300MWe 能型循环流化床锅炉的设计与运行-北极星火力发电网

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循环流化床(CFB)燃烧技术是一种在我国劣质煤燃用领域获得广泛应用的清洁煤技术，其近些年来的发展主要集中在两个方面:高参数大型化及低能耗低排放。随着 CFB 锅炉可用率、可靠性的提高，以及更为严格的排放标准的颁布实施，节能减排日益成为 CFB 燃烧技术面临的主要挑战。就经济性而言，传统 CFB 锅炉与煤粉炉相比仍存在较大差距，比如供电煤耗平均要高 1% ～3%、厂用电率则要高 2% ～3% ;在污染物排放方面，CFB锅炉由于炉内脱硫的采用及更低的 NO 原始排放而表现出的在污染物控制成本方面的优势，也随着排放标准的日趋严格而受到挑战。

针对上述问题，清华大学基于自身在理论研究和工业实践方面取得的经验与成果，在定态设计理论的基础上，提出了基于流态重构的节能型循环流化床锅炉技术，并形成了全套的设计导则及计算方法。此前于小容量 CFB 锅炉上的工程实践已实现低能耗、低污染排放的优异性能。东方锅炉集团公司完成采用节能型设计的 1 000 t/h 循环流化床锅炉产品的制造与安装，并在晋能集团国峰电厂投运。

1节能型循环流化床锅炉设计理论

循环流化床锅炉炉膛作为一种气固垂直流动系统，炉膛内的气固流态及与之相关的颗粒浓度轴向分布对于炉内燃烧、传热、传质性能有着决定性的影响。CFB 锅炉炉膛内的气固流态可以认为是由炉内有效床料构成的快速床及底部无效床料构成的鼓泡床叠加形成的复合流态。所谓有效床料，即终端速度小于流化风速，能够使物料循环，直接影响炉内传热系数及受热面布置的物料颗粒。无效床料则是终端速度大于流化风速，只能在炉膛底部形成鼓泡床或湍动床，几乎不影响炉膛传热性能的部分颗粒。所谓流态重构，是指利用快速床的多态性，在维持炉膛上部颗粒浓度及与之相关的传热性能的前提下，通过优化床料质量，减少无效床料，达到减小风机压头、降低厂用电率、减轻受热面磨损的目的。

实现流态重构的关键在于床料质量的优化，而床料质量是由炉内物料平衡决定的，即流态重构需要通过炉内物料平衡的迁移来实现。具体而言，需要的条件如下:

1)分离器具有足够高的分离效率，以保证锅炉对有效床料的保存能力;

2)配有优化的物料回送装置，以防止气体反窜对分离器效率的不利影响;

3)合理控制入炉煤粒度，以保证其成灰主要集中在有效床料的粒度范围。

此外，在炉内的物料浓度分布、传热系数及燃烧份额分配等方面，流态重构将使得节能型 CFB 锅炉与传统锅炉有较大差别。因此，需要重新调整受热面布置面积和布置形式，以满足锅炉的性能要求。

流态重构同样会对二次风穿透深度、炉内氧化还原气氛分配产生深刻影响，进而影响锅炉燃烧效率及污染物排放水平。清华大学节能型循环流化床锅炉技术建议减少二次风层数以增强二次风刚度，提高其穿透深度 ;调高二次风高度以保证燃料在一次风区还原性气氛下的停留时间，保持低NO 生成。

2节能型 300MWe CFB 锅炉简介

2. 1 锅炉设计规范

该锅炉的设计参数如表 1 所示。

2. 2 燃料特性

该炉设计煤种为当地烟煤，其特性如表 2 所示。干燥无灰基挥发分高达 30%，收到基水分为9. 2%。

循环流化床中，参与物料循环的有效床料主要是来自于煤中的灰和脱硫剂。因此，CFB 锅炉的物料平衡主要取决于灰的平衡。对于低床压降下运行的 CFB 锅炉，由于床存量的降低，无效床料通过退档现象转化为有效床料的过程将受到限制，物料平衡对于煤的本征成灰特性将变得更为敏感。基于磨耗和碎裂对煤最终成灰的粒径分布的影响是相互独立的，清华大学提出了静态燃烧和冷态振筛的方法开展煤种成灰特性的实验研究，依此得到了设计煤样的成灰特性，如图 1 所示。

华宝中煤的灰分含量约为 41. 5%，低位热值为 14 510 kJ/kg，挥发分含量较高，燃烧剧烈，热应力及挥发分析出会导致剧烈爆裂现象。由图 1 可知，在 0 ～ 500 μm 档的煤颗粒成灰中，100 ～300 μm 的份额占 64%，其余各档成灰在 100 ～300 μm的份额也往往大于 10%。因此，华宝中煤的成灰性能较好，但受给煤粒度的影响较大。通过合理控制给煤粒度，应该可以满足低床压降运行时锅炉对循环流率及炉膛上部颗粒悬浮浓度的要求。

原标题：300MWe 能型循环流化床锅炉的设计与运行

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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