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6 卧式循环流化床技术
一、技术名称:卧式循环流化床技术
二、技术类别:零碳技术
三、所属领域及适用范围:可再生能源 生物质能利用
四、该技术应用现状及产业化情况
据统计,我国每年有近30%的生物质资源无法得到合理利用。原因主要有两方面,一是资源分散,无法形成规模效益,而小型装置效率低下、经济性不高,企业投资意愿低;二是部分生物质资源(如烟梗、造纸废弃物、咖啡渣等)自身较难燃烧,能源化利用难度较大。
卧式循环流化床是一种针对生物质等资源进行能源化利用的设备。与传统立式循环流化床相比,降低了流化床的高度,有利于设备安装,同时多级炉膛设计可有效降低难燃物质灰渣的热灼减率,提高焚烧效率,并降低飞灰产生量。目前,该技术已在烟梗、咖啡渣、造纸废弃物、酒糟处理等领域应用,年处理生物质废弃物达64万吨。
五、技术内容
1. 技术原理
卧式循环流化床锅炉是针对难燃生物质设计的一种新式锅炉。与传统立式循环流化床锅炉相比,卧式流化床锅炉的炉膛由单级变为三级,并将一级灰循环变为两级灰循环,加大了锅炉炉膛的有效燃烧行程,使燃料燃烧更为充分,并可实现流化床气固中温分离,有利于降低焚烧灰中的碱金属粘结性,避免分离器后结焦、积灰等问题,实现生物质锅炉的高效稳定运行。
2.关键技术
(1)循环流化床卧式结构设计技术。采取三级炉膛、两级回灰结构设计,加大了锅炉炉膛的有效燃烧行程,使燃料充分燃烧和换热,提高锅炉的热效率和燃料燃烬率。
(2)低温燃烧-中温分离技术。采用低温燃烧、中温分离的方式,有效防止炉膛内、分离器结焦现象,进一步降低NOx生成。
(3)省煤器管束布置和对流受热面设计技术。采取燃气脉冲吹灰器吹灰,减少尾部积灰现象。
(4)水冷壁设计技术。对于35t/h以上的生物质锅炉,在炉膛稀相区布置水冷屏,增加炉膛辐射吸热能力,控制炉膛稀相区温度在850℃左右,延长分离器使用寿命。
3.工艺流程
卧式循环流化床锅炉由风室、风帽、主燃室、副燃室、燃烬室、料腿、分离器等组成。燃料由料斗送入炉膛内,沿着炉膛和物料进行混合,在主燃烧室内循环上升进入副燃烧室,在副燃烧室底部分离。一部分物料从一次物料循环入口返回主燃烧室形成第一级物料循环;另一部分物料从副燃烧室进入燃尽室,然后由分离器进行分离,并经料腿返回,形成第二级物料循环。卧式循环流化床锅炉结构及循环示意图见图1,工艺流程图见图2。
六、主要技术指标
1.锅炉出力范围10~130t/h,蒸汽压力1.25~5.29MPa,蒸汽温度193~485℃;
2.锅炉热效率86%~92%,可用燃料热值最低1500 kcal/kg;
3.采用膜式壁炉膛结构+布袋除尘+通过低温分级燃烧+SNCR,排放指标为:烟尘≤20mg/m3、NOx≤150mg/m3。
七、技术鉴定情况
该技术已获得国内发明专利10项,实用新型专利20项,PCT专利1项。目前,该技术已在国内20多个省、市、自治区得到广泛应用,并出口到美国、印尼、蒙古等国家。
八、典型用户及投资效益
典型用户:湖南省郴州烟叶复烤厂、兴化市热华能源有限公司等
典型案例1
案例名称: 江苏兴化生物质热电联产项目
建设规模: 3台45t/h的卧式循环流化床生物质锅炉。建设条件:新建集中供热,取代园区小锅炉。主要建设内容:建设3台45t/h卧式循环流化床生物质锅炉,燃料为稻壳。主要设备为卧式循环流化床锅炉本体、辅机设备及整套系统。项目总投资1亿元,建设期10个月。碳减排量约11.3万tCO2,碳减排成本约10~20元/tCO2。项目年经济效益1200万元,投资回收期约8年。
典型案例2
案例名称:湖南郴州复烤厂二期烟梗废弃物综合利用项目
建设规模:2套15t/h的卧式循环流化床锅炉。建设条件:在新厂内投建2套燃烟梗的卧式循环流化床锅炉。主要建设内容:通过燃烟梗的卧式循环流化床锅炉,将烟梗废弃物进行无害化处理,产生的蒸汽用于生产。主要设备为卧式循环流化床锅炉本体、辅机设备及整套系统。项目总投资1000万元,建设期为7个月。年碳减排量约774tCO2,碳减排成本为10~20元/tCO2。产生经济效益320万元,投资回收期约3年。
九、推广前景和减排潜力
据统计,现有全国燃煤锅炉约60余万台,总量约为250万蒸吨,其中35t/h以下中小锅炉约占70%。预计未来5年,卧式循环流化床技术推广比例约占中小锅炉领域的1%,项目总投资约30亿元,可形成年碳减排能力350万tCO2。
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