循环流化床(CFB)锅炉技术介绍 # v$ i+ u
循环流化床锅炉热效率与常规煤粉炉相当,同时由于采用低温分级燃烧和向炉膛内给入石灰石,可在燃烧过程中方便地脱除含硫燃料产生的S02,并抑制NOx生成量,使其具有高效低污染、燃料适应性广等突出特点。q: b K
1,基本组成设备
循环流化床锅炉包括本体设备和辅助系统两部分。! a9 D) ~* ]# B: ~# p" x+ M4 y
循环流化床锅炉本体由炉膛及布风装置、循环灰分离器、回料阀、尾部受热面竖井烟道及可以加置的外置式循环灰换热器组成。其中炉膛由膜式水冷壁构成,底部为布风板。炉膛下部锥段(浓相区)用耐火防磨材料覆盖,并依燃烧工艺要求开设二次风口、 循环灰回灰口(给煤及石灰石通常与循环灰一并入炉)、排底渣(粗灰)口以及点火启动油燃烧器等孔口。上部直段炉膛四壁为水冷壁受热面。炉膛出口与循环灰分离器入口相连,分离器出口则与布置过热器、省煤器和空预器等对流受热面的尾部竖井连接。为平衡炉膛换热量,可在炉膛内或灰循环回路中另布置部分受热面。炉膛下部外置底渣冷却处理系统。为提高燃烧效率,还采用了飞灰再循环技术,将尾部除尘器收集的飞灰气力回送至炉膛底部复燃。炉膛出口处、分离器及回料系统内壁面也大都覆盖耐火防磨材料。锅炉本体采用钢架悬吊和支承相结合的方式固定。
辅助系统的性能直接影响循环流化床锅炉的可靠性和经济性。
主要辅助系统如下:(1)风烟系统,锅炉采用平衡通风方式,特点是风机压头要求较高,一、二次风机的压头分别达18KPa和12KPa左右。(2)煤制备系统,比常规制粉系统简单,一般需采用两级锤击式破碎机和防沾堵能力强的筛子(如圆盘筛)。(3)石灰石制备系统,两级制备,第一级多为锤击式破碎机,第二级可用低速棒式磨或钢球磨。(4)灰渣处理系统,从各灰斗收集的飞灰可用浓相气力输送方式送至飞灰仓;底渣经冷渣器或水冷绞龙冷却后送至底渣仓。(5)燃油点火启动系统,常采用床下热烟发生炉和床上燃烧器联合加热的方式,加床料至煤的着火温度,设计燃油热功率相当于锅炉额定热功率的30%或略高些。(6)热控系统,比煤粉炉热控系统多了床温、床压、S02排放等回路控制系统。
2,主要技术性能
循环流化床燃烧技术具有气固混合性好;燃烧速率高,特别是对粗颗粒燃料等特点。绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛,因而其燃烧效率可与煤粉炉相媲美,通常达到97%~99%,锅炉热效率约为90%一 91%,蒸汽参数已达亚临界;投石灰石Ca/S分子比为2:2时的脱硫效率 ≥90%;排烟中NOx 含量 ≤200mg/m3(标态干烟气,O2=6%);循环流化床锅炉具有优良的低负荷(30%MCR)助运行能力,适合电网负荷调峰。
3,技术流派
目前世界上循环流化床锅炉的主要炉型有:德国Lurgi型、芬兰Pyroflow型、美国FW型、德国Circofluid型和内循环型。
德国Lurgi型,炉膛布置膜式水冷壁受热面,采用工作温度与炉膛燃烧温度(~870℃)相近的高温型旋风分离器,循环灰回路上布置炉外灰换热器(EHE),关键部件为控制EHE进灰量的锥型阀。目前,此型锅炉的最大容量等级为250Mwe,由法国Stein公司制造。美国ABB--CE公司也基于此技术,完成了330MW锅炉机组的设计。
芬兰Pyrorlow型,采用绝热高温型旋风分离器,膜式壁炉膛内布置抗磨的Ω 管屏或翼墙式受热面。回灰系统采用分叉式自平衡U型回料阀,部分冷烟气再循环,目前的最大容量等级为230Mwe,由美国FW公司及其分包商制造。
美国FW型,采用汽冷高温型旋风分离器,整体式INTREX换热器,目前单炉的最大容量等级为120Mwe,由美国FW公司制造。
德国Circofluid型,炉膛运行气速相对较低,半塔式布置,炉膛上部布置过热器和高温省煤器受热面,炉膛出口温度约为450℃,因而采用体积较小,耐温及防磨要求较低的中温型旋风分离器。该炉型目前单炉的最大容量等级为80Mwe,由德国Babcock公司生产。
4,环境保护
环境保护是我国的基本国策之一,现代化建设中的生态环境保护势在必行。在新建火力发电站时,应充分采取措施减轻火力发电站对于生态环境的影响,如:减轻电站锅炉排烟对于大气环境的影响等。采用CFB锅炉可在付出代价相对较小的前提下满足国家环保标准中对于SO2、NOx有害气体的排放要求,减轻燃煤电站对大气环境的污染,可切实有效地保护生态环境,提供新的清洁电源。