发展低倍率循环流化床锅炉

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1、循环流化床（CFB）锅炉的发展，实际上存在着两种不同的发展趋势：一是以燃用高硫煤取得符合环保要求的清洁燃烧为主；另一种是以燃烧低热值的劣质燃料为主，以提高燃烧效率为冃的。对于清洁燃烧方式，多以细石灰石粒子（粒径0.1〜0.3mm）为床料；对于燃用劣质煤，山于灰份较高，多以燃烧后生成的灰粒子作床料，床料的性质不同，使流化特性产生差异。以脱硫为主的CFB锅炉，为了提高石灰石的利用率，石灰石粒子的粒度应非常小，相应要求很高的分离效率，这就必须采用高循环倍率。当循环倍率大于40时，给煤量只占循环物料流量的2.5%以卜。由此可见，对以煤灰作床料的循环流化床锅炉，灰料的尺寸取决于给煤的粒度（0〜

2、10mm）,它远远高于脱硫的石灰石粒子的平均粒径。理论计算表明，即使将风速提高到6m/s,热态时也只能使粒径为1mm左右的灰粒子进入循环，而较大的粒子仍只能在床底部作鼓泡或湍流流化。因此，从理论上讲，对只用煤灰作床料而对煤粒度耍求不严的循环流化床锅炉，耍实现高倍率循环，维持锅炉满负荷运行是困难的。1发展低倍率循环流化床锅炉通过以下循环倍率与分离器效率、燃烧效率等关系的分析讨论，得出以燃烧劣质煤为廿标的循环流化床锅炉的设计，走低倍率循环的设计思路是符合国情的。1.1循环倍率K与分离器效率n彳关系循环倍率K是指循坏送入炉内的固体物料与随煤进入炉内的不可燃固体物料（灰及石灰石）质量流量Z比

3、。当炉膛不排灰时，K直接影响炉内的汽固物料比，而气固物料比对燃烧、脱硫、炉内受热面布置及锅炉出力都有很大影响。分离效率肚义如下：RR/F式中R——循环物料量；K二亘二■一?!—F——燃料屮不可燃物料量。"尺祁工细）（2）根据公式（2）可列出循环倍率与分离效率的关系，见表1。表1循环倍率与分离效率的关系Hr0.60.70.80.90.960.980.990.996K1.52.334.09.024.049.099.0249.0从表1看出，当分离效率较低时，循环倍率随分离效率变化的敏感度较小，当分离效率大于98%以后，分离效率的微小变化，就会导致循环倍率的成倍増加，而也不仅与分离器的结构有

4、关,还受循环物料粒度、浓度及锅炉负荷等运行因索影响,运行因素是很难维持稳定不变的。因此，如果没有一套自动化程度很高的系统，很难保证分离器效率不变，因而难以保证锅炉稳定运行。国外高循环倍率流化床锅炉都配冇口动化程度很高的控制系统，例如芬兰AHLSTROM公司的50MWCFB锅炉的控制系统就相当于我国300MW煤粉炉的控制水平。而目前我国中小容量锅炉的自控水平低，运行监控手段不能满足生产需要。因此从运行稳定性考虑，采用低循环倍率比较合适。1.2循环倍率K与燃烧效率叽的关系循环倍率「与燃烧效率讥冇如下关系式：K二G•5-殆)*久-卩*]_』www?2cn^bwe^>)org⑶式屮n.一:然

5、烧一次通过炉腔的燃烧效率；n2循环灰的燃烧效率；afh飞灰份额；Car,A.-——煤中固定碳和灰的份额。如设Car/^1,ath=0.5,则K和不同的口、112与He的关系见表2。表2燃烧效率与循环倍率的关系nin2He0.90.930.950.970.990.70.80.40.60.80.40.60.8循环倍率K7.05.04.04.03.02.510.367.247.246.294.533.6514.7510.1710.179.256.505.1224.8516.9016.9016.0211.018.5174.9550.3050.3019.4533.3025.23通过实验得知，燃

6、烧效率随循环倍率的增加而增加，当燃烧劣质煤时，实际燃烧效率可达到95%,这时循环倍率一般为5〜10。从表1可知，相应的分离器效率为80%〜90%。根据循环流化床锅炉运行经验，固体不完全燃烧损失主耍由粒径0.2〜0.5mm的飞灰含碳量所造成，如果这些粒径的E灰能被分离下來并回送入炉的话，那么燃烧效率将会得到明显地提高。因此，分离器的分离效率在80%〜90%范围内即可满足上述要求。根据这些结果，我们在设计循环流化床锅炉时,通常取循环倍率为5〜10,分离器选用结构简单、体积小、布置在过热器之间或之后的榊形惯性分离器或单级旋风分离器上。众所周知，燃烧效率随循环倍率增大而增加，但当循环倍率增加

7、到一建程度时，燃烧效率的增加就变得缓慢(如表2所示)，但推动物料循环的风机功率随循环倍率呈直线增加。我国以燃烧劣质煤为主，电力紧张，川消耗较多的电能来换取燃烧效率的微虽增加，从经济角度来讲是不可取的。因此，对于燃烧劣质煤的CFB锅炉来说，从冇效提高燃烧效率的角度看，采用高循环倍率实无必要。275t/h燃煤肝石低倍率循环流化床锅炉哈尔滨锅炉有限责任公司与哈尔滨工业大学流化床研究组共同开发了75t/h低倍率CFB锅炉，装于黑龙江省七台河市热电厂，自1994年投