1、工業鍋爐改流化床鍋爐我國燃煤工業鍋爐的燃燒方式以層燃為主，蒸發量1t/h的鍋爐，主要采用鏈條爐排，分段不連續調風；蒸發量1t/h的鍋爐，基本上為固定爐排，自然通風。一. 舊燃煤工業鍋爐狀況1） 熱效率低，一般估計我國工業鍋爐熱效率比發達國家低15%-20%，作為我國工業鍋爐主體的層燃爐平均熱效率只有60%左右，有的還不到50%，鍋爐實際運行效率要比設計效率或鑒定效率低10%-15%。2） 設備整體技術水平低。主要表現在：A.運行調節智能化程度低，燃燒過程不能實現自動檢測，自動調節，特別是1t/h以下小型燃煤鍋爐，加煤，調風，除渣，給水排污等過程調節完全憑司爐工經驗手工操作。B.節能，環保技術落

2、后，包括燃燒與換熱，水處理，除塵脫硫，余熱回收和灰渣綜合利用，電器設備變頻技術的應用等方面都比發達國家有很大差距。3） 運行管理水平低，設備完好率低，未經培訓和無證上崗的現象比較普遍。這些鍋爐均要燒優質煤，對煤種的適應性差。而我國燃煤供應目前仍是賣方市場，一般都是直接供應原煤，沒有根據煤質及粒度情況進行加工分類，用戶難以做到按需購買，且煤質多變，造成運行調整困難，機械不完全燃燒增加，熱效率下降。一. 工業鍋爐改流化床鍋爐的發展我國鍋爐改造工作有較長的歷史和曲折的道路。70年代未期以前，鍋爐改造以提高出力為主。進入80年代以后，特別是國家對鍋爐節能提出嚴格要求后，鍋爐改造的目的就轉移到提高鍋爐熱

3、效率方面。經改造后的鍋爐取得了較明顯的節能效果和較好的經濟效益。 我國發展流化床鍋爐大致分為改造舊鍋爐，研制新鍋爐，發展循環流化床鍋爐三個發展階段，而隨著我國流化床燃燒技術的發展，將工業鍋爐改造成流化床鍋爐的技術也在發展，將鼓泡流化床鍋爐和循環流化床鍋爐中的先進技術應用到鍋爐改造中。對工業鍋爐改造，除滿足能燒劣質燃料外，還要求實現高效、低污染燃燒。對于6.5th、10th的鏈條爐改流化床鍋爐希望達到7075的熱效率。對于20th以上鏈條爐改流化床鍋爐，熱效率般應達到80以上。對于燃用高硫煤時，應進行爐內脫硫，脫硫效率應達到85以上。二. 工業鍋爐改流化床鍋爐應注意的幾個問題1根據燃用煤種選擇燃

4、燒方式 不同地區的鍋爐要根據各單位的具體情況，確定燃用的主導煤種，不向的燃燒方式對燃用煤種有不同的要求，煤粉鍋爐和鏈條鍋爐只能燒發熱量和揮發分較高的優質煤。對于無煙煤屑、高硫煤、造氣爐渣、鏈條爐渣、煤矸石等燃料，只有流化床鍋爐才能穩定燃燒，應首選這種燃燒方式。2. 應根據鍋爐容量大小選擇鼓泡流化床燃燒或循環流化床燃燒對于不同容量的鍋爐，選擇不同爐型的一般做法是： (1)對于10th或10th以下的鍋爐，采用鼓泡流化床鍋爐還是可取的，采用鼓泡流化床燃燒或加簡單的飛灰回燃可能是最佳選擇。10th或10th以下鍋爐汽包標高較低，往往是雙汽包，真正按循環流化床鍋爐改裝設計比較困難。按鼓泡流化床燃燒改裝

5、工作量小，投資省，操作方便，對煤的破碎系統沒有循環流化床鍋爐那樣要求嚴格，能保證達到設計蒸汽參數和蒸發量。 (2)對于20 t/h、35th的鍋爐采用循環流化床燃燒，采期低倍率飛灰循環。在密相區適當加埋管受熱面，實現大小粒子疊加的流化床燃燒，在鍋爐安全穩定運行和經濟性方面都是很有競爭力的。(3)對于65th、75th的鍋爐采用循環流化床燃燒，密相區帶埋管或不帶埋管均是可取的，可隨煤質特性和篩分特性而定。如果燃用發熱量較低的燃料，煤破碎后粗粒產份額較高，在燃燒時自爆性又較差的煤時，在密相區加埋管可能會穩妥一些。 (4)對于130th、220th鍋爐以不帶埋管的循環流化床為好，但對煤的篩分特性應有

6、嚴格的要求，除要求煤粒在08mm之間外，還要求煤的平均粒徑應在2.53.0mm為好。3. 應結合我國國情 盡量吸收、應用我國流化床燃燒發展中的成功經驗，發展適應我國國情的循環流化床鍋爐。具有中國特色的循環流化床鍋爐有以下特點： （1）采用寬篩分燃料(多為o8mm)，簡化燃料制備系統，燃燒室由下部的大粒子床(為鼓泡床或湍流床)和上部的小粒子床(為夾帶床或循環床)組成。 （2）采用較低的流化速度和適中的循環倍率，減少能量消耗，減輕磨損。 （3）采用獨特的飛灰分離裝置。我們開發了很有特色的、高效低阻力的中溫下排氣旋風分離器、中溫多管旋流分離器和低溫旋風分離器，對改工業鍋爐為流化床鍋爐都是很適宜的。

7、（4）利用我國在鼓泡流化床鍋爐上的成功經驗，在小容量循環流化床鍋爐密相區內適當布置埋管受熱面。 4設計、選擇高效、低阻力的分離器是保證循環流化床鍋爐達到設計蒸汽參數、蒸發量和高燃燒效率的關鍵 在工業鍋爐改流化床燃燒時，如果選擇循環流化床燃燒時，首先要考慮用什么型式的高效低阻力飛灰分離器，然后要考慮這種分離器在被改造的鍋爐中是否好布置。飛灰分離器是循環流化床鍋爐的關鍵部件之一。它的性能直接影響到鍋爐的安全和經濟運行。分離器的結構形式與布置決定了鍋爐的整體布置，成為區別循環流化床鍋爐技術流派的重要標志之。 5在選用流化床鍋爐時一定要配備與其相適應的燃料破碎系統，使燃料的平均粒徑符合該鍋爐的要求燃料

8、的篩分特性和粒度分布，對鍋爐的穩定運行、飛灰的循環倍率，鍋爐蒸發量，鍋爐燃燒效率都有直接影響。對于工業鍋爐改造成流化床鍋爐，最重要的是保證3mm以下的顆粒占6070左右。 鍋爐改造時，為了減少改造工作量、節約鋼材和減少投資，應盡可能利用原有廠房和鋼架結構，盡可能少變動尾部受熱面。改造后的蒸發量不能提高太多，以免尾部受熱面的煙氣流速太高、造成受熱面磨損。盡量不動或少動受壓元件。遵從以上原則能達到改造工程安全可靠、投資少、周期短的目的。 7精心選取設計參數和受熱面的合理匹配流化床鍋爐的設計包括：鍋爐的整體布置：布風系統的設計；各受熱面的布置；鍋爐熱力計算；煙風道的阻力計算；受壓元件的強度計算；繪制

9、施工圖及輔助設備的選擇等。在設計過程中，特別要注意精心選擇各參數，如循環倍率、燃燒份額、各段煙氣流速、二次風比率等以及各部分受熱面的合理匹配。三. 工業鍋爐改流化床鍋爐的設計參數選取及某些部件結構1. 布風裝置及小孔風速 布風裝置是流化床鍋爐的關鍵組成部分流態化的建立，流化質量的好壞，燃燒工況穩定與否，以及床的傳熱等都與布風裝置的結構合理性關系極大。目前我國主要有兩種型式，鼓泡流化床鍋爐大多采用普通風帽型，循環流化床鍋爐多數采用水冷風室、水冷布風板。在鍋爐改造時，采用風帽型布風裝置，容易施工，安全可靠，投資也少許多。從風帽小孔噴出空氣速度稱為小孔風速，是布風裝置設計的一個主要參數。小孔風速應根

10、據燃煤特性及床料顆粒特性、負荷調節范圍和風機電耗等全面考慮選擇。對于顆粒為010mm的燃煤, 一般選取小孔風速為3540m/s。對于顆粒為08mm的燃煤，小孔風速為3035m/s。燃煤真實密度大者速度取上限，密度小者取下限。2. 流化速度流化速度是流化床良好流化狀態下煙氣的空床流速，也稱操作流速。它是流化床鍋爐的重要特性參數。 早期國外的循環床鍋爐采用高達812m/s的流化速度。隨著高流化速度帶來了磨損與能耗急劇增大等問題，因此目前逐漸降至5左右。如Lurqi型、Pyroflow型循環床鍋爐的流化速度為55.5m/s，Circofluid型的流化速度布風板區為4.5m/s，稀相區為3.5ms.

11、 循環倍率定義為單位時間內鍋爐循環物料量與煤耗量之比。是表征循環物料量大小(相對量)的無因次參數。循環倍率的高低與鍋爐的燃燒、傳熱、污染控制和負荷調節等密切相關，是極其重要的設計參數。其值的選取直接影響到爐型的選擇、鍋爐的整體布置、受熱面的吸熱分配與磨損、鍋爐自身的能耗等。 影響循環倍率的主要因素有：燃煤和石灰石尺寸及其粒度分布、流化速度和分離器效率等。粒子平均粒徑小、流化速度高、分離器效率高時，可以實現較高的循環倍率。 在循環床鍋爐發展的初期，循環倍率都很高，為6090以上。隨著循環流化床鍋爐的發展，目前已呈減小趨勢，一般為1040左右。目前，Lurgi型和Pyroflow型鍋爐的循環倍率較

12、高，為2540，而Circofluid型鍋爐則采用較低的循環倍率，為1020.我國的循環流化床鍋爐大多燃用寬篩分的劣質煤,鍋爐容量目前也較小，大多采用較低的循環倍率，通常在20以下。對3565th鏈條鍋爐改循環流化床鍋爐，循環倍率也只選取510；對6.520t/h鏈條鍋爐改鼓泡流化床加飛灰回燃(飛灰循環)，循環倍率選0.55。很明顯，循環倍率越高，顆粒再循環燃燒的次數越多，炭粒的燃盡度越高，鍋爐燃燒效率越高。但理論計算和實踐均表明：即使對于難燃煤種，循環倍率為810已可實現不低于98的燃燒效率。而循環倍率再增大，對燃燒效率的提高并不明顯。因此，從燃燒角度而言，選用810的循環倍率就可以了。4.

13、 流化床床溫和爐膛出口煙氣溫度 流化床床溫的選定應根據燃燒的穩定性，運行的安全性和經濟性，以及環境保護等方面的要求考慮。從燃燒和傳熱方面來說，床溫高有利于強化燃燒和傳熱，可提高鍋爐燃燒效率。但床溫高受到灰的變形溫度的限制。一般炭粒表面的溫度比床溫高100200所以床溫耍比灰的變形溫度低150250才能安全運行。床溫選取的低限應受焦炭著火溫度的限制。焦炭的著火溫度為800左右，故不能低于800，否則會因燃燒不穩定而熄火。若燃燒的煤種含硫量較高，需要加入石灰石進行爐內脫硫時，則最佳脫硫溫度為870左右。所以，考慮到燃燒和脫硫，根據煤種不同，床溫一般取為850900。對于鏈條鍋爐改流化床鍋爐，燒無煙

14、煤、造氣爐渣、鏈條爐渣和不需進行脫硫時床溫一般選950為宜。 燃燒室出口煙氣溫度應以大于焦炭的著火溫度(800)為好。上限也應受到灰熔點的限制。出口煙溫選取的原則和具體數值與床溫的選取相同。一般選定在900左右為好。較高的爐膛出口煙溫也可增加過熱器的傳熱、節省昂貴的金屬。不過受熱面的總金屬耗量不見得能節省，可能還要增加。因為要提高懸浮段的溫度，就一定要在懸浮段少布置或不布置受熱面，這就必須增加對流受熱面。由于爐內的放熱系數要比對流受熱面的放熱系數高許多，故對流受熱面就要大大增加。所以，爐膛出口溫度也不宜太高。對于鏈條鍋爐，尤其是10th及10th以下的鏈條鍋爐改流化床鍋爐，采用高溫、低速的懸浮

15、段是提高該流化床鍋爐燃燒效率的重要措施。一方面改造后的流化床鍋爐一般要燒揮發分低的劣質燃料，高溫有利于燃盡。另一方面流化床的高溫也不過在900950范圍內，比原鏈條鍋爐爐膛出口溫度還低，不會增加尾部對流受熱面的負擔。5一、二次風比和燃燒份額 不同型式的循環流化床鍋爐，其設計工況不同，一次風比率為3070，煤在濃相區的燃燒份額也為3070。MSFD鍋爐，一次風率一般為30。Lurgi型和Pyroflow型鍋爐一次風率般為50。Circofluid型鍋爐一次風率一般為60%.對于工業鍋爐改為流化床鍋爐，由于一般多燃用劣質煤，其真實比重大，平均粒徑較大，主要在密相區放熱，因此其一次風率、燃燒份額一般

16、取7080。一次風率越大燃料在密相區內燃燒份額也越高，這樣就需要有較多溫度較低的循環物料返回密相區，帶走燃料燃燒所釋放的熱量，以維持密相區的溫度。如果實際運行中出于種種原因導致循環物料量不夠(如分離器分離效率不高，床料中細粒較少等)，就會造成密相區溫度過高，無法多加燃料鍋爐帶不上滿負荷。在將工業鍋爐改裝成循環流化床鍋爐時，為了實現密相區熱平衡，在密相區需適量布置埋管受熱面。四. 工業鍋爐改流化床鍋爐舉例t/h鏈條鍋爐改鼓泡流化床鍋爐 某化肥廠SHL6.5-25鍋爐，是雙橫鍋筒水管式鏈條爐排鍋爐，需燃用優質煤，運行中鏈條經常卡死，鍋爐燃燒效率不高。為了安全、穩定運行，并能燃用無煙煤末和造氣爐渣，

17、故將該爐改造為鼓泡流化床鍋爐。要求： 改造后的鍋爐能穩定燃燒無煙煤末并摻燒造氣爐渣 (發熱量14600kJ/kg以下)，鍋爐蒸汽參數與原爐不變，并略有超負荷運行的能力，鍋爐熱效率達到75左右。主要改造技術措施： 1. 采用鼓泡流化床燃燒方式 將原爐鏈條爐排拆除，布置流化床鍋爐的布風裝置。其布風裝置由等壓風室、布風板和風帽組成。布風板面積為2.4，熱態流化速度3.6m/s，風帽小孔速度38m/s.2. 擴大懸浮段橫截面積 為了使細粒子在懸浮段燃盡，采用較大的懸浮段橫截面積，以降低懸浮段的煙速，延長細顆粒在懸浮段的停留時間，從而提高鍋爐的燃燒效率。如鏈條爐排鍋爐改流化床鍋爐時，把前墻向前擴展了91

18、5mm，使懸浮段煙速降到13m/s。某廠20th鏈條鍋爐改流化床鍋爐，前墻向前擴展了867mm，使懸浮段煙速降為16m/s。這些措施對提高鍋爐燃燒效率均收到了良好效果。3. 適當減少懸浮段受熱面積，形成高溫懸浮段細炭粒燃燒在不同工況下，可分為動力燃燒反應區、擴散燃燒反應區和過渡燃燒反應區。流化床鍋爐懸浮段內炭粒的燃燒過程處于過渡燃燒反應區，動力因素和擴散因素對燃燒速度均有重要影響。適當提高溫度有利于燃燒過程向擴散燃燒轉移，提高燃燒速度、強化燃燒過程。要提高懸浮段的溫度，必須在懸浮段內少布置受熱面。4加U型分離、燃盡段和飛灰再燃 在懸浮段出口設置U形分離、燃盡段，使已逸出懸浮段的細粒在900的U形段得到進一步燃燒。對于有條件的鍋爐，還可采用飛灰循環再燃燒，將從懸浮段出來的帶有一定含碳量的飛灰，經U形段沉降分離，再送人爐膛燃燒。5適當減少過熱器受熱面積 鏈條鍋爐改造為流化床鍋爐后煙氣中的含塵濃度增高，過熱器的傳熱系數相應也提高了故改為流化床鍋爐后過熱器受熱面顯得過多。并且根據現有流化床熱力計算方法所算出的過熱器的傳熱系數比實際偏低較多。因此，要適當減少過熱器