科技信息2008年第24期
SCIENCE&TECHNO LO GY INFORMATION
邢伟宫克勤孙苗苗
(大庆石油学院土木建筑工程学院黑龙江大庆163318)
【摘要】循环流化床锅炉燃烧技术以其燃料适应性广、氮氧化物排放低、高效脱硫、负荷调节性能好等优点被公认为是一种最具发展前景的“洁净”燃烧技术。为了满足日趋严格的环保法规和提高能源利用效率，许多国家都竞相开发应用大型循环流化床锅炉。本文将主要论述影响循环流化床锅炉大型化的关键因素。
【关键词】大型化；分离器；热交换器；磨损；辅机系统 1.1炉膛结构炉膛的下部采用一次风为流化动力，为了保证在低负荷正常流化，应当采用较小的截面积。
大型循环流化床锅炉的燃烧室下部一般选用裤腿型设计来解决燃烧室太深，二次风穿透深度不够的问题。炉膛壁面向上呈锥形，这样有助于加速布风挡板附近的空气流动，减少分层和结渣的可能性。炉膛的上部一般为矩形截面，其长宽比应考虑以下三个方面:
(1)炉膛内布置的受热面面积;电梯试验塔
(2)二次风在炉内的穿透能力;
预应力电杆
(3)固体给料及横向扩散。
炉膛的深度设计必须考虑刚性梁所能承受的超压能力，刚性梁的强度决定燃烧室的深度，炉膛深度过深会使二次风在炉内的穿透力变差，挥发份扩散不均匀[1]。
1.2燃烧室布置大型循环流化床锅炉需沿燃烧室墙和裤腿型内墙布置多个二次风喷射点，而且喷射点的数量、结构形状、位置的设计和布置都很重要。二次风喷射到燃烧室中心，保证燃烧用氧气量充分和氧气分布均匀。燃烧室内氧气分布越均匀，氮氧化物、二氧化硫生成量越低，碳的燃尽度和石灰石的利用率就越高。保证一定的物料床层高度、均匀稳定的流化速度以及均匀适量的空气[2]。每一个裤腿燃烧室都配有自己的给料系统、空气供给系统、排渣系统。
2.分离器的结构和布置
分离器可以说是循环流化床锅炉的心脏。在循环流化床锅炉大型化过程中，随着炉膛的体积增大，分离器的结构和布置会相应发生变化。如果分离器的直径随着锅炉容量的增大而增大，就会降低分离器的分离效率(分离效率与分离速度成正比，而分离速度与平均旋转半径成反比)，对燃料的燃烬度，换热特性，脱硫脱硝性能，烟气净化有决定性的影响。
2.1分离器的结构优化固体夹带是固体颗粒逃离分离器的一个主要原因，向下的涡流把分离器收集箱中的分离器的大型化过程中，必须考虑在其内合理布置冷却受热面，以减少热对流和辐射损失。循环流化床锅炉大多使用的是传统的旋风分离器，这种分离器存在着体积庞大、工作条件恶劣、通风阻力大、结构复杂等问题。这就需要发展一种分离效率高、结构简单、能耗低的分离器来替代。目前，旋风分离器的设计改进主要在入口段，通过改变高宽比和几何形状来优化分离器，但发展前景有限。相对发展较好的分离器有方形分离器。分离器内部敷设大量耐火材料，耐火材料的加热和冷却需要很长时间，锅炉启动需要的时间就会长。方形分离器的结构特点是把旋风分离器原来的圆筒体改成方筒体，使水(蒸汽)冷却系统的布置相对简单，减少了耐火层的厚度，体积也相对减少。但方形分离器的效率相对较低，在工况相同的情况下，分离器的性能只取决于分离器的几何设计[3]。所以说，其结构还需要进一步改进和优化，以满足大型循环流化床锅炉的要求。
2.2多个分离器布置随着锅炉容量的增大，分离器的直径必然增大，但一味的增大会降低分离器效率，这样就需要布置多个分离器来解决。如图2.1，布置方式有2、3、4、6，其中2和4布置方式已经被证
明每个分离器的颗粒分配相当均衡，不会产生干扰。但3和6布置方式，中间的分离器容易与两侧的分离器产生不平衡固体颗粒流量，彼此互相干扰，使分离器效率降低[4]，解决这个问题的关键在于进口管道的结构形状设计、方向的确定以及如何布置进口管道。
3外置式热交换器
外置式热交换器是大型循环流化床锅炉的重要设备之一，确定外部流化床热交换器的流动模式，预计管束的受力和振动等问题是大型化设计的重点。随着锅炉容量的增大，受热面的布置受到限制，在炉膛内部布置附加受热面磨损问题就会很严重，吸热量也不容易控制。如果采用外置式热交换器，就可将原来布置在炉膛内部的受热面转移到外部的热交换器中，外部热交换器中的烟气流速低，避免了严重磨损的问题，而且其换热系数很高，能节约材料。更为重要的是外置式热交换器可以布置过热器和再热器，通过调节循环灰量来调整锅炉的辐射吸热量与对流吸热量的比例，从而调节汽温或者床温，使锅炉更容易适应变负荷工况，性能更加稳定。只要合理的调节分料室流化风和换热室流化风，外置式换热器就可以灵活的调节冷热灰料的比例，从而达到灵活控制锅炉运行的目的[5]。但是随着循环流化床锅炉容量增大，需要的受热面面积也随之增大，导致热交换器的体积也会相应增大，给锅炉的整体布置带来新的问题。目前还没有很好的解决方案，需要在设计上进一步优化和改进。
4.磨损
谐振隧穿器件
循环流化床锅炉炉内材料的磨损主要包括耐火层磨损、水冷壁磨损、水冷壁和耐火层交界面磨损、分离器入口磨损等。磨损是不可能避免的，我们应该尽量去减小磨损，使其降到最低。减小磨损可以从两方面去考虑:
(一)直接法
(1)分离器和一次风区采用耐磨性好、不易脱落、特性更加稳定的耐火材料。
(2)在炉膛下部燃烧密相区的易磨损部位喷涂耐磨的金属涂层。
穿短裤避孕(3)锅炉受热面的材料应选用强度更高、耐磨度更好的优质管材。
(二)间接法
(1)尽可能采用低的流化风速度，降低了循环倍率，使固颗粒力的速度下降。因为固体颗粒的速度平方与冲刷磨损程度成正比，所以降低流化风速度可以显著减少磨损。
(2)优化设计水冷壁和耐火层交界面。
(3)把布置在炉膛上部的受热面转移到锅炉外部热交换器中或者布置到尾部烟道中，可有效降低磨损。
5.结束语
大型循环流化床是未来循环流化床发展的必然趋势，本文针对大型化的一些要点进行总结分析，为科技工作者有效针对循环流化床大型化的设计提供了依据，各部分细节还需要继续研究。
【参考文献】
[1]庄慧颖.循环流化床大型化的几个关键问题探讨[J].华北电力技术,1998,(10) 26—29.
梁延淼
[2]刘昀，刘德昌.阿尔斯通循环流化床锅炉大型化发展[J].电力设备,2006,(12) 18—21.
[3]王玉召，杨海瑞，岳光溪.方形分离器结构优化试验研究[J].动力工程,2007, (22)1.
[4]周一工，循环流化床锅炉外置式热交换器[J].电力建设,1998,(10)19—22.
[5]黄永军，卢啸风，刘汉周大型循环流化床锅炉的结构布置与试验研究[J].动力工程,2006,(1)53.
氮气冷却系统[6]王乐华，循环流化床锅炉冷渣器的调整与改造[J].工业加热,2007,(5)64—65.
[责任编辑：翟成梁]
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○科教前沿○
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