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循环流化床热平衡和灰平衡

关于循环流化床锅炉热平衡、灰平衡问题

崔洪双[大连市热电公司] 2003-07-04

一、前言

循环流化床燃烧技术是在泡床技术上自七十提代发展起来的一种新的燃烧技术,循环流化床锅炉(CFB炉)亦被称为第二代沸腾炉,它克服了沸腾炉燃烧效率低,埋管磨损严重等缺点,增加了物料循环系统。由于CFB炉上具有燃用料种类宽,负荷调整范围大,以及在炉内加石灰石(白云石)可直接脱硫和降低NOX的排放等优点,在国外得到迅猛发展。目前300t/h、400 t/h容量的CFB炉已相继投入运行,更大容量的锅炉正在安装和研制中,可以说,国外CFB炉燃烧技术是成熟的。

我国尽管对沸腾炉的研究曾经达到了相当高的水平,并在运行方面积累了较丰富的经验,但对CFB炉的研究相对国外起步较晚,第一台35T t/h CFB炉于1998年才投入运行。然而,国内近几年35 t/h、75 t/h CFB炉却供不应求。发展很快,尤其热电联产的地方中小型热电厂大多采用CFB炉,仅辽宁省已投运的就达9台,正在安装建设的28台,拟建的23台,外加容量220 t/h的3台,总计达60多台。锅炉制造厂家由最初的几家,现已发展到十几家。由于我国对CFB炉的研究起步晚,在设计、制造、安装、运行等方面经验不多,致使已投运的35TLH、75T/H、CFB炉较普遍存在:出力不足,磨损严重以及炉内结焦等问题,给使用单位带来了很大的困难,如果这些问题不能得到尽快解决,势必影响我国CFB炉技术的发展。本文针对上述问题提出热平衡、灰平衡的概念,并加以讨论,供设计、制造、使用单位参考。

二、热平衡:

循环流化床锅炉燃烧室内温度一般在8500C-9500C之间,当燃料进入燃烧室后,在一定的烟气流速下,较粗的颗粒落入下部,细小颗粒悬浮于中部,微小的颗粒被烟气带入上部,各粒径的燃料在上、中、下部燃烧放热。热平衡就是:燃料在燃烧室内沿高度上、中、下各部(1)所释放出热量与受热面吸收热量(含炉墙散热量)的平衡。只有达到这种平衡,炉内才有一个较均匀、理想的温度场,一般来说,CFB炉燃烧室内温度差(纵向、横向)在200C左右,最大不超过500C(2)只有在一个较理想的温度场下,炉内各部才能保证实现设计的放热系数,工质才能吸收一定的、所需的热量,从而达到各部的热量平衡,保证锅炉的出力,且不会发生局部过热、物料结焦等现象。如何达到炉内的热量平衡?首先在设计时必须确定进入燃烧室内的燃料在下、中、上各部的燃烧份额。如果在燃料各部位的燃烧份额分配的不合理,某处过大、或某处过小,就必然造成局部物料温度过高直至结焦以及局部温度太低,受热面吸收不到所需的热量,从而影响锅炉的出力。目前,已投运的CFB炉在运行中发生结焦和达不到额定负荷的一个主要原因,正是锅炉设计时燃料燃烧份额分配的不尽合理或燃料种类、粒径发生变化后,运行中燃烧调整不当,致使燃料燃烧份额分配未达到设计要求所造成的。例如:某台