需要，于一九九二年明确建设供电、供热、节能、环保的热电厂工程。工程工期设计为3×75t/h循环流化床(CFBC)锅炉以及2×15MW抽凝式汽轮发电机级。考虑到当时国产CFBC锅炉尚处在开发阶段，初期供热用户还局限性，拟定先期两机两炉投产。一期工程土建于一九九三年五月开始动工，第一套机组于一九九四年十二月十一日投产，一九九五年四月三日投入第二套机组。

1#、2#锅炉是中科院热物理研究所设计，杭州锅炉厂制造的NG-75/5.3-MIA型CFBC锅炉，是当时首家通过鉴定的产品。电厂投产后影响正常运营的问题重要发生在“锅炉岛”设备上。如上煤系统堵塞，不能向锅炉连续供煤，锅炉的炉墙、对流受热面磨损，半年后省煤器即因磨损爆管，过热器管也有不同限度的磨损。收集循环灰的旋风分离器阻力达2400Pa，导致引风局限性，出力仅65t/h，达不到75t/h额定出力。锅炉设计效率为88%，但实际运营时，1#炉最高为84.43～86.11%，2#炉最高为83.4～84.7%，飞灰含碳量Cfh=13～20%以上。

此外，水膜除尘器达不到设计分离效率，排烟粉尘浓度无法满足城市环保规定。

为摆脱上述被动局面，决定3#炉先用北锅引进技术制造的Circifluid/型75t/hCFBC锅炉。3#炉投产后，在也许的范围内对1#、2#炉进行技术改造，消除缺陷，做到安全经济运营。同时将锅炉尾部水膜除尘器拆除，改用电气除尘。1锅炉设备简介表1

锅炉设备规范名称规范

符号

单位

1号炉

2号炉

3号炉备注型号

NG-75/5.3-MI

NG-75/5.3-MI

BG-75/5.29-M

额定蒸发量

0

t/h

75

75

75

最大蒸发量

MCR

t/h

-

-

82.2

汽包工作压力

P

MPa

5.69

5.69

5.66

过热蒸汽压力

PGR

MPa

5.30

5.30

5.29

给水温度

tgs

℃

150

150

150

室温

ts

℃

20

20

20

热风温度

tR

℃

202

202

185

排烟温度

tpr

℃

150

150

142

锅炉热效率

η

%

88.0

88.0

90.55

一次风机

A

A

D

二次风机

B

B

E

引风机

C

C

F

罗茨风机

G

其中：

A：G9-19-11NO150、Q2.174-5.216×104m3/hH1.354-1.206×104Pa

B：G5-29-11NO160、Q3.077-6.155×104m3/hH10850-79004Pa

C：Y4-60-11NO190、Q10.23-20.47×104m3/hH4600-2720Pa

D：G9-19-11NO19D450KW1480r/min、Q4m3/hH22187-19743Pa

E：G5-36-11NO14D132KW1480r/min、Q33000-54000m3/hH8003-5405Pa

F：Y5-48-11NO20.5D315KW985r/min、Q10m3/hH5232-3855Pa

G：YCT250-4A18.5KW、Q11.02m3/hH＞8400Pa2燃煤品位2.1燃用淮南煤，其分析基挥发份Vf～25%，属于动力烟煤。表2是燃煤的分析。表2

煤质分析名称

符号

单位

设计

95.7

98.7

98.10

99.11工业分析

应用基水份

Mt%-6.398.407.106.21应用基灰份

Aar%-39.9926.7624.4829.76分析基灰发份

Vf%24.4924.4923.3123.6424.93应用基地位发热量

Qar

Kj/kgKcal/kg

16.52×1043945

17.03×1044075

21.04×1045032

22.16×1045032

20.49×1044895元素分析

炭(应用基)

Car%

8303★

43.64

54.05

56.81

53.17氢(应用基)

Har%

5.63

2.80

3.67

3.85

3.61氧(应用基)

Oar%

7.89

4.48

5.19

5.46

5.05氮(应用基)

Nar%

0.81

0.95

0.53

0.55

0.519硫(应用基)

Sar%

2.55

1.24

1.66

1.75

1.63灰熔点t11300℃t21420℃t31500℃★——可燃基

淮南煤灰份的软化温度t1=1300℃，假如运营正常一般不易结焦。2.2燃煤破碎、筛分、输送系统。

淮南煤是用般从矿区运至电厂运河边专用码头的。途中用防雨帆布盖住船舱，但在年降水量达1000～2023mm的多雨的江南地区，稍不注意即在输煤系统(图1)的筛网、破碎机出口管、煤仓、绞龙给煤机入口或出口等处发生堵煤，不能正常向炉内输送燃料，为正常发电、供热、电厂采用以下措施，彻底的解决了断续供煤的问题。2.2.1从船上卸煤时，迅速用皮带、吊车输入干煤棚堆放、风干。充足发挥干煤棚作用。2.2.2破碎机前置8×8mm筛网，原煤先行筛分，〉8mm块煤入破碎机。雨天时常检查、清扫破碎机出口网板。这一措施避免了破碎机经常堵塞的弊病。2.2.3原煤仓、落煤管的下倾角＞700，在原煤仓、落煤管(涉及破碎机出口管)的内壁上镶贴δ=16mm的高分子聚乙稀板。避免了煤仓、落煤管的堵塞现象。2.2.4给煤绞龙进、出口的堵煤现象是最频繁的地区。原煤仓内衬高分子聚乙烯板之后，入口堵煤的问题大体上解决了。但出口堵煤仍然存在。后将给煤绞龙从原煤仓下口13M平台下移至7M运营层平台，直接输入炉膛入口落煤管，并在给煤绞龙出口出加装密封播煤风。堵塞炉内高温烟气反窜，消除原煤干馏出的水汽云集在绞龙出口堵煤。

燃料筛分、破碎、输送系统通过上述改善、加强管理后消除了堵煤的问题。3磨损

CFDC锅炉入炉煤的粒径规定＜8mm，表3是通过筛分、破碎后的入炉煤颗粒情况。平均粒径大体上在2.9～3.4mm范围。远远大于煤粉炉的粒径，图2是流化床锅炉入炉粒径分布图。图1燃煤系统图表3

入炉煤颗粒分布粒径mm(96.7)10-1410-4.754.75-2.5

2.5-1.191.19-0.60

0.60-0.28＜0.28

平均粒径★重量比例%

7.94

12.65

7.14

25.42

23.76

22.17

0.92

2.9粒径mm(99.10)

10-18

10-6

6-5.5

5.5-4.5

4.5-2.5

2.5-1.5

1.5-0.8

0.8-0.4

平均粒径重量比例%

6.98

9.3

2.33

4.66

23.26

13.96

11.63

27.90

3.41★dp=∑i×xi[]100[SX)]通过流化、燃烧后，床料粒径较小的入炉煤有所减少，表4是CFBC锅炉实验时床料粒径分布表。其平均粒径为1.7-1.8mm。对临界流化速度及临界风量的影响较大。表4床料粒径分布〖BHDG18mm,K14mm。10〗床料粒径mm10-1410-4.754.75-2.52.5-1.181.18-0.60.6-0.280.28-0.125＜0.125平均粒经dpmm〖BHDG8mm,K14mm。10〗重量百分比%1.66.47.124.121.228.810.00.71.71〖BG)〗CFBC锅炉运营时，尚有远大于入炉煤量的循环灰返回炉内继续燃烧，炉内的烟气浓度是很高的，图3是沿炉膛高度烟气浓度分布图。对提高传热固然是良好的举措，但同时带来了对炉墙、受热面的磨损问题。高浓度烟气对管束的磨损量可以用下式估算：E=ad2pμρ式中：E—管壁磨损量mm/10万小时dp—灰粒平均粒径mmμ—气流速度m/sρ—气流含灰浓度kg/m3α—～103图2入炉煤粒径分布曲线图3CFBC锅炉烟炉膛高度烟气浓度据资料介绍和本厂实测，尾部烟道飞灰浓度ρ＞2kg/m平均粒径dp=0.2～0.3mm，并且过热器省煤器入口的气流速度达成8～9m/s。在现有的设备条件下减少磨损可采用的切实措施是提高循环灰的捕集量和减少烟速。经同中科院热物理所、制造厂共同商定，技改防磨措施从以下几项入手。3.1炉墙以及烟道3.1.1炉堂底部四周炉墙是耐磨性良好的磷酸盐耐火砖，但结构不很合理，易位移，鼓凸。技改时改用带止口和拉钩的磷酸盐耐火砖。3.1.2膨胀密封用的4#砖块偏大，制作不易成功，施工密封也较困难。这次改为用耐高温的钢筋作骨架，用白钢玉浇注方法，较为成功。3.1.3防烟气短路、涡流引起受热面局部磨损。炉堂出口8根Φ108导汽管表面，原设计敷涂防磨浇注料。但脱落处的管子裸露后易磨损。现改为镶嵌防磨金属护瓦。增长了受热面积，还使烟气流通截面增长0.16m2。·承载一级百叶窗惯性分离器的拉稀管，原挂钩不规则，予以纠正。并在靠两侧炉墙处予以密封，防止保护材料脱落后烟气短路引发局部磨损爆管。·尾部烟道后墙顶部原为直角弯头，该处烟气流较浓，易发生涡流，增长气流不均匀分布。现将直角改成圆弧，使气流均匀分布。3.1.4扩大烟气流通截面，减少烟气速度。表5是技改前后烟气流速的分布情况表5烟道平均烟气流速m/s部委名称

高温过热器

低温过热器

高温省煤器进口/平均

低温省煤器

备注第一次换省煤器后

6.2

8.34

7.997/7.277.06/本次改造设计

5.19

6.41

6.26/6.047.66/调试测算

5.29

6.95

6.81/6.267.41/6.24

略高于设计对于浓度较高，颗粒较粗的CFBC锅炉而言，8-9m/s的流速显然偏高，所以运营半年后，“高省”即发生因磨损而爆管故障。技改时，在钢架许可范围内将高温过热器至尾部烟道(从Z1至Z4立柱)的炉顶抬高600mm。过热器自身也相应加长约600mm，在受热面大体不变的前提下，过热器管排由60排减至55排，管排中心距由90mm增长100mm。高温省煤器改用直鳍片管顺排布置，每排根数增长至16根，管排中心距从90mm扩大至105mm。尾部烟道入口处原用砖砌，技改时改用浇注式护板，烟道深度从2400mm扩展到2700mm。3.1.5技改工程中，旋风分离器改用直径为2023mm、入口管为锅壳式的，中心管下端为反向百叶窗筒心、阻力较低的高效旋风分离器。为减少低省磨损和改善分离器进、出口管处烟气分布不匀，将低温省煤器设立在分离器后部，两个旋风筒出口设一专用排烟道，然后提成左、中、右三股气流均匀进入低温省煤器入口烟道。通过上述设备改善、如表5所述，烟气流速大为减少，局部短路、涡流有很大改善，烟道阻力有所减少，运营一年多以来，过热器、省煤器未再发生磨损、爆管事故。锅炉出力也有明显改善。技改后的1#、2#炉如图4所示。4启动实验4.1风机实验以3#炉为例，对4台风机进行冷态启动试验，除引风机因工质差别较大，难以预先下定论外，其余三台风机均满足锅炉厂规定的参数及铭牌规格(表6)表63#炉风机冷态实验结果风机名称锅炉厂规定参数风机铭牌参数冷态实验实测数据风量m3/h阻力pa风量m3/h全压pa风量m3/h风压pa一次风机

43560

16840

45040-108090

22187-19743

★(床料高700mm)21335-60111

5400-20230

二次风机

35640

4940

33000-54000

8003-5405

★★31170-66074642-6260引风机

122760

3308

100080-202320

5232-3855

※51334-115978

※240-2780罗茨风机

////★挡板0-45%★★挡板10-70%※挡板0-50%

冷态个风机在此开度下已近额定电流4.2测风装置标定实验1#、2#炉在一、二次热风道分别装有双文丘里测风装置，3#炉则装置机翼形测风装置。以3#炉为例，机翼所产生的差压△Pj要比风道中气流的实际动压△Pd放大5-8倍。所以在同一风道中用标准皮托管测得气流的平均实际动压△Pd，同时记录几次机翼所产生的压差△Pj。机翼的流量系数kj可以计算出：kj=(△Ppd)1/2/((△Ppj)1/2式中△Ppd一皮托管所测平均动压〔Pa〕△Ppj一机翼显示的平均压差〔Pa〕3#炉各风道流量系数K：表73#炉各风道机翼流量系数Kj风道名称

一次热风道

二次热风道(下)

前墙二次热风道

二次热风道流量系数kj

0.4

0.38

0.32

0.40根据机翼显示的差压△Pj，可以计算出该风道中的风量Q：Q=W×3600×F〔m3/h〕式中W-气流速度〔m/s〕W=1.414×kj×[SX(〗(△Pj)1/2(ρ)1/2[SX)]ρ=1.293×〖SX(〗273+20273+t[SX)]×[SX(]760+Ps[]760[SX)]〔kg/m3〕Ps———气流静压〔mmHg〕ρ———t温度时的气流密度〔kg/m3〕20℃Q20=1.414×Kj×[SX(]1[](ρ)1/2[SX)]×3600×F×(△Pj)1/2〔m3/h〕=A×(△Pj)1/2[ZK)]20℃时各风道的A值列于表8。表820℃各风道计算风量Q20的A值风道名称

一次热风道

一次热风值分风值

二次热风道(下)

二次热风份道(下)

二次热风道(上)常数值

2036

865

831

350

874.43机翼产生的差压△Pj，通过差压变送器转换成电流讯号输入计算机，可在表盘上的二次仪表上显示出风量。运营人员习惯于20℃时风量，所以热态Q风量要转换成Q20风量。Q20[ZK(]=A×(273+20)1/2×(△Pj/(273+t)1/2=A×17.2×〔△Pj/(273+t)〕1/2〔m3/h〕图5表达一次热风分风道上机翼差压△Pj与风量Q20的关系曲线图。一次热风分道△Pj与Q关系曲线图。4.2空床布风板阻力实验与国产CFBC锅炉不同，3#炉的布风板由后水冷壁及鳍片组成，管中心距180mm。风帽顺列布置，镶嵌在鳍片上。风帽纵向节距223mm(炉膛深度方向)，共242个风帽。2个排渣口，与国产CFBC炉相比，风帽的间距较大，数量较少，风帽的结构如图6所示。布风板纵向距离1850mm(深)，横向距离与炉膛宽度相等，为5580mm，布风板面积为10.3m2，比1#、2#炉大1/3。正因如睛，风帽出口的环状气流速度要比国产CFBC炉大。空床布风板阻力实验前，要清理布风板风帽，再启动引、送风机。稳定后，改变送风机挡板开度，测量风量及布风板阻力△Pb。额定风量时(挡板开度25%)风帽小孔(环状底边)流速达40m/s。较国内推荐值高1/3左右。通过整理后，布风板阻力△Pb在20℃空床时。图6风帽示意图△Pb=102.9×10-8×(Q20)2〔Pa〕热态△Pb=10.351×10-8×(273+t)×(Q20)2〔Pa〕图7是空床时不同风量下的△Pb特性曲线。临界流化风量(～3100m3/h)时，布风板阻力1000Pa左右，是1#、2#炉的2倍左右。图7空床布风板阻力△Pb曲线将1#、2#炉的炉渣作实验床料，平均粒径dp=1.8mm，堆积密度dj=1230kg/m3，视在密度ρ=2350kg/m3。床料厚度分别保持500、700、1150、三个工况。每个工况下改变一次风机挡板开度(5、10、15、20、25、30、38%)，并测量风量、布风板阻力△Pb、床料阻力△PL，从而求出临界流化风量QL。如图8所示。QL实质上是CFBC锅炉能维持流化状态运营的最低允许一次风量。图8显示3#炉的QL=3100m3/h，稍高于1#、2#炉，但冷态空塔速度接近，WK=0.84m/s。临界速度还可依据床料颗料及密度予以计算，作为校核。图8床料阻力与临界流化风量关系mf=0.33dp0.605D×υ-0.07×((ρs-ρk)/k)0.535m/s式中[ZK(]dp-床料平均粒径0.0018mυ-空气运营粘度15.0/106m2/sρs-床料视在密度2350kj/m3ρk-空气密度1.2kj/m3计算结果mf=0.904m/s，接近实验数据。所以比较完整地讲，QL=3100～33500m3/h，此时一次风机挡板开度～25%。4.4喷油嘴咀出力实验喷油嘴在油压为2.2MPa时，铭牌出力为410kg/h。实验的油压P与出力关系如图9所示。P=2.2MPa时，出力达660kg/h，超过铭牌很多。点火容易引起炉膛升温过快。图9油枪出力与油压关系4.5点火装置增设旁路风道3#炉与点火方式与1#、2#炉不同，采用床下热烟炉点火升温方式。3#炉的风室和布风板由两侧水冷壁及后水冷壁构成。一次风入口为两个燃油热烟发生炉，如图10所示。点火后燃油产生的高温烟气通过燃油量及冷风量的配比使出口烟气温度逐步升至～850℃。热烟气通过风帽加热床料，当床温加热至煤的着火温度后予以投煤，保证原煤投入床料后即燃烧。床下点火启动方式不仅可以节省点火用油，并且保证点火的成功率及炉墙缓慢升温。原设计正常运行时，一次风也得所有切向涡旋通过点火炉本体再入风室。这样增长一次风阻力达～1400Pa，在征得制造厂批准后，正常运营时将一次风机所有通过新增设的620×800(mm)旁通风道直接进入布风室，年节电13×104KWH以上。图10燃油起动设备5点火启动及燃烧调整5.1点火启动5.1.1布风板上铺上粒度，＞8mm、厚度≥600mm的，可燃物CLZ＜２％的床料。5.1.2启动引风、一次风机，一次风保持临界流化风量(假如3#炉为3.1～3.3×104m3/h)，使床料达成流化状态。5.1.3启动油泵，油压控制在1.8～2.0MPa，投入点火器，开油枪油门点火，根据燃烧及温度情况调节一次风。5.1.4调节油门开度和一次风量，使燃烧炉出口热烟器温度控制在600～800℃，缓慢加热床料及炉墙，CFBC锅炉在炉堂底部，旋风筒内壁等处涂敷大量耐火材料，缓慢升温可避免耐火层发生裂纹或剥落等现象，。用60分钟时间将床温至值500℃然后少量投煤，使得500℃床温维持30～40分钟左右。如投入原煤析出挥发份并并开始着火燃烧，可逐步加大给煤量，减少燃油量，保证床温缓慢上升。5.1.5床温升至600℃以上后，可投入循环灰回料装置。床温达700℃以上时，如给煤和着火正常，循环灰正常，可解列油枪，停运油泵，一次风所有通过新设旁路进入布风室。5.1.6启动二次风机，投上、下二次风。5.1.7从冷炉点火至床温达成850℃的点火全过程，约需三小时左右，升温曲给如图11所示。5.2燃烧调整影响CFBC锅炉热效率的重要因素是排烟热损失q2及飞灰可燃物Cfh含量导致的qrh大的重要因素又是炉膛温度水平，如图12所列的炉膛平均温度水平q4和η的影响。所以调试工作的重点在寻找最佳氧量和合理的二次风比例。图113#炉点火升温曲线5.2.1过剩空气系数优化实验以技改后的2#炉为例，用标准O2计测“低过”出口烟气中的(OTG2)y作为控制风量准则。一次风率q1保持48%左右时锅炉效率最高，如图12所示5.2.2提高炉膛温度对CFBC锅炉热效率影响最大的因素是排烟热损失q2及机械未燃尽热损失q4一般而言，CFBC锅炉的炉渣含量均较小，CLZ～25%以下，所以影响q4的重要因素是CLZ～25%以下，所以影响q4的重要因素是Cfh即qfh4。导致Cfh高的重要原因是炉膛高度不够，飞灰的燃烧行程局限性，炉膛的温度水平局限性，图122#炉一次风率与炉温、热效率的关系如循环灰量超过设计值很多，破坏设计热平衡、减少整个炉膛温度水平，使行Cfh增长。炉膛温度水平低与制造、运营部门未充足发挥CFBC锅炉两级燃烧方式关系较大；二次风的布置高度、速度、比率对炉膛温度(θP1)、也即对Cfh高低影响颇大。在提高锅炉热效率的技改和调试中重要采用以下措施：5.2.2减少布风板高度50mm1#、2#炉钢架、汽水管道已经固定，而布风板至炉膛出口(中间)高度近～17.8M，显得偏矮。(新设计的75t/Hcfbc同型号的锅炉炉膛抬高1.8M)根据电厂具体条件，只能将布风、、板下降500mm，适当增长炉膛高度。图13是技改前、后炉堂底部结构图。图1375t/Hcfbc布风板及二次风技改图5.2.2.2改善二次风CFBC锅炉的燃烧特点是1000℃以下的低温燃烧；循环灰多次返回炉内再燃烧，形成炉底微正压；采用明显的两级燃烧措施，即一次风入炉后保证床料、入炉煤或石灰石的流化、混合，并提供一部分空气进行缺氧燃烧，使煤炭大部提成为CO等可燃物，并释放出部分热量2C+O2=2CO有助于控制床温水平。这一反映过程是需要一定期间的。未燃尽炭及CO等可燃物上移后遇二次风的搅拌、混合，便进一步完全燃烧，并形成炉内高温区。高温、富余的氧量使飞灰等可燃物得到进一步燃烧。是减少qfh4的有效措施。2CO+O2=2CO21#、2#炉原设计的二次风分上、下二层，合用一个环形二次风箱。下二次风距布风板H下=1150mm，上二次风距布风板H上=1850mm。锅炉的密相层高度约为2023mm，上、下二次风均分布在高浓度、压力较高的密相层内。二次风量占燃烧总空气量具～39%，出口风速≤40m/s，难以穿透高浓度压力较高的密相层起到两级燃烧的作用，所以炉膛温度如图13所示，远远低于技改后的1#炉及时#炉水平，导致较高Cfh，影响锅炉效率。这次技改时，将原合用的二次风道适当扩大，并分隔为上、下二个风道，分别供应上、下二次风。专设上、下二次风的单独遥控风门，可分别控制上、下二次风道。二次风的位置及二次风速大小对炉膛温度及提高锅炉热效率的关系颇大。如3#炉，H下=3736mm，H上=7736mm，周边水冷壁全被套卫燃带敷盖，为两级燃烧发明了良好条件，该处形成了炉膛燃烧中心区。1#、2#炉技改时，在钢架许可范围内将下二次风喷咀中心抬高到距布风板H下=1800mm，上二次风喷咀中心距抬高到距布风板H上=2700mm。上、下排二次风所有装置在前、后墙上。上排二次风前墙装置11个，后墙装置12个。下排二次风前墙装置10个，后墙装置11个。总共44个，所有由lcr18Ni9Ti加工成Φ76×5喷咀。喷咀总流通量截面0.1505m2。在同一截面上，前、后二次风交叉布置，并所有下倾15℃，使炉风形成多个涡旋区。5.2.2.3一、二次风调整实验技改后，根据3#炉实验及CFBC锅炉二级燃烧的特点，2#炉先进行一次风率的实验。“低过”出口听(O162)，分别保持4.25%、5.03%、5.50%、6.15%(相应)的排烟apy为1.304、1.37、1.40、1.46。实验结果如图14所示，当apy=1.37(O162=5.15%)时Cfh最小，锅炉热效率η=88.86%。从炉膛温度水平也反映出3#炉及技改后1#炉，其炉内温度分布要比技改2#炉合理得多(图15)，燃烧中心区的温度水平要高出100℃以上。这对减少qfh提高锅炉热效率是很有效的举措。图142#炉过剩空气优化实验图15炉膛内温度分析上、下二次风比实验从技改后1#、2#炉(3#炉也有相似情况)上、下二次风配比实验中了解到(图16)，上排二次风全开(Y上100%、Y下60%)或下排二次风全开(Y下100%、Y上60%)对炉膛温度颁及效率影响还是比较明显的，Y上100%工况的炉温，在炉膛中心区要比Y下100%工况高出50℃以上，Cfh减少～3%，η增长～3%。此时上排二次风的出口速度达成130m/s，下排二次风出口速度120m/s。图16上、下二次风不同开度对炉影响炉膛温度水平高以后，对减少Cfh含量提高锅炉热效率的作用是明显的。图17是3#炉调试结果数据，当θ保持900℃以上时，Cfh可保持8%以下，锅炉效率达成90%左右。以上实验最佳工况时，上二次风门开度100%，下二次风门开度65%。图173#炉膛平均温度与Cfh及η关系6环境保护燃煤火力发电厂对环境最大的妨碍重要是灰、渣及排烟中的粉尘、NOX、SO2浓度。现燃烧后的炉渣及飞灰已被附近砖瓦厂所有取走作砖、瓦的原料之一。有些地方CFBC锅炉电厂附近有水泥厂，则CFBC锅炉的灰、渣是最佳的水泥渗合原料。价格达30元/吨。火电厂灰渣对环境保护的影响，对我公司来讲已完全解决。这在缺少耕田的南方来讲是很珍贵的成就。如前所述，CFBC锅炉具有低温(1000℃以下)、两级燃烧、飞灰多次返炉内循环燃烧的特点，这是高效燃烧的重要手段，也是环境保护的良好方法。900℃左右的烟温、二级燃烧方式是脱硫效果最高、克制NOX生成最佳措施。1999年2月，在1#炉技改完毕、运营调试结束后，请苏州市和吴县市环保局对正在投运的1#和3#炉的排烟，作烟尘和二氧化硫(表9)、氮氧化物(表10)监测。表9烟尘二氧化硫监测结果监测点位烟气流量Nm3/h

烟尘SO2烟气黑度林格曼级折算浓度★mg/m3平均排放速率kg/h折算浓度★★mg/m3品均排放速率t/h范围均值范围均值

1号炉

98780

178.3-211.4

198.9

19.6

612-640

626

0.0618

13号炉

108438

1492-182.9

160.7

16.4

612-650

6310.0648

1验收标准

-

350-

0.856

1对照标准

-350-0.9561备注

★折算浓度C=C·K(〖SX(〗α1.7〖SX)〗)。C为实测浓度，高循环倍率流化床炉型折

★★S02排放标准Q=PVHQ0·10-6排放控制系数P取7.460。

烟囱出口处平均输送风速度V=V10(〖SX(〗HS10)0.15烟囱有效高度He=Hs+△H，Hs为烟囱的几何高度，△H为烟气抬升高度，根据该气烟气热释放率OH，△H=0.29Q3/5HHe2/5V；地区扩散条件指数m取1.89310氮氧化物排放监测结果监测点位NOX排放浓度mg/m3平均排放速率kg/h范围均值1号炉

265.3-347.9

269.0

24.73号炉

193.2-302.7

250.4

32.1苏州、吴县环保监测站在对1#、3#炉的排烟测量后，作如下评价：监测结果评价由监测结果可以看出，在目前生产规模及有关设施正常运营的情况下，该公司1#锅炉的烟尘折算排放浓度范围为178.3-211.1mg/m3；3#炉锅炉范围为149.2-182.9mg/m3，平均值为160.7mg/m3；整个项目的SO2的排放速率为0.1302kg/h；排烟黑度为1林格曼级。废气排放均符合相应的标准限值，该建设基础上所采用的废气治理措施取得了良好的治理效果，达到环保管理部门的规定。现场勘查表白，该项目废气排放口无排污标志。7初步结论7.11#、2#炉通过技改和调试，摆脱了本来的运营状态，发挥了CFBC锅炉的二级燃烧特点，锅炉出的力，效率均已达成制造厂铭牌参数，并且有一定的超负荷能力，技改取得圆满成功。7.22#炉低过后O2控制在5%，二次风率52-53%，Cfh可降到9%左右，锅炉效率达成88.16%。上排二次风门全开，下排二次风门开度65%，此时二次风速可达120～130m/s。1#炉在相近工况下Cfh可降到8%以下，炉效到89.15%。7.3与1#炉相比，2#炉Cfh较高，也许因素是卫燃带尚嫌不够，可考虑适当增高。附图一是3#炉床高、二次风口高、围燃带高的示意图，希望在围燃带区形成炉膛高温区，有助于CD及C粒的燃说；防止高浓度床料对水冷壁磨损，防止CO还原气氛对水冷壁腐蚀。1#、2#炉因炉膛高度局限性，设立卫燃带要考虑炉膛出口烟温不能太高。2#炉空予器漏风还存在，增长了排烟热损失q2否则炉效还会高一些。7.4对流管束磨损明显减轻，1#炉技改后已运营一年多，省煤器、低过情况良好。高过区炉顶虽然加高，因一级分离百叶窗位置限制，上部形成烟气死区，因此高过区烟速下降有限，高过前后排仍存在不同限度磨损，现采用护瓦防护，能满足安全运营的需要。7.5通过技术改造及燃烧调整，炉效可提高3-4%，年节煤～3400T，折合人民币70万元，加上灰、渣可有效运用，约三年可收回投资。7.63#炉已经运营二年多，未发现对流受热面