浅谈高低差速循环流化床锅炉节能技术

浅谈高低差速循环流化床锅炉节能技术

摘要：文章简述了高低差速循环流化床锅炉的定义，技术原理及其特点，结合上述特点，提出了相关高低差速循环流化床锅炉节能改造技术方案。

关键词：高低差速；循环流化床锅炉；节能我国现阶段相当长一段时间内，仍然以煤炭作为主要的能源结构，所以对节煤技术的研究占有重要的地位。循环流行化床（CFB）锅炉技术是20世纪80年代来迅速发展的一项低污染、高效率和良好综合利用清洁燃烧枝术。循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式。由于CFB具有高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，因此，这项技术在工业锅炉、电站锅炉等领域已得到广泛的应用，国内这方面的应用与研究虽起步较晚，但已有上百台循环流化床锅炉投入运行中，越来越受到业界广泛关注。

1 循环流化技术原理

循环流化床燃烧（CFBC）过程中，高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧，小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态，因此具有较高的燃烧利用效率。流化床锅炉分为两大类：鼓泡流化床锅炉（BFBB）和循环流化床锅炉（CF－BB）。

高低差速循环流化技术是在常规流化床（FBC）技术上加以改进，采用密相区内设置不同高度的床面，相应的床面有不同流化速度，将流化床面分成高速床和低速床，在低速床内均布置埋管受热面，在高速床内不布置受热面。其床面的不同的流化速度及高低差异，使物料在炉内形成有序的循环。

密相区内的物料在高速床和低速床内产生内循环，延长了颗粒在密相区内的停留时间，同时由于密相区浸泡管避开了高速流化区，因此大大提高了其使用寿命。它具有煤种适应性广，热效率好，负荷调节性能好，磨损量小等优点。无烟煤、烟煤、褐煤、矸石等生物性燃料都可以用作其燃料。

高低差速循环流化床锅炉燃烧技术技术采用了独特的内循环流化燃烧方式，是一种新型的清洁燃烧技术。它继承了流化床锅炉的原理，燃烧技术独特，燃烧室分成主燃室和副燃室。通过炉下送风的配合，在炉内，物料在主燃室与副燃室之间形成循环流。锅炉的埋管受热面一般布置在副燃室内，不仅减小了磨损问题，而且能很方便地通过调节副燃室的送风量来调节锅炉的运行。

2 高低差速床锅炉的主要特点

高低差速循环流化床锅炉技术是江西锅炉厂引进的德国专利，该技术的关键是改变了现有FBC（常规流化床）单一流化床面，而采用不同流化风速和多层床的“差速流化床”结构。虽然在运行过程中也存在一些问题，如炉膛结焦、锅炉磨损严重、排渣困难、返料器返料不正常以及运行几年后漏风率高和效率低等，但其优点是明显的。现将其与常用循环流化床锅炉、鼓泡流化床锅炉对比，在燃烧技术方面，与一般流化床(FBC) 锅炉相比，具有以下几方面优点：燃料适应性广；低氮氧化合物（NOX）排放；高效率脱硫；长燃料停留时间；高碳燃尽率；均匀的床温；强烈的颗粒返混，具体如下所述，在表1中对CFBC（高倍率循环流化床）、FBC（常规流化床）、和IFBC（差速流化床）综合特性参数进行了比较。

①高低差速床锅炉使物料按粒径大小自动分离，细粒分布于上层副床内，粗粒集中在低层主床上，所以副床的流化风速可比主床流化风速小1～1.6倍，低的流化风速和细的床料使埋管受热面磨损程度极大减轻，较好解决了低倍率的CFB锅炉的可靠性和安全性问题。

②低、高床之间的具有不同的流化风速，形成了床料的内循环，不仅强化了床化物料横向混合程度，而且延长了脱硫剂和给料在床内的停留时间，锅炉的脱硫效率和燃烧效率得到了提高。特别对于燃烧混煤具有较好的适应性。

③高低差速床锅炉改变以了普通单一流化床低负荷时过剩空气较高和结焦的不足，具有多床面的结构，和较好的负荷调节性能，在40%负荷发下能可靠经济运行。

④NOx排放低。经验显示，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50~150ppm。主要原因有以下三个：一是风量分别由主、副床送入；二是低温燃烧，空气中的氮不会生成NOx；三是分段燃烧，抑制了氮转化为NOx ，同时能使已生成的NOx部分地得到还原。

⑤节能优势明显，高低差速循环流化床锅炉较一般循环流化床锅炉更节能。普通流化床锅炉一次风风压需14 000～15 000Pa，二次风风压9 000Pa～10 000Pa，而高低差速循环流化床低速风风压7 000～8 000Pa，高速风风压达12 000～13 000Pa。

⑥采用低温燃烧，由于炉内优良的燃尽条件，使得锅炉的最后灰渣成分含炭量低，随着干灰渣收集、输送与利用技术的成熟，锅炉灰渣已被广泛用作水泥原料，实现了灰渣的综合利用与节能。

⑦易于实现灰渣的综合利用，炉内优良的燃烧条件使锅炉的灰渣含炭量低，锅炉灰渣成为了重要的水泥原料，得到了广泛应用。

3 锅炉节能技术改造

①加装冷凝型锅炉节能器。水蒸气中含有大量的汽化潜热，锅炉排烟中有约18%的水蒸气，可以对锅炉加以改进再利用汽化潜热。水蒸气含量较多导致热损失量大和排烟温度高。可直接在锅炉烟道中安装冷凝型燃气锅炉节能，回收烟气中的多余能量，提高经济效益和减少消耗的燃料。在利用水蒸气汽化潜热的过程中，也可以吸收烟气中的氮氧化物和二氧化硫等污染物，具有较好的环保意义。

②燃油节能器安装。燃烧室内燃料在缺氧条件下导致不充分燃烧，排出污染物过多。如果在锅炉燃烧过程中，喷入适量燃油使燃料充分燃烧，就可以使燃烧设备鼓风量减少约15%～20%，烟道温度有5℃～10℃的下降。燃油经节能器处理后，可节油5%～6%，显著提高了燃烧效率，黑烟明显减少甚至消失，炉膛清晰透明。避免了炉膛壁积残渣现象，环保节能效果较好。较多的减少了废气对空气的污染，排气中一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等下降较多，同时，废气中含尘量也可降低30%左右。

③加装冷凝式余热回收装置锅炉。当水蒸汽的温度高于100℃时不会凝结成液态水，而传统锅炉的排烟温度大约在160～250℃，所以水蒸汽过热，不能释放出汽化潜热。传统锅炉热效率一般达到87%～91%，加装冷凝式余热回收装置的锅炉，能降低排烟温度50～70℃，能提高热效率，较好地利用水蒸汽汽化潜热。

④使用热管余热回收技术。余热包括高温废气、冷却介质、炉渣、废水、废料、可燃废气等的余热。是在能源利用设备中没有被利用的热能，也就是多余的能源。据相关统计资料，工业企业余热总资源约占其燃料消耗总量的15%～65%，