循环流化床锅炉的发展概况

循环流化床锅炉发展技术

第20卷第1期 2004年1月

文章编号：1005-006X(2004)01-0025-02

电 站 系 统 工 程 Power System Engineering Vol.20 No.1 Jan., 2004

循环流化床锅炉的发展概况　

哈尔滨锅炉厂有限责任公司 刘　　畅　　艾　　滨　

摘 要：循环床燃烧技术已经历了3代的发展，研究认为冷却型紧凑布置的循环床燃烧技术是未来的发展方向。 关键词：循环流化床锅炉；发展概况

中图分类号：TK229.6+6 文献标识码：B

Status and Prospect of Circulating Fluidized Bed Boilers

LIU Chang, AI Bin

Abstract: CFB combustion technology has experienced three-generation development. It is believed that using cooled cyclone and compact layout CFB technology will be the trend in the future. Key words: circulating fluidized bed boiler; trend

1 循环流化床的发展概况

在近20多年里，为了开发、完善循环流化床燃烧技术，世界上各工业国家在技术、人力、财力等各方面都做了大量投入，而走在世界前列的仍然是几个比较发达的资本主义工业国家。目前国外主要开发研制单位和生产厂家有德国鲁奇(Lurgi)公司、芬兰奥斯龙(Ahlstrom)公司、美国巴特尔(Battle)研究中心、美国福斯特 惠勒(Foster Wheeler)公司，德国巴布科克和斯坦缪勒公司、瑞典斯图特斯维公司美国的燃烧工程公司和法国斯坦因公司引进德国鲁奇公司的技术，也是当今世界上循环流化床锅炉生产能力较强的厂家, 虽然开发、研制、生产循环流化床锅炉的公司、厂商较多，但从循环流化床锅炉设计结构特点上可分为三大流派。

气固分离器是CFB系统的核心部件之一，之所以关键，是因为从运行机理上来讲，只有当分离器完成了含尘气流的气固分离并连续把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，才能保证炉内燃烧的稳定与高效；就系统结构而言，分离器设计、布置得是否合理直接关系着锅炉系统制造、安装、运行、维修等各方面的经济性与可靠性。虽然分离器是CFB必不可少的关键环节，但它又具有相对的独立性和灵活性，在结构与布置上回旋余地很大。从某种意义上讲，CFB锅炉燃烧技术的发展也取决于气固分离技术的发展，分离器设计上的差异标志着不同的CFB技术流派。 1.1 德国鲁奇公司为代表的鲁奇型循环流化床锅炉

鲁奇型循环流化床的特点主要有：

(1) 循环系统内设主床燃烧室和外置泡床换热器，在主床上部布置少数屏式受热面；再热器和过热器受热面布置在外置换热器和对流烟道之中，运行时，通过调节燃料量和经过外置换热器的热灰流量，控制炉膛温度和蒸汽温度。

(2) 根据燃料特性差异，循环速度在4.9～9 m/s之间变化，炉膛出口烟气中的固体物料含量在5～30 kg/m3相应的

收稿日期：2003-05-08

刘畅，女，学士。设计开发处，150046

循环倍率在30～40以上。

(3) 采用分段送风燃烧方式，一次风从面风板下部送入燃烧室，二次风从布风板上部的一定高度送入炉膛中，一、二次风量比为4：6，过剩空气系数α＝1.15～1.20，这样可以在燃烧室下部的密相区为低氧燃烧形成还原气氛；在二次风口上部为富氧燃烧，成氧化性气氛，通过合理地调一、二次风比，可以维持较理想的燃烧效率和有效地控制NOx的生成量。

(4) 炉膛出口布置高温旋风分离器，入口处烟温约850 ℃。分离器采用钢壳结构，内衬耐火和防磨衬里。分离效率可达99%。鲁奇型的循环流化床锅炉运行的机动性、经济性、燃料适应性以及排放技术水平都有优良的业绩，其缺点是锅炉岛系统结构复杂，厂用电高，存在磨损问题、投资最高。 1.2 奥斯友公司的百炉宝（Pyroflow）型循环流化床技术

百炉宝循环流化床锅炉特点如下：

(1) 不设外置热交换器，循环流化床锅炉主要由燃烧室、高温旋风分离器、回料器、对流烟道等组成，有的还配有冷渣器。

(2) 燃烧室分为上、下两部分，下部由水冷壁延伸部分、钢板外壳及耐火砖衬里组成；上部炉膛四周为膜式水冷壁，过热器一、三级布置在炉膛顶部或尾部烟道上方，二级过热器用钢管制成，布置在炉膛中部，这是百炉宝型循环流化床锅炉独有的设计结构。

(3) 采用高温旋风分离方式，最高入口烟温可达950 ℃。该分离器可布置在炉前面、炉两侧或炉膛与尾部烟道之间，布置方式灵活，多采用高循环倍率，分离效率可达99%。

(4) 一、二次风基本各占50%，燃料不仅在炉膛下部燃烧，而且还随着气流上升，使整个炉膛都可用来燃烧，沿水冷壁高度的烟气温度比较均匀。在低负荷时，物料循环量减少，燃烧集中在炉膛下部，逐步过渡到鼓泡床运行方式。

(5) 锅炉本体布置结构紧凑，耗钢量比鲁奇公司的循环流化床锅炉少得多，厂用电也少得多。从投运和几十台炉子统计看，锅炉出力、参数、热效率、燃料适应性、操作控制

循环流化床锅炉发展技术

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和排放水平都达到令人满意的水平，可用率高达98%。

因此，奥斯龙公司百炉宝型循环流化床锅炉在世界上享有较高的信誉，市场占有率最高，该种炉型缺点是：①管制造二级过热器工艺难度太高，稍有缺陷就很容易磨损；②对于小容量机组，采用高温旋风分离器成本高，从而使整个装置造价成本提高。另外小于分离器切割直径的飞灰粒子，很难采用一般机械分离装置扑集，而只能采用电除尘或袋式除尘装置，相对造价较高。

1.3 美国福斯特 惠勒公司为代表的第3种流派

福斯特 惠勒型循环流化床锅炉的主要特点是： (1) 采用汽（或水）冷旋风分离器，这种分离器既是加热部件，又起分离作用。分离器壁面用膜式鳍片管制成，涂有耐热防磨衬里，其厚度在50～70 mm，仅为鲁奇公司和百炉宝型分离器衬里壁厚（350～450 mm）的1/5～1/6，冷炉启动快，适合变负荷运行。

(2) 在炉膛内设有内置床（LNTREX），这有利于炉子大型化，可多布置受热面，因此该公司目前正在设计250 MW机组的循环流化床锅炉。

(3) 整个分离器在结构和热膨胀方面与锅炉为一体，构成外壳的水冷壁或汽冷壁与锅炉水循环系统或过热器系统相连，结构紧凑，其优点是可充分利用空间布置受热面，简化和减少了高温管道和热膨胀点，降低了造价和设备维修费。水冷（或汽冷）壁外壳可采用标准的绝热材料和外护板来有效地降低辐射热损失，减少设备重量，简化了支吊系统，可节省安装时间和成本。

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