典型循環(huán)流化床鍋爐的設計特點
一、主要型式循環(huán)流化床鍋爐的設計特點
1 . Lurgi 型循環(huán)流化床鍋爐
德國魯奇公司在冶金化工方面有多年使用流化床技術的經(jīng)驗，20世紀70年代末期建立了循環(huán)流化床試驗臺，并進行了高灰分煤的燃燒試驗，取得了良好結果，是世界上最早開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的公司之一，并在循環(huán)流化床鍋爐研究和設計上處于領先地位。Lurgl 型循 循環(huán)流化床鍋爐設備及系統(tǒng) 環(huán)流化床鍋爐技術的主要特點是：
(l）采用了外置流化床熱交換器（EHE ) ，將一部分蒸發(fā)受熱面或過熱、再熱受熱面布置其中。這一方面使得鍋爐受熱面的布置有了更多的靈活性，非常有利于鍋爐的大型化；另外，由于流化床熱交換器可以設計成雙室，分別布置過熱器和再熱器，通過兩個室的控制灰量可調節(jié)過熱器汽溫和再熱器汽溫，將熱交換后的“冷”物料送回爐膛可控制爐溫，有利于提高循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應性；再者，將熱爐膛作為燃料燃燒的場所，僅在上部布置少量的受熱面，爐膛溫度通過改變鍋爐物料中“冷”、“熱”兩種物料的比例，使爐膛溫度維持在850士（10-20 ）℃，這對脫硫非常有利。
( 2 ）采用高溫旋風分離器，其分離器的壽命可保證2-3 年；而循環(huán)物料的返回量由高溫旋風分離器下方的高溫送灰器控制，可以調節(jié)床溫和外置流化床熱交換器的傳熱。
( 3 ）采用較高的流化速度和物料循環(huán)倍率，爐內氣固兩相混合密度大，燃燒室內靜壓較高，負荷調節(jié)比為3:1或4:1，負荷變化率為（4％-5%) B-MCR/min ，雖然爐子啟動較慢，但在低負荷工況下具有明顯優(yōu)勢。

(4）大型鍋爐的燃燒室下部不再是收縮成錐體而是設計成分叉腿（Pants leg）形式，即爐膛下部分成兩個密相床，與其上部稀相區(qū)呈分叉形布置，目的是克服大容量循環(huán)流化床鍋爐中二次風穿透深度受限的問題。美國德克薩斯（Texas）州羅伯遜( Robertson）的瓦科（Waco）電站，安裝了德州一新墨西哥州電力公司（TNP）的兩臺150MW循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐主要設計參該滬為單爐膛，水冷壁高度為30m，截面尺寸寬度為12.5m，深度為10.2m ，爐膛下部設計成分叉形；給煤點僅四個。爐膛溫度一般為850℃，占總風量60％的一次風從水冷式風箱送人，二次風分兩級在不同高度送人；密相床流化風速為5m/s，噴人二次風后爐膛土部風速為6m/s ；爐膛出口布置有四個高溫旋風分離器，左右各二。每個分離器下部的立管都裝有機械式送灰器（錐形機械閥）．根據(jù)負荷的需要自動調節(jié)循環(huán)灰流量分配。一部分灰直接返回爐膛，另一部分灰則進人外置式熱交換器；外置式熱交換器共四個，兩個布置過熱器，兩個布置再熱器，灰在其中冷卻后再返回爐膛。
受熱面工質吸熱量分配比例為：①給水加熱及蒸發(fā)吸熱：燃燒室60%，流化床換熱器20%，省煤器20%。② 過熱吸熱：流化床換熱器40% ，對流過熱器60％。③再熱吸熱：流化床換熱器50% ，對流再熱器50%.
    鍋爐正常運行，給煤經(jīng)兩級破碎后入爐，兩級破碎機均為逆式環(huán)錘破碎機.第一級將煤由人廠時的0-150mm破碎成O-40mm；第二級破碎機進一步破碎到O-6mm ，其中小于800m的占50％。
2 . Pyroflow 型循環(huán)流化床鍋爐
芬蘭奧斯龍（Ahl 從rom ）公司也是世界上發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐最早的公司之一。1977 年建造第一臺熱功率為1 . SMW 的半工業(yè)試驗裝置，1978 年在皮拉瓦（Pihlova 》 紙板廠建造了第一臺熱功率為32MW 的循環(huán)流化床鍋爐，于1979 年4 月投運。自此，公司開始生產(chǎn)Py roflow 型循環(huán)流化床鍋爐（參見圖1 一4 ）。20 世紀80 年代末生產(chǎn)的4 IOt / h 循環(huán)流化床鍋滬，在我國的內江工程中中標。它發(fā)展此種鍋爐的目的是在于減少大氣污染，能使用普通娜料甚至可以使用常規(guī)鍋爐不能使用的燃料。
     2、Pyroflow 型循環(huán)流化床鍋爐的技術特點是：
( ”鍋爐結構系統(tǒng)比其他形式的循環(huán)流化床鍋爐簡單，總占地面積減少。
(2）采用兩級燃燒，爐底送人一次風，密相區(qū)上方送人二次風，一次風率為40%-70%，通過調節(jié)爐內的一、二次風的比例進行床溫控制和過熱汽溫調節(jié)，床溫可在800-1000℃之間調節(jié)。
(3）燃燒室內放置n 管構成的過熱器．
(4）采用高溫旋風分離器，旋風分離器和Lurgl 型相似，殼體為不冷卻的鋼結構，內有一層耐火材料和一層隔熱材料，里面一層為耐高溫耐磨材料，外層隔熱材料與護板用拉鉤裝置相連，以防脫落。分離下來的循環(huán)物料用U 型送灰器直接送回燃燒室，循環(huán)物料的平均粒徑為150-300m。
(5)通過添加石灰石或其他物料可燃用多種燃料，從揮發(fā)分基本為零的石油焦到灰分超過65%的油頁巖，以及無煙煤煤屑、廢木材、泥煤、褐煤、石煤、工業(yè)廢料等均可燃用；

(6）通過改變爐膛下部密相區(qū)內固體物料的儲藏量和參與循環(huán)物料量的比例，也就是改變爐膛內各區(qū)域的固氣比，從而改變各區(qū)域傳熱系數(shù)的方法來調節(jié)鍋爐負荷的變化，其負荷調節(jié)比為3:1 或4:1 ，調節(jié)速率在升負荷時為4% B-MCR/min，降負荷時為6%B-MCR/min.
    以芬蘭SEVD 電站為例，鍋爐主要參數(shù)。爐膛下部耐火層砌成倒錐形，以保證其流化速度和穩(wěn)定燃燒；上部截面為6.5mX 20m ，水冷壁高度為30m。爐膛中部放置由幾管組成的過熱器受熱面。爐膛出口與三個直徑為6.7m 的旋風分離器相連．鍋爐有6個給該型鍋爐的主要問題是二級過熱器制造．工藝難度較大，稍有缺陷，很易磨損．另外，旋風分離器筒體垂直部分耐火磚曾經(jīng)脫落，后改用異形磚鉤，問題得以緩解。
3.FW 型汽冷卻式高溫旋風分離器循環(huán)流化床鍋爐
美國福斯特，惠勒公司在20世紀70年代研制開發(fā)鼓泡流化床燃燒技術，80年代發(fā)展循環(huán)流化床技術.福斯特·惠勒公司FW 型循環(huán)流化床鍋爐技術有如下特點：
( l）爐膛上下截面基本一致，床內平均顆粒粒徑為300-400m ，爐膛出口煙氣夾帶揚析到爐膛上部的粒徑為150-250m ，爐膛出口煙氣攜帶固體顆粒濃度為4-7kg/kg .

(2）爐膛下部為密相區(qū)，分級送風，二次風從過渡區(qū)送入，以SO₂、NO₂和CO 排放較低．
(3）布風板采用水冷壁延伸做成的水冷布風板，上面布置定向大口徑單孔或多孔風帽。

(4）采用床下熱煙氣發(fā)生器（風道燃燒器）點火，啟動速度比絕熱旋風筒的循環(huán)流化床鍋爐快得多，從10h縮短到4h即可．
(5）采用汽冷卻式高溫圓形旋風分離器，由膜式壁組成的旋風簡用過熱器內的蒸汽冷卻。汽冷旋風簡制造投資成本加大，但使用可行性高，運行維修費用低。
(6）在帶再熱器超高壓大容量鍋爐飛灰回送系統(tǒng)上設置整體式再循環(huán)外置流化床熱交換器（INTREX )，其中布置有再熱器受熱面，將高溫分離下來的循環(huán)灰在該低速流化床中進一步冷卻，然后回送到爐膛下部，調節(jié)床溫。這樣不僅能通過采用控制回灰溫度和回灰量的手段來調節(jié)負荷，而且結構緊湊。正如第四章第四節(jié)所述，INTREX 是與爐膛下部緊緊相連的，比外置流化床熱交換器（EHE）更利于緊湊布置 ，操作方便簡單。用于緊湊式循環(huán)流化床鍋爐（采用方形分離器）的整體式再循環(huán)外置流化床熱交換器(INTREX）結構布置示意圖，其布置方式為“下流式”。
FW 型循環(huán)流化床鍋爐具有很高的可靠性。鐘如，1990年l月在美國賓夕法尼亞州的蒙特卡默（MtCarmel）投產(chǎn)的一臺循環(huán)流化床鍋爐，蒸汽流量為474t/ h，壓力為6.4MPa , 溫度為488℃ ，燃用含灰量高達65%-70%的煤殲石（其發(fā)熱最僅為5800kJ／kg），在燃用如此高灰分的研石時仍能達到94.5％的利用率。該爐原煤最大粒徑為150mm．燃料系統(tǒng)為二級破碎，第一級采用可逆式環(huán)錘碎煤機，破碎后粒徑為O 一50 ? ，第二級采用棒式破碎機，出料粒徑1 ～以下的達到70-%- 80%，為鍋爐運行提供了可靠保證。
帶有INTREX 熱交換器的兩臺110MW 循環(huán)流化床鍋爐于1 992年在美國路易斯安那州的西湖（Wesdake ）電站投運，燃料為石油焦。鍋爐主要參數(shù)見表。該技術已經(jīng)在日本和中國得到了應用。