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中小型循环流化床锅炉系统解决方案

循环流化床锅炉因其先进性,已在国内得到大规模应用,市场上正常运行的循环流化床锅炉小的到4吨,大吨位已到上千吨。由于循环流化床锅炉系统较常规链条锅炉、油气锅炉系统复杂,因此循环流化床锅炉系统设计与设备选用直接关系到锅炉能否正常可靠运行。现就工厂用中小型循环流化床锅炉选用及系统设计介绍如下,谨供参考:

一、循环流化床锅炉介绍

1、流化床燃烧方式

流态化是固体颗料在流体作用下表现出类似流体状态的一种现象。燃烧室底部有布风板,自布风板下方送入的空气流速较高。当气速高到临界流化速度时,即在此气速下气流对煤粒的曳力和浮力之和恰好与煤粒质量平衡时,煤粒即呈类似流体的状态。位于布风板上的煤层开始流化和膨胀,达到所谓临界流化状态。

当气速增大,超过最小流化速度时,床层内出现由含颗粒稀少的气泡相和含颗粒众多的乳化相组成的两相状态,此时气—固两相强烈混合,犹如水被加热至沸腾状,这种流化床燃烧锅炉通常称为鼓泡流化床锅炉,其炉膛气速一般为1.5~2m/s。

当气速再增大,超过平均粒径的颗粒终端速度时,大量颗粒会被气流带出床层,在整个炉膛空间内燃烧并随气流逸出炉膛。炉膛上部为浓度较均匀的稀相区,下部为密相区,这种流化燃烧方式被称为快速流化床燃烧。

为了维持快速流化床的流动工况,必须将大量流出炉膛的颗粒收集后送回炉膛内,在快速流化床锅炉的炉膛出口设一个分离器,使烟气和颗粒分离,通过返料装置将分离出来的颗粒送回炉膛,这种燃烧锅炉称为循环流化床锅炉。

2、循环流化床锅炉的工作原理图


 

3、循环流化床锅炉结构简介

中小型循环流化床锅炉较常采用双锅筒自然循环结构,对于中小型锅炉,因为在用途上与大型锅炉以发电为主的不同,因此电站锅炉的单锅筒结构对于工业以蒸汽为主,负荷要求较高情况并不太适宜,下面以开封新力锅炉SHX20-1.25-AⅡ锅炉为例作简要介绍: 


 

SHX20锅炉结构简介:

SHX20-1.25-AⅡ锅炉为双锅筒横置自然循环锅炉,锅炉房双层布置,锅炉运转平台高度一般为4000mm。 锅炉本体基本尺寸:锅炉上锅筒为φ1400×16,中心标高10750;下锅筒为φ900×14,中心标高4650,安装完毕后外围尺寸为13270×8430×12500 (长×宽×高)。

锅炉前部炉膛采用传统水冷壁悬吊结构;分离系统采用绝热式高温旋风分离器、自动平衡U型返料器;上下锅筒之间布置对流管束保证了足够的受热面;省煤器采用二级铸铁省煤器结构;尾部布置空气预热器。

该锅炉在湖北午时药业股份有限公司、河南临颍县盛宏热力有限公司、汕头香乐食品有限公司运行后,效果良好,达到国内SHX20锅炉领先水平。


锅炉基本参数:

额定蒸发量20t/h

额定蒸汽温度194

额定蒸汽压力1.25MPa

给水温度104    

一次风温度100

二次风温度20

设计热效率85%

运行最高效率90%

脱硫剂02mm石灰石

脱硫效率84%Ca/S=2

炉膛受热面132.6m2

对流管束受热348.6m2

省煤器受热面446 m2

预热器受热面235m2

排烟温度145~150            

煤粒度013mm

 

4、循环流化床锅炉的特点

1、可燃用的燃料范围宽;热值3000-6500kcal均可燃用,烟煤、贫煤、无烟煤、褐煤、混煤均可使用。在4500~5500kcal热值时可以达到理想效果。

2、燃烧效率高

目前市场上应用最广泛、效率最高、工作最稳定可靠地高温旋风分离器保证了极高的燃烧效率,从而热效率遥遥领先。炉渣含碳量在2~3%。

3、脱硫效果好

循环流化床锅炉脱硫剂在炉膛中是在最佳反应温度下进行脱硫,炉膛内的燃料和物料在炉膛内的内循环运动和外部循环使脱硫剂在锅炉内平均停留时间较长,而脱硫过程充分。此外,加入锅炉的脱硫剂颗粒粒径较小(0.1mm),与物料的反应接触面积较大,使脱硫效率较高。详见本网站技术交流中文章:《循环流化床锅炉石灰石脱硫计算办法》

4、氮氧化物NOx排放量低

NOx主要有两个来源:一种是燃烧时空气中所含的N2在高温时氧化生成的,一种是燃料中所含有机氮化物在燃烧时氧化生成的。循环流化床锅炉炉膛温度在850℃~950℃之间,温度较低,生成的NOx较少。此外,循环流化床采用分段送风和分段燃烧,可以有效地减少NOx的生成。

5、锅炉出力调节范围广,调节速率快。可在30%~110%负荷范围内自由调节,无论高低负荷,锅炉可以安全稳定运行,其燃烧效率均能保持较高值。负荷调节速度较快,平均每分钟可达5%。

6、点火方便,压火时间长

循环流化床锅炉容积热负荷较高,其密相区截面积仅为传统流化床锅炉的1/3~1/2,同时密相区为绝热室,因此点火方便快捷,一般在20-30分钟,压火时间最长可达20个小时。

⑥结构紧凑,维修量少

由于循环流化床锅炉机械传动件很少,同时无埋管受热面,所以可从根本上消除炉排传动的故障和埋管磨损,延长运行周期,减少了工人劳动强度。锅炉维修周期不低于5年。

二、循环流化床锅炉系统选型简述

1、主机

循环流化床锅炉主机以20吨锅炉为例:主要部件有:上下锅筒、水冷系统、钢架、平台、流化床、分离系统、炉墙部件、省煤器、空气预热器等。

2、烟风系统

循环流化床锅炉配备一次风机、二次风机、引风机;一次风机、二次风机在35吨以上一般配备消音器。40吨以上锅炉返料器需另配罗茨风机或高压鼓风机。

风机选型时一定要考虑海拔影响。并且如果用户对锅炉负荷有特助要求,风机选型设计时要一并考虑,风机厂宜选正规风机厂,因为流化床锅炉对风压风量有较高要求,风机对锅炉运行有着至关重要作用。

3、汽水系统

汽水系统一般流程:原水经水处理软化成合格软化水进入软水箱,经除氧泵进入除氧器,除氧后经高温给水泵供给锅炉使用,运行时应定期在给水中加药,保持水质品质。锅炉为保证炉水水质,配备有连续排污膨胀器和定期排污膨胀器(池)。为防止停电有时配备蒸汽泵备用。

4、上煤系统

流化床锅炉根据煤种不同,燃料粒度要求也不同如烟煤0~13mm;无烟煤0~8mm。

所以上煤系统需要配备粉碎机、振动筛。

设备流程一般为:

一次提升设备(斜皮带或斗提、有时也用铲车)——振动筛(先把合格的颗粒筛选下来进入二级提升,降低粉碎量,减少粉碎机维修保养周期)——二次提升设备到煤仓上部(一般选用斜皮带、斗提机、大倾角皮带机)——煤仓上部平皮带输送到混凝土煤仓——钢制溜煤管——螺旋给煤机——锅炉燃烧室

对于煤种、粒度、热值灰分的不同,设计人员需要对锅炉 进行优化改进,以便能够更好适应锅炉运行的需要。

对于流化床锅炉水分要求较严(下煤不畅堵塞)用户最好建设干煤棚。

5、水处理系统

锅炉水质对于锅炉有着至关紧要的作用,锅炉使用法单位除了选择合格的水处理设备,还需要有正规的水质化验人员、设备,并能按照规范和规定严格执行。

水处理设备较常选用的有逆流再生钠离子交换器(手动型)、全自动软化水设备、反渗透水处理设备。用户可根据实际情况咨询后 。

6、电控系统

循环流化床锅炉电气仪表系统一般分为2种:常规控制系统和DCS系统。

1)、常规控制系统:

锅炉运行参数的采集、监视及控制调节根据需要采用智能仪表和常规仪表。

根据锅炉运行的要求,对锅炉温度、压力、流量、物位、分析及其他参数进行实时监测控制;并可根据需要对部分参数进行记录,根据标准对部分参数进行报警、连锁保护,以保证锅炉安全正常运行。

一般情况下,引风机、一次风机、二次风机采用变频器起动与调速;给煤机采用工频直接启动,通过电磁调速控制器调节给煤机转速。给水泵根据锅炉房状况采用变频或工频;工频时采用电动调节阀控制锅炉给水量。 汽包水位(左右)、给煤机进煤可设置摄像监视。

2)、DCS计算机分散控制系统

对于较大型锅炉和部分用户的要求,采用先进的DCS集散控制系统,可实现信息共享、集中管理、分散控制,提高锅炉及辅机自动化水平,满足多种运行方式需要;实现锅炉及辅机高品质运行,提高运行的安全性、经济性;提高运行人员工作效率,满足锅炉及辅机全能值班要求;现场检测控制设备(仪表)可靠性高,配套性强,维护简单快捷;实现锅炉运行管理控制一体化,锅炉及辅机作为一个整体对象控制,在DCS系统中可进行监控、显示、记录、报警、历史数据分析、打印。

7、除尘系统

随着国家环保标准日益严格,除尘系统在锅炉系统中越来越重要,选型时一定要与当地环保部门(环评部门)沟通并按照环评要求选型。

经常选用的除尘器有:

1)麻石水膜除尘器:

优点:一次投资小,湿灰处理较容易。现在采用三塔旋流板除尘器可以满足环保要求不严地区使用。可以添加石灰达到脱硫效果。

缺点:排放不宜达标;湿灰处理与占地关系;污水排放(可以设计成循环利用)

2)静电除尘器

优点:维修量小,除尘器效果比麻石好,比袋式差。

缺点:一次投资大。

3)袋式除尘器

优点:除尘效果好,可达到国家最高标准。一次投资较静电少。

缺点:维修费用高,经常换布袋。

对于严格地区,静电和布袋扔要增加脱硫设备,且干灰处理问题较难,增加气体输灰系统投资较大。

三、设备选型中需要注意地方:

1、煤种对锅炉有着较大的影响,需要锅炉设计时及时进行调整。

2、海拔对锅炉负荷有着很大影响。

3、用户负荷使用情况对锅炉要求不容无视:如对于带埋管锅炉低于50%负荷很难运行。

四、如有锅炉方面问题请来电咨询、交流。