流化床锅炉与层燃锅炉、煤粉锅炉相比,前者具有高效、低污染、低成本等特点,显示了它强大地生命力,近10年来得到了迅速地发展,特别是加压流化床燃烧技术能将煤化工和煤燃烧综合,实现蒸汽－燃气联合循环发电,是世界主要工业发达国家正在致力发展地第三代燃烧技术.一、流化床燃烧锅炉地优点 1．对燃烧地适应性特别好,可以烧优质煤,也可以烧各种劣质燃料－高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、各种煤矸石,还可以烧油页岩、石油焦、尾矿、煤泥、尾气、炉渣、树皮、废木头、垃圾等.在燃料来源、品种和质量多变地情况下,采用流化床燃烧技术是特别适宜地. 2．燃烧效率高.采用带飞灰循环燃烧地流化床锅炉,根据炉型和煤种地不同,燃烧效率可达90%～99%. 3．流化床地截面热强度高,鼓泡床锅炉地截热面热强度为1～3MW/m2,循环流化床地截面热强度为3～8MW/m2. 4．流化床燃烧温度一般为900℃左右,采用石灰石作为床料添加剂时,炉内脱硫效果好.与煤粉锅炉采用烟气干法和湿法脱硫相比,前者电厂投资和运行费用大为降低. 5．流化床锅炉一般采用分级燃烧,燃烧温度不高,NOX地浓度为100～200ppm. 6．流化床锅炉地负荷调节范围大,调节性能好.对鼓泡床锅炉,采用分床压火或调节料层厚度,负荷变化范围为100%～50%.对循环床锅炉,采用改变灰循环量可使锅炉地负荷变化范围为100%～25%.负荷地连续变化速率可达5%～10%. 7．流化床锅炉地溢流渣、冷渣含碳量低,可作为水泥熟料地添加剂和建筑材料.二、流化床燃烧锅炉地缺点 1．鼓泡床锅炉如不采用飞灰循环燃烧,则燃烧效率不高；采用飞灰循环燃烧,燃烧效率可与煤粉锅炉相媲美,但系统较复杂. 2．流化床锅炉地排烟原始含尘浓度比一般层燃锅炉高很多,特别在烧高灰分煤时就高得更多,这就对除尘设备地型式及除尘系统地组成提出了更高地要求.否则,将影响在第一类、二类环保地区地使用. 3．流化床锅炉采用高压鼓风机,其电耗较高,且噪声大,污染环境. 4．床内受热面、炉墙及对流受热面地磨损比层燃锅炉和煤粉锅炉严重. 流化床锅炉地组成与分类 一、流化床锅炉地组成 流化床锅炉主要由浓相床、稀相床<悬浮段）、床内受热面、布风装置和尾部受热面五部分组成<图1-1）.布风装置由风室、布风板和风帽组成.浓相床内地床料与煤矿被流化,煤被燃烧.细小煤粒吹入悬浮段继续燃烧.燃烧室内煤燃烧放出热地一部分被床内受热面吸收；另一部分被烟气和飞灰带离燃烧室被后面地对流受热面吸收.布风装置将燃烧空气均匀分配,使浓相床流化质量良好,获得好地燃烧效果和床与受热面之间好地传热工况.二、流化床锅炉地分类 根据流化床地流动形态和床料地不同,流化床锅炉可分成三大类：鼓泡床锅炉、循环床锅炉和加压流化床锅炉. 1．鼓泡床锅炉<图1-1） 鼓泡床锅炉地特点是流化速度较低.流化速度u=qv/(Ab×3600>,qv为进入燃烧室地流化空气量<m3/h）,Ab为床地截面积<m2）.鼓泡床热态流化速度一般为3～4m/s.煤粒地尺寸一般为0～10mm.浓相床由乳化相和气泡相组成,床内有埋管受热面,是这种锅炉地另外两个特点.这类锅炉地优点是结构较简单,缺点是飞灰含碳量高,燃烧效率不高.
2．循环床锅炉 循环床锅炉有如下几种类型：<1）多粒子流化床锅炉<图1-2）MSFB<Multi-solids Fluidized Bed）锅炉是由美国科拜特尔<Battelle）哥伦布实验室研制地.它主要由燃烧室、高温分离器、飞灰回送装置和外部低速流化床热交换器组成.燃烧室由下部大粒子床和上部小粒子床组成.燃烧室内没有布置受热面.高温分离器收集燃烧室出来地飞灰送入外部低速流化床热交换器,生产蒸汽和使蒸汽过热.被冷却了地飞灰再回送至燃烧室再燃烧.飞灰地回送采用非机械式地L阀.这种锅炉地特点是燃烧与传热分开.来自高温分离器和外部低速流化床热交换器地高中温烟气流入尾部对流受热面,冷却和除尘之后,经引风机排入大气.这种锅炉地优点是燃烧效率高,但结构复杂.<2）Pyroflow循环床锅炉<图1-3）这种锅炉主要由燃烧室、高温分离器、送灰装置组成.与MSFB锅炉相比,它没有外部低速流化床热交换器.它地优点是结构较简单,燃烧效率高.<3）Circofluid循环床锅炉<图1-4）这种锅炉地特点是：鼓泡床上加了一个小粒子床；采用中温分离器；没有外部低速流化床热交换器；燃烧室顶部布置有对流受热面和采用了烟气再循环.它地优点是燃烧效率高,结构比较简单.
鼓泡床锅炉和循环床锅炉在工业锅炉和电站锅炉中都已商品化了.表达式1-1给出了它们地有关数据. 3．加压流化床锅炉 加压流化床锅炉是一种清洁、高效地燃烧新技术.由于它在满足环保排放要求和实现电站大型化方面地显著地优越性,所以被认为是燃煤联合循环发电中十分有前途地方案之一,受到世界各国地普遍重视.瑞典ABB公司分别在瑞典、西班牙和美国建立了发电功率为80MW地加压流化床燃烧联合循环示范性电站.美国拟建发电功率为330MW地加压流化床联合循环发电商业性电站.我国东南大学自1981年起,经历了10年地实验室规模地研究,建立了1MW热功率地实验装置,进行了燃烧和排放控制方面地实验.目前正在研制实验规模地电厂. 表1-1 流化床燃烧锅炉地有关数据比较
流化床燃烧锅炉发展简况 流化床燃烧锅炉具有许多优点：对燃料适应性强,燃烧效率高,污染控制特性好,负荷调节范围大,适合改造超龄锅炉,便于实现灰渣地综合利用等.近年来,国际上主要工业发达国家都集中财力和人力加快了对它地理论研究和工业发展研究.一、国际上流化床燃烧锅炉地发展现状及趋势当前国际上流化床锅炉地发展集中在以下几方面： 1．带飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉 美国TVA夏伍衣<Shawnee）示范电厂于1988年投入运行,蒸发量为499t/h地锅炉可作为典型代表.试运行结果表明：该锅炉具有高效、低污染燃烧.对煤种适应性强,负荷调节特性好等优点. 2．带飞灰燃尽床地鼓泡床锅炉 日本电力动力发展公司研制地蒸发量为156t/h、带5万KW机组地锅炉可作为典型代表.自1987年投运以来已累计运行1万h,运行结果表明：燃烧稳定,对煤种适应性好,锅炉效率高,能达到环保要求. 3．循环床锅炉 联邦德国、美国、芬兰、中国都在积极发展各自形式地循环床锅炉.联邦德国地Lurgi型,其典型代表是杜易斯堡<Duisberg）地270t/h、带9.6KW机组地锅炉.到1994年4月它已累计运行6h,锅炉效率达到了90.8%.美国地拜特尔<Battelle）MSFB锅炉,典型代表是1984年在爱尔兰Kerry县投运地、蒸发量为53t/h地锅炉.实践证明：其对燃料适应性、污染控制特性极好,燃烧效率达99%.芬兰有奥期龙型<Ahlstrom）,典型代表是美国纽克拉<Nucla）电厂420t/h、带11万KW电功率地锅炉,到1994年底已累计运行3.4万h.中国清华大学和华中理工大学研制了具有Ⅱ型布置地循环床锅炉.清华大学和四川锅炉厂联合开发地35t/h循环床锅炉于1989年在包头纺织总厂点火试运行.华中理工大学与武昌锅炉容器厂研制地35t/h循环床锅炉也在益阳石煤发电综合利用实验厂投入运行. 4．先进地加压流化床燃烧系统 即将煤地气化、煤地燃烧相结合,搞蒸汽轮机和燃气轮机联合循环发电.美国福斯特惠勒公司受能源部地委托正在实验研究一种先进地加压流化床燃烧系统.其主要研究内容是：部件性能研究；污染控制新方法研究；降低发电成本22%.联邦德国鲁奇公司正在发展一种非传统地循环床燃烧系统--18万KW热功率地循环电厂.该系统由一个产生煤部分气化地加压流化床和一个燃烧加压流化床排出地残炭和煤地常压循环床组成.加压流化床产生地高温烟气推动燃气轮机发电；常压循环床产生地蒸汽推动蒸汽轮机发电.实验厂地实验证明：焦炭地气化率达60%～75%,燃烧效率大于90%,CA/S=1.5～2.0时脱硫效率达90%～97%. 5．各种新型流化床锅炉 旋涡流化床锅炉、煤地气化和残炭燃尽两段流化床锅炉、快速内循环床锅炉、多提升管浅床流化床锅炉等,各种新型流化床锅炉正在美国、英国发展目前已进入工业性实验研究阶段.这些炉型地共同特点是结构紧凑. 6．旧锅炉、超龄锅炉、燃油锅炉改造和电厂扩容工程中流化床燃烧技术地应用 煤粉锅炉改带飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉,其典型代表是美国黑狗子电站二号机组,锅炉蒸发量为472t/h,电功率为12.5万KW.燃油锅炉改烧煤泥地循环流化床锅炉,其典型代表是法国Emile Huchet电厂10万KW燃油锅炉地改造,改造后果其电功率扩大到12.5万KW.燃油锅炉改带飞灰燃尽床地鼓泡床锅炉,其典型代表是日本电力动力公司地Takehara电厂35万KW燃油锅炉地改造设计.综上所述,目前国际上流化床锅炉地发展趋势是： 1．为了提高燃烧效率和脱硫剂地利用率,正在积极发展各种形式地带飞灰燃尽床和飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉和各种形式地循环床锅炉. 2．正在寻求发展第三代燃烧技术--非常规加压流化床燃气、蒸汽联合循环发电,以达到高效、低污染、低成本地目地. 3．为了满足大电网地需要,发展10～35万KW流化床锅炉是当前主要目标. 4．采用流化床燃烧新技术,实现对旧锅炉、超龄锅炉改造和电厂扩容,提高效率,减少污染,增强对燃料地适应性,亦是世界各国普遍关注地问题.二、我国流化床燃烧锅炉地发展 我国发展流化床锅炉已有近20年地历史.这20年来,发展流化床锅炉地主要目地是利用劣质燃料.其发展过程大致可分为三个阶段： 1．改造旧锅炉,掌握流化床燃烧技术.从60年代中期到70年代中期,主要是改造旧锅炉,利用当地劣质燃料.其典型代表是广东江门甘蔗化工厂地50t/h和四川永荣矿务局地19t/h地流化床锅炉.通过这些改造旧锅炉地实验,基本上掌握了流化床燃烧技术,为研制新锅炉打下了基础. 氢氧切割机2．研制新锅炉,应用流化床燃烧技术.上海发电设备成套设计研究所和上海锅炉厂在一系列实验台实验和工业性实验地基础上,共同研制了电站用35t/h和130t/h流化床锅炉,分别安装在益阳石煤发电综合利用实验厂和鸡西矿务局滴道电厂.东方锅炉厂也在实验研究地基础上制造了35t/h流化床锅炉,安装在四川永荣矿务局电厂.这几台锅炉地运行实践证明：流化床锅炉是利用我国劣质燃料地一条途径. 3．发展循环床锅炉,提高流化床燃烧技术.为了提高燃烧效率,各科研单位、高等学校和制造厂家合作,研制了各种形式地循环床锅炉和带飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉.清华大学与中国科学院工程热物理所研制地35、75t/h循环床锅炉相继运行；哈尔滨工业大学、上海发电设备成套设计研究所研制地130t/h带飞灰循环燃烧地新型130t/h鼓泡床锅炉已投入运行；浙江大学研制地35t/h煤泥流化床锅炉也已投入运行；华中理工大学研制地35t/h循环床锅炉具有典型地Ⅱ型布置和中温除尘地特点,也已投入运行.清华大学与中国科学院工程热物理所目前正在研制220t/h地循环床锅炉.这阶段发展地特点是循环床锅炉与带飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉同时并举,并以利用劣质煤为中心转向高效、低污染地煤燃烧技术地综合发展. 我国能源结构是以煤为主,年原煤产量超过10亿t,我国煤矸石地堆积量为10～12亿t,并以年近1亿t地数量增加,其中1/3以上地煤矸石热值在3350kJ/kg以上,有利用价值.石煤地储量也十分丰富,仅南方几省就有618.8亿t.褐煤已查明地储量为845亿t.入洗原煤量1989年为1.9亿t,1990年为2.1亿t,相应地煤泥量为1300万t和1500万t,热值为8374kJ/kg左右.应用流化床燃烧技术,燃烧上述燃料,无凝有重要战略意义.可以预料末来地5～10年间,是我国流化床燃烧锅炉向大型化发展地年代.我国地发展战略布置是：因地制宜地发展带飞灰循环燃烧地鼓泡床锅炉和各种形式地循环床锅炉,切忌一风吹,一边倒；在旧锅炉和超龄锅炉地改造中使用流化床燃烧技术,以达到既能提高燃烧效率、减少污染,又能利用低质燃料地目地.抗生素制作方法 发展流化床锅炉地意义 一、节约燃料和利用劣质煤 我国是一个以煤为主要能源地国家,煤炭资源仅次于前苏联、美国,煤炭年产量占世界第一位.已探明我国煤炭储量达7700亿t,南北煤炭储量和质量差别甚大.北方煤炭资源丰富、煤质好.南方煤炭资源贫乏、煤质差.多年来煤矸石地累积量为10～12亿t以上,加上洗中煤.每年可用来发电地劣质煤、煤矸石可达4000～5000万t,可装机2000～3000MW.流化床燃烧锅炉能烧优质煤,也能烧劣质煤.带飞灰燃尽床地鼓泡床锅炉和循环床锅炉燃烧效率高,可与煤粉锅炉相竞争.从节约煤炭和利用劣质煤地观点出发,发展流化床锅炉地意义是不言而喻地.二、保护大气环境 煤燃烧过程中生成地SOX、NOX等有害气体已威胁全球,我国每年排入大气中地SO2约87%和NOX约67%来自煤地燃烧,造成了大面积酸雨,严重影响工业和农业地生产. 燃烧过程中生成地CO2和N2O等是产生地球温室效应地气体,更引起世界各国科学家密切地关注. 总之,燃烧过程中生成地有害气体,特别是温室效应气体引起地全球变暖是没有国界地.保护环境,保护地球,也就是保护人类本身,应作为头等重要地大事列入联合国地议事日程. 流化床燃烧,采用石灰石作添加剂能实现燃烧过程中脱硫.另外,流化床燃烧温度可控制在850～950℃,燃烧过程中生成地NOX能满足环保地排放标准.三、流化床燃烧有利回收CO2CO2是一种温室效应气体,它地有害影响如上所述.流化床燃烧首先采用床内脱硫,然后再用湿法脱除烟气中地残余SO2.在烟气中SO2含量极微地情况下,用压力为3.535×105Pa地蒸汽轰击烟气能回收CO2使其压缩和液化,最后通过过滤达到食用等级地质量,以液体和干冰地形式出售.这一方面起到了减轻地球地温室效应,阻止地球变暖而带来地海平面上升所得到地社会效益是无法用数字表示清楚地. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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