循環(huán)流化床鍋爐與煤粉鍋爐的比較

赫耀蘭

（哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、飛灰和爐渣可綜合利用等優(yōu)點(diǎn)的潔凈燃燒技術(shù)。近些年來循環(huán)流化床鍋爐在我國(guó)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在使用的過程中也暴露了許多問題，主要如下：鍋爐受熱面的磨損、爆管；耐火防磨內(nèi)襯材料磨損、開裂脫落；風(fēng)帽的漏渣、磨損；冷渣器的落渣堵塞；燃煤粒徑過大；灰渣含碳量高；蒸汽溫度難以保證；燃燒系統(tǒng)熱工自動(dòng)化無(wú)法投用；輔機(jī)配套不成熟、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短等缺點(diǎn)。

1 循環(huán)流化床鍋爐相比煤粉鍋爐的優(yōu)越性

1.1 燃料系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。流化床鍋爐是適合燃用寬篩分燃料，燃料的給煤機(jī)粉碎系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操作。所以，循環(huán)流化床鍋爐的整體低于同等容量的煤粉鍋爐。

1.2 燃燒效率高。對(duì)常規(guī)的煤粉鍋爐，若煤種達(dá)不到設(shè)計(jì)值，效率一般可達(dá)到85～95%，而循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，燃燒效率可達(dá)到95～99%。循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高是因?yàn)橛幸韵绿攸c(diǎn)：氣固混合良好，燃燒速率高；其次是飛灰的再循環(huán)燃燒。

1.3 負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只需要調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，而不必像煤粉鍋爐那樣，低負(fù)荷時(shí)要用油助燃，維持穩(wěn)定燃燒。一般來說，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)3：1～4：1。負(fù)荷調(diào)節(jié)速率也很快，一般可達(dá)到每分鐘4%左右。

1.4 高效脫硫。由于飛灰的循環(huán)燃燒過程，床料中未發(fā)生脫硫反應(yīng)而被吹出燃燒室的石灰石、石灰能送回至床內(nèi)再利用；另外，已發(fā)生脫硫反應(yīng)部分，生成了硫酸鈣的大粒子，在循環(huán)燃燒過程中發(fā)生碰撞破裂，使新的氧化鈣粒子表面又暴露于硫化反應(yīng)的氣氛中。這樣循環(huán)流化床燃燒與鼓泡流化床燃燒相比脫硫性能大大改善。當(dāng)鈣硫比為1.5～2.0時(shí)，脫硫率可達(dá)85～90%。而鼓泡流化床鍋爐，脫硫效率要達(dá)到 85～90%，鈣硫比要達(dá)到3～4，鈣的消耗量大一倍。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采用尾部脫硫脫硝裝置，投資和運(yùn)行費(fèi)用都大為降低。

1.5 給煤點(diǎn)數(shù)量少，布置簡(jiǎn)單。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積小，同時(shí)良好的混合和燃燒區(qū)域的擴(kuò)展使所需的給煤點(diǎn)數(shù)大大減少。既有利于燃燒，也簡(jiǎn)化了給煤系統(tǒng)。

1.6 易于實(shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用。由于低溫燃燒，灰渣不會(huì)軟化和粘結(jié)，燃燒的腐蝕作用也比煤粉鍋爐小。此外，低溫燃燒所產(chǎn)生的灰渣，具有較好的活性，可以用做制作水泥的摻合料或者其他建筑材料的原料，綜合利用具有廣闊的前景。

1.7 氮氧化物（NOX）排放低。氮氧化物排放低是循環(huán)流化床鍋爐非常吸引人的特點(diǎn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)流化床鍋爐的 NOX排放范圍為 50～150ppm或 40～120mg/MJ。循環(huán)流化床鍋爐NOX排放低是由于以下兩個(gè)原因：一是低溫燃燒，此時(shí)空氣中的氮一般不會(huì)生成NOX；二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOX，并使部分已生成的NOX得到還原。

2 循環(huán)流化床鍋爐相比煤粉爐的不足之處

2.1 循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)機(jī)耗電量大、煙風(fēng)道阻力高。相比煤粉鍋爐，流化床鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)機(jī)壓頭高；布風(fēng)板和飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)使送風(fēng)系統(tǒng)的阻力遠(yuǎn)大于煤粉鍋爐送風(fēng)的阻力，耗電量大，噪音高，震動(dòng)大。

2.2 耐火耐磨層磨損、開裂和脫落的問題比較棘手。流化床鍋爐使用耐火材料比煤粉爐要多許多。由于耐火耐磨材料選擇不當(dāng)、施工工藝不合理、溫度控制不當(dāng)?shù)仍颍郎亍⒔禍剡^快，導(dǎo)致耐火材料中蒸發(fā)水汽不能及時(shí)排出，會(huì)造成耐火材料內(nèi)襯破裂和脫落。耐火材料的的脫落將破壞正常的床料流化工況，造成床料結(jié)渣。分離器、料腿及返料閥系統(tǒng)耐火材料的的脫落將堵塞返料系統(tǒng)結(jié)渣，物料循環(huán)破壞，蒸發(fā)量無(wú)法維持，被迫停爐。

2.3 點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)間除受汽包升溫速率的影響外，還受到耐火防磨層內(nèi)襯材料溫升和能承受的熱應(yīng)力限制。溫升過快，耐火防磨層內(nèi)襯材料熱應(yīng)力將超過允許熱應(yīng)力出現(xiàn)開裂。所以，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)間和升溫速率有嚴(yán)格要求。汽冷旋風(fēng)分離器的循環(huán)流化床鍋爐從冷態(tài)啟動(dòng)到帶滿負(fù)荷的時(shí)間一般控制在6～8小時(shí)。而煤粉鍋爐因無(wú)大面積的耐火防磨內(nèi)襯材料，點(diǎn)火啟動(dòng)只考慮汽包升溫速率，點(diǎn)火時(shí)間相對(duì)較短,冷態(tài)在5～6小時(shí)就可達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷。

2.4 循環(huán)流化床鍋爐對(duì)燃料適應(yīng)性廣，但對(duì)燃煤粒徑要求嚴(yán)格。循環(huán)流化床鍋爐燃煤粒徑一般在0～10mm之間，平均粒徑在2.5～3.5mm之間，如果達(dá)不到這個(gè)要求，將帶來運(yùn)行中的不良后果，鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)蒸發(fā)量，主汽溫度難以保證，灰渣含碳量高，受熱面磨損嚴(yán)重。

2.5 循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損比煤粉爐大。循環(huán)流化床鍋爐的飛灰比煤粉爐少，但飛灰顆粒直徑比煤粉爐大得多，在運(yùn)行中如果分離器效果差或煙氣流速大，將導(dǎo)致尾部過熱器、省煤器等受熱面嚴(yán)重磨損。

2.6 循環(huán)流化床鍋爐的核心部件風(fēng)帽較易磨損。風(fēng)帽通風(fēng)孔之間的橫向沖刷，及高速床料對(duì)風(fēng)帽的磨損容易引起風(fēng)室漏渣、流化效果惡化、結(jié)焦、溝流現(xiàn)象，影響鍋爐負(fù)荷。而風(fēng)帽的維修異常困難，需要先清除布風(fēng)板上幾十噸的惰性床料，然后又回裝，檢修周期長(zhǎng)，勞動(dòng)力需求大。

2.7 循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制難度加大。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)比煤粉爐復(fù)雜，對(duì)床壓、床溫、返料系統(tǒng)風(fēng)量的控制，都是煤粉鍋爐所沒有的，加之爐內(nèi)磨損嚴(yán)重，壓力、溫度測(cè)點(diǎn)運(yùn)行的連續(xù)性和可靠性無(wú)法保證，自動(dòng)化控制較煤粉爐難得多。而煤粉爐通過調(diào)試可以達(dá)到燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制，減少了操作人員的工作量。這是循環(huán)流化床鍋爐所不具備的。

綜上說述，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中的問題要較煤粉鍋爐多，連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)要比煤粉爐短，在化工行業(yè)選型中，如果燃料煤質(zhì)供應(yīng)可靠，燃料含硫量低可考慮煤粉鍋爐，它具有燃燒穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，易于操作，運(yùn)行周期長(zhǎng)，維修量相對(duì)較小的優(yōu)點(diǎn)，適合化工系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)。反之，如果燃燒的煤種為劣質(zhì)煤，燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定，且煤質(zhì)中硫的含量較高，環(huán)境排放要求苛刻，屬于供熱、調(diào)峰、熱電聯(lián)產(chǎn)類的供熱形式，良好的脫硫成本，對(duì)各種煤質(zhì)良好的適應(yīng)性，考慮循環(huán)流化床鍋爐是好選擇。

[1]孫光，張志宏，王貴新.循環(huán)流化床鍋爐與煤粉鍋爐之優(yōu)劣[J].中小企業(yè)管理與科技，2010.