【正文】 因此，燃燒份額影響鍋爐密相區(qū)溫度較大。 不同燃燒份額對爐膛密相區(qū)溫度的影響 當 燃 燒份額發(fā) 生 變 化 時 ，煤燃 燒 在密 相區(qū)產(chǎn) 生的 熱 量 發(fā) 生很大的 變 化。 表 不同循環(huán)倍率下的密相區(qū)溫度 序號 循環(huán)倍率 密相區(qū)溫度（℃） 1 3 2 4 3 5 4 6 外置床面積對密相區(qū)溫度的影響7707807908008108208308408500 5 10 15 20 25 30 35外置床面積（㎡）密相區(qū)溫度（℃）密相區(qū)溫度（℃） 圖 外置床面積對密相區(qū)溫度的影響 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計論證 23 循環(huán)倍率對密相區(qū)溫度的影響8008058108158208258308358408458500 1 2 3 4 5 6 7循環(huán)倍率密相區(qū)溫度（℃）不同循環(huán)倍率下的密相區(qū)溫度 圖 循環(huán)倍率對密相區(qū)溫度的影響 由以上 表 和 圖 可以得出，在其它條件不變的情況下，循環(huán)倍率從 3~6時 ，密相區(qū)溫度 升高 ；當循環(huán)倍率等于 3 時，密相區(qū)溫度為 821℃ ，密相區(qū)溫度低于 850℃ ；循環(huán)倍率 為 6 時 ，密相區(qū)溫度 為 827℃ ， 溫度變化不是很大 。單從煤矸石燃燒來看，在這種情況下可以將 其 燃燒到 884℃的高溫 。 這是因為當外置床面積增大時，外置床的傳熱量增多，在其它條件不變的情況下，返料灰溫度降低，從而使得入爐熱量降低，密相區(qū)溫度降低。 在我們進行計算時，我們選擇的是發(fā)熱量為 5MJ/kg 的煤矸石作為煤種的計算 ，具體成分見表 。當加入隔墻時，煤燃燒產(chǎn)生的熱量較多，循環(huán)灰從隔墻右側(cè)進入隔墻左側(cè)。從所選煤種 灰分含量 %到 %，密相區(qū)的溫度都在 860℃ 以上 ，950℃ 以下；當灰分大于 70%時，密相區(qū)溫度低于 850℃ ，燃燒不穩(wěn)定。在進行初步 鍋爐熱 平衡 計算 時 ， 我們 所選 的燃料特性 見表 當 改變煤質(zhì)，煤種 變灰分時，我們的做法是：灰分變化，其它收到基成分的 比例保持不變。當有循環(huán)灰返回爐膛時，低溫循環(huán)灰吸收煤 燃燒產(chǎn)生 的熱量而致使密相區(qū)煤和循環(huán)灰整體的溫度低于 850℃ 。因此，在 該設(shè)計 工 況 下， 滿 足 設(shè)計 要求。 在鍋爐熱平衡基礎(chǔ)上，我們再對循環(huán)流化床外置床進行熱平衡計算，得到返料灰及返料煙焓的溫度，從而可以由（ ）式計算出爐膛密相區(qū)的溫度。密相區(qū)溫度可由密相區(qū)煙氣焓溫表查得，而密相區(qū)煙氣焓則由下面公式計算得到 [19]： IInIq100 ]q)qq100([ ?????? ?????………………() 其中， ——密相區(qū)輸入熱量； inQ —— 燃料入爐熱量； ——返料灰焓； δ —— 密相區(qū)燃燒份額； bI ——返料煙焓。 爐膛密相區(qū)溫度的影響因素 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計論證 17 循 環(huán) 流化床以其 環(huán)核結(jié) 構(gòu)的氣固流 動狀態(tài) 增大了煤 顆 粒 在爐 膛 內(nèi) 的停留 時間 ，提高了燃 燒 效率。 煤 質(zhì)變 差 時 ，密 相區(qū)溫 度 會 降低，因此通 過 加入隔 墻來 控制密 相區(qū) 的 溫 度。 密相區(qū)物料平衡 在爐 膛密 相區(qū) ， 我們要 保 證 密 相區(qū)溫 度在 850℃ ~900℃ 之間 。 在蒸汽 參數(shù) 和 蒸 發(fā) 量不 變 的情 況 下，煤 質(zhì)越 差 ，發(fā)熱 量越低，耗煤量越高，灰分含量也越大。 循環(huán)倍率與循環(huán)灰量 循 環(huán)灰 量是 設(shè)計 、 運 行循 環(huán) 流化床 鍋爐 的一 個 基本 參數(shù) 。另一部分 飛 出 爐 膛， 進 入分離器，其中小于切割粒 徑 的灰 飛 出分離器 進 入尾部 煙 道，成為飛 灰；大于切割粒 徑 的灰被分離器分離下 來 ， 經(jīng) 返料 裝 置返回 爐 膛再燃 燒 ， 稱為 循 環(huán)灰 。鍋爐物料平衡決定著燃燒的多少 、 傳熱量的分配等問題。 當爐 膛出 口溫 度在 800℃ 以下 時 ，分離器和返料裝 置中的灰渣不能燃 燒 ，造成 飛 灰含碳量增大、燃 燒 不充分的 問題， 降低了 鍋爐效 率。 復(fù)合式冷渣器 裝 置的具體 結(jié)構(gòu)見下圖 ： 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計論證 15 圖 循環(huán)流化床 “一進二出”物料系統(tǒng) 圖 灰平衡原理圖 2）與煤粉 爐 不同的是，循 環(huán) 流化床 鍋爐所需 要控制的量比 較 多，特 別 是 爐膛溫 度的控制。因此，必 須 使用冷渣器 來 冷 卻 灰渣中的 熱 量， 并將熱量回收入爐膛中， 以 減 少其物理 熱損 失，提高 鍋爐 燃燒 效 率 ， 并滿足 GB245002021 技術(shù)標準要求 。 鍋爐熱平衡計算 作者以 5MJ/kg 煤矸石 為 研究 對 象， 按照《工業(yè)鍋爐設(shè)計計算方法》 [17]對 其進 行 熱 平衡 計 算， 燃料特性見 ， 鍋爐規(guī)范見表 ， 主要數(shù)據(jù)計算結(jié)果見表。 鍋爐的熱平衡方程式 [16]為： kg/kJ,Q 654321r ?????? ……………………... .() 式中 rQ ——鍋爐輸入熱量 ； 1Q ——鍋爐有效利用的熱量； 2Q ——排煙熱損失； 3Q ——可燃氣體不完全燃燒熱損失； 4Q ——固體不完全燃燒熱損失； 5Q ——鍋爐散熱損失； 6Q ——其它熱損失。 通過熱量平衡和物料平衡，我們不但可以解決低熱值燃料燃燒效率低的問題，更可以解決其燃燒不穩(wěn)定、磨損等 的 問題。這樣煤燃燒后再混合進入稀相區(qū)， 成功的 解決了密相區(qū)溫度過低 、 不能維持 穩(wěn)定 燃燒的問題。 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐面臨的第一個問題就是 如何 保證爐內(nèi) 穩(wěn)定燃燒的問題。主要圖紙包括：鍋爐總圖、汽水管路圖、布風(fēng)板、 外置床等 圖紙。 該燃燒技術(shù)通過在爐膛密相區(qū)加入隔墻成功的解決了煤矸石不能燃燒或者燃燒不穩(wěn)定的問題。 當 循環(huán)灰 返回爐膛時，不但能夠再次燃燒，更重要的還是可以調(diào)節(jié)密相區(qū)的溫度。 新型 低熱值循環(huán)流化床燃燒技術(shù) 及作者所做的研究工作 從燃燒的燃料來看，無論國內(nèi)還是國外 的 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 ， 都 能夠很好的燃燒發(fā)熱量大于 12MJ/kg 的煤種 。循環(huán)流 化床鍋爐 廠房需要雙層布置 , 而組裝鏈條爐 一般只 需單層布置。 ——爐膛出口過剩空氣系數(shù)過大。在 運行的 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 中 ， 由于 分離器分離效率 不高 、煤的制備系統(tǒng) 不完善 等因素 ， 煙氣的 飛灰含碳量偏高。 當 密相區(qū) 溫度低于 850℃ 時，爐膛不足以維持煤的燃燒而很容易造成熄火。 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 存在的主要問題 在 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 的發(fā)展過程中， 國內(nèi)研究人員 都在 努力 改進 不同 爐型存在的缺陷，同時也不斷 地 開發(fā)和研究新 的 爐 型。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 8 國外 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 發(fā)展現(xiàn)狀 國外的 工業(yè)鍋爐 以 燃油燃氣鍋爐 為主 ， 少量 的燃煤工業(yè)鍋爐 使用的煤種質(zhì)量較好， 中小型 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 相對于燃煤工業(yè)鍋爐 沒有突出的優(yōu)勢 ， 循環(huán)流化床 工業(yè)鍋爐發(fā)展 較少。煤?；以拔⒘繜煔饨?jīng)分離器進入回料管由外置床再回送到爐膛形成循環(huán)燃燒。該思路 來源 就是 利用 大型循環(huán)流化床 鍋爐的外置式換熱器技術(shù)， 將換熱器布置在 中小型 循環(huán)流化床工業(yè) 鍋爐上，解決 了 受熱面 布置不均 、受熱面磨損 嚴重 的文問題，降低了鍋爐高度，較少了鍋 爐投資成本 。 鍋爐的主要優(yōu)點是采用兩級分離 ，重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 7 圖 返料換熱型 循環(huán)流化床鍋爐 分離效率高 ； 鍋爐 “ Π” 型布置、結(jié)構(gòu)緊湊 ； 下排氣旋風(fēng)分離器對細顆粒夾帶嚴重，對細顆粒分離效率稍低，使得鍋爐效率降低 ； 爐膛密相區(qū)布置埋管受熱面，同樣存在著受熱面磨損的問題。 主床溫度和床壓控制比較困難，主床出口煙溫控制主要通過采用較大的過?？諝庀禂?shù)；副床上部空間較大，鍋爐制造成本 增大 ；副床流化風(fēng)直接經(jīng)分離器進入尾部煙道，排煙損失增大；返料灰只進入副床，無法調(diào)節(jié)主床溫度。 爐內(nèi) 流化速度高 、 負荷調(diào)節(jié)范圍廣，調(diào)節(jié)比例可達到 1： 。 1 主 旋 風(fēng) 燃 燒 室 2 燃 燒 室 出 口 3燃燒室 圖 臥式旋風(fēng)筒循環(huán)流化床鍋爐 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 6 圖 循環(huán)雙流化床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖 1風(fēng)箱 2濃相床 3埋管受熱面 4稀相床 5高溫過熱器 6低溫過熱器 7下排氣旋風(fēng)分離器 8省煤器 9空氣預(yù)熱器 10送灰器 圖 下排氣旋風(fēng)分離器循環(huán)流化床鍋爐 圖 為型號 的雙循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖，其典型特點是在主床后部加裝了副床用來燒灰。同樣該鍋爐也存在著埋管磨損的問題。 下圖 。 該爐型 采用 兩級分離器 結(jié)構(gòu) ， 第一級 高溫分離器為 槽型分離器，分離下來的粗灰經(jīng)流化密封送灰器返回床內(nèi)循環(huán)燃燒。爐膛后墻為高溫絕熱旋風(fēng)分離器，尾部煙道依次布置過熱器、再熱器、省煤器 等 受熱面。在國內(nèi)使用數(shù)量較多的爐型主要有以下幾種 [9~11]。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 4 圖 35t/h 循環(huán)流化床鍋爐 圖 兩級分離式循環(huán)流化床鍋爐 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤 燃燒技術(shù) 國內(nèi) 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 現(xiàn)狀 雖然循環(huán)流化床 鍋爐 具有很多優(yōu)越于煤粉鍋爐的特點 ， 但在我國，循環(huán)流化床的發(fā)展更傾向于大型化 而忽略了工業(yè)鍋爐的發(fā)展， 因此目前我國 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 在工業(yè)鍋爐中 所占的比重并不是很大。 灰渣 能夠 綜合利用， 可以作為 水泥添加劑和輕質(zhì)建筑材料， 也能夠很好的對稀有金屬進行提取。 循環(huán)流化床 鍋爐 內(nèi)存在大量的高溫循環(huán)灰，爐內(nèi)熱容量大，即使在 30%的負荷下也可以穩(wěn)定 燃燒，不會造成低負荷熄火的情況； 爐內(nèi)顆粒的環(huán)核結(jié)構(gòu)使爐內(nèi)呈現(xiàn)一個均勻的溫度分布，當負荷變化時，溫度保持 相對 穩(wěn)定，變化不大。 循環(huán)流化床的溫度 通常 控制在 850~900℃ 之間 。 因此 ， 除了燃用 較好的煤種 ， 它 還可以燃燒煤矸石 、 煤泥 、重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 引 言 3 生活垃圾 等發(fā)熱量比較低的劣質(zhì)燃料 ，對于 我國 能源 的 綜合利用 和 城市垃圾處理具有顯著地 社會效益 和 經(jīng) 濟效益。 若直接向爐膛內(nèi)加入石灰石 ， 可實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫 ,脫硫率可達 90 %以上 ， 對不同煤種燃燒效率可 達 97%～ 99%， 鍋爐熱效率高于煤粉爐 ， 比鼓泡型流化床高 5 %～ 15 %[7]。 目前煤粉爐和鏈條爐在工業(yè)鍋爐中占很大比重，但隨著國家排放法規(guī)的嚴格，這些鍋爐已經(jīng)不能滿足國家對節(jié)能環(huán)保的要求。發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰制成磚，取代加固井下煤礦巷道的石料，避免了開山鑿石對環(huán)境的破壞。 劣質(zhì)煤水分高、灰分大、發(fā)熱量低、揮發(fā)分低，整體來說利用起來比較困難。 在煤炭生產(chǎn)和洗選過程中會產(chǎn)生 10%~15%的煤矸石等固體廢棄物 。隨著人類對環(huán)境 的重視，各種排放物和污染物的排放要求也越來越嚴格。因此，盡管我國能源結(jié)構(gòu)有一定的不合理性，但在很長一段時期內(nèi)，其它能源如核能、水能、可再生能源并不能擔當重任，成 為我國電力供應(yīng)的主體，以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化。我國的能源結(jié)構(gòu)體系中，煤炭消耗所占的比例在總的能源消費中占 70%左右，并且有增大的趨勢 [1~2]。 在該方案中，發(fā)熱量 為 5MJ/kg 的煤矸石 可以得到很好燃燒 。主要研究計算表明： 1） 隨著灰分的增多，爐膛密相區(qū)溫度降低。目前國內(nèi) 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 的燃料大都在12MJ/kg 以上，對低于 12MJ/kg 的劣質(zhì)燃料研究涉及較少。煤質(zhì)下降帶來發(fā)熱量減少、灰分增多，引起燃燒效率降低、埋管磨損嚴重、鍋爐燃燒不穩(wěn)定等一系列問題。 當灰分 增大到 68%時， 循環(huán)流化床密相區(qū)溫度低于 850℃ ，不足以維持煤的正常穩(wěn)定燃燒。 證明了 帶 有爐膛隔墻的循環(huán)流化床燃燒技術(shù) 在低熱值燃料利用方面 有很好的工業(yè)應(yīng)用 前景 。 日前 日本地震導(dǎo)致 的 福島核電站泄漏，再一次凸顯了核能電站安全運行問題。 煤炭作為我國能源結(jié)構(gòu)的主題，在發(fā)