循环流化床锅炉在城市集中供热行业中的应用

王宁

（宁夏百新热力有限公司 宁夏银川 750001）

循环流化床锅炉在城市集中供热行业中的应用

王宁

（宁夏百新热力有限公司 宁夏银川 750001）

随着人民生活水平和环保意识的不断提高，城市居民对采暖供热的品质和城市环境质量要求也在不断地提高。所以城市集中供热企业既要确保供热的质量、安全和稳定，又要充分考虑供热锅炉对城市环境的影响。循环流化床锅炉因其具有高效率和低污染等优点，被广泛应用于城市集中供热中。

城市集中供热；循环流化床；锅炉；节能；环境

前言

城市集中供热是在城市居民聚集区范围内建设集中的热源，向该地区及周边企事业单位、居民提供生产和生活用热的一种能源地域生产组织方式。城市集中供热与居民单独自建锅炉供热比较而言，具有节约能源、能源利用率高、有利于环境保护、锅炉设备故障率低及自动化程度高等优势，城市集中供热也做为国家相关部门积极推广的市政建设项目之一。随着我国能源短缺的加剧和环境保护政策的出台，集中供热锅炉在环保和节约能源方面的优点，将成为集中供热锅炉在选型方面首当其冲考虑的因素。

1 循环流化床锅炉概述

循环流化床锅炉是在80年代发展起来的，具有效率高、污染低等特点，其在煤种适应性、变负荷能力及排放污染物上具有鲜明的优势，加快了其发展的步伐，带来了一定的经济效益和社会效益。

循环流化床锅炉所采用的燃烧方式主要是流态化，也被成为半悬浮燃烧方式。循环流化床锅炉在循环流化床燃烧技术出现后，更是得到了一定程度的发展，被广泛应用在世界各地，循环流化床锅炉是被国际公认的洁净煤燃烧技术，在我国燃煤电站的应用中取得较好成果，其燃料具有适应性强、脱硫效果好及负荷调节性能好等优点。目前，我国循环流化床锅炉技术已具有较高的发展水平，其总机容量位于世界第一。随着城市现代化的快速发展，城镇化人口及建设规模也在不断增大，从而大大增加了人们对能源的需求，环境污染问题也日益严重，因此，要加强对城市集中供热设备的重视。总的来说，循环流化床锅炉的使用有效符合了国家产业政策的相关要求和供热产业的实际需要。

2 循环流化床锅炉的特点

2.1 燃料具有较强的适应性

循环流化床中的燃料占床料的3%，不需要其它辅助燃料，可燃用各种劣质的煤及其它可燃物，主要包括高硫煤、煤泥、煤矸石、垃圾等，有效解决了环境污染问题。

2.2 燃料具有较高的燃烧率

和鼓泡床流化床相比而言，循环流化床具有较高的燃烧率，基本在97%以上，和煤粉相当。

2.3 燃料具有较高的脱硫率

循环流化床的脱硫率可高达90%，有利于降低经济成本。

2.4 氮氧化物排放低

该特点是循环流化床最突出的特点，主要表现在以下两个方面：①在低温下燃烧，燃烧的温度在850～900℃间，就不会导致空气中的氮氮生成NOx；②分段燃烧，可有效抑制氮转化成NOx，并还原部分已生成的NOx。

3 循环流化床内的燃烧加工过程

循环流化床锅炉脱硫方式的主要原理是在燃烧过程中，适当加入一定比例和颗粒度的石灰石，使其和燃料进行循环燃烧，由于石灰石在锅炉内循环燃烧的时间会比较长，从而使得石灰石磨得很细，导致其从分离器中飞出去。一般情况下，循环流化床锅炉的燃烧温度约控制在900℃，这个温度比较合适，不仅能抑制二氧化硫的生成，还能保证石灰石的充分分解。

3.1 煤粒的添加

煤粒在被送入循环流化床锅炉内时，会在高温物料和烟气的辐射下而被加热，最初是水分的蒸发，其次是煤粒中的挥发粉析出并燃烧，最后是焦炭进行燃烧，在燃烧过程中，煤粒会渐渐被破碎或磨损，其挥发份析出和焦炭的燃烧过程会出现重叠的现象。循环流化床根据高度，可将其分为密相床层和稀相空间，密相床层的运行状况处在鼓泡床和紊流床的状态。循环流化床所使用的燃料大多都是灼热床料，该床料具有较强的惰性，可燃物只占很小一部分，这些惰性灼热床料是煤粒的主要加热源，在其加热过程中，吸收极少热量，而煤粒的燃烧时间在10s左右，从而对床温具有较小的影响。

3.2 循环流化床内煤的燃料着火

固体质点表面温度，在一定程度上决定了循环流化床内燃料着火方式的选取，这类固体物质主要包括细煤粒、高温灰粒及床料。一旦固体质点表面温度上升，煤粒会迅速着火。除此之外，颗粒直径的大小也会对着火造成影响。对于一些反应能力较强的煤种，在一定温度条件下，存在一个临界的着火粒径，比这个颗粒直径要小，但是由于散热的损失较大，导致这个颗粒不会着火，从而逸出炉膛。

3.3 循环流化床内煤的破碎特性

所谓煤的破碎特性主要是指燃烧颗粒在进入流化床后，处在高温状态下，颗粒度迅速减小的性质，影响颗粒磨损的主要因素有：燃烧颗粒表面的结构特性、外部操作条件及机械强度等。当煤粒进入循环流化床时，在炽热床料加热的作用下，会加快水分的蒸发速度，一旦煤粒温度达到热解温度时，煤粒会发生脱挥发份反应，对于一些具有高挥发份的煤种，在进行热解时，会出现一个短时间的拟塑性阶段，颗粒内部会存在一定的压力梯度，若压力大于一定值，被固化的颗粒表层会发生破碎现象；而对于一些低挥发份煤种，不具备突出的拟塑性，且在热解过程中，要冲破密实的孔隙结构，才能从煤粒中逸出，在种情况下，颗粒内部会产生较高的压力。

煤粒在发生破碎后，会有大量的细小粒子形成，尤其是可扬折粒子，该粒子会对锅炉的燃烧效率产生影响。煤粒破碎可分为一级破碎和二级破碎：①一级破碎。在挥发份逸出后，煤粒内部会产生一定的压力，该压力和孔隙结构中挥发份的压力相重叠而形成的；②二级破碎。在颗粒中起到联结作用的联结骨架（和网络结构类似）被烧断而导致的破碎。煤粒在发生破碎时，还会引起颗粒发生膨胀，导致煤结构发生变化，总的来说，影响煤粒破碎和膨胀的主要因素有：挥发份的析出量、母粒的孔隙结构、床温、颗粒的直径大小等诸多方面。

4 在供热运行对循环流化床锅炉存在问题的处理办法

循环流化床锅炉的炉膛没有安装埋管，所以，就不会造成埋管的磨损，或者点火时出现冷水系统直接带走一部分热量的问题，点火启动和停炉都比较方便、快捷，20min就可以点着冷炉，热炉则只需要5～6min，压火在24h中都不会存在异常，对环境的污染较小。由于循环流化床锅炉具有低温燃烧的特点，二氧化硫和氮氧化物的排放浓度较低，这是链条炉和煤粉所不具备的。进行循环燃烧时，炉内的煤渣基本不含碳，呈现出黄褐色的小颗粒，可将其用于水泥产品的制作中，并相对减少了总出渣量。循环流化床锅炉是在沸腾燃烧锅炉基础上发展的，其燃烧方式比较独特，对于发热量低、含灰量高以及挥发分低的劣质燃料、中煤、矸石及一般煤粉锅炉不能使用的燃料都能较好的适用；循环流化床锅炉烟气中具有较低的一氧化氮，在燃烧时加入脱硫剂，可以进行脱硫处理，减少烟气中的NOx和SO2，从而有利于降低大气污染。

循环流化床锅炉的最大特点就是进入炉内的燃料除了颗粒细小的，其它的燃料都要循环多次，并且在多次循环中燃料可以燃透燃烬，通常可以有2.5～40的物料循环倍率。节约能源是循环流化床锅炉的燃烧特点，可以对大气的污染有所减少，是当前热能动力发展的主要方向。

5 结语

循环流化床锅炉作为一种新型的燃料设备，其对燃料的高效利用、循环燃烧及再利用的特点，在节能环保方面具有很大的优势，对目前的节能发展建设和城市环境保护有着重要意义，但目前循环流化床锅炉还存在很多问题，因此需要对其进行优化。宁夏百新热力有限公司综合考虑循环流化床锅炉具有的优点，已改造及购置了7台SHX29-1.25/115/70-AI循环流化床燃煤热水锅炉替代链条炉排燃煤热水锅炉，走出了将循环流化床锅炉应用在城市集中供热行业中的第一步，在以后的锅炉运行过程中，将通过不断的探索，逐步完善和克服循环流化床在供热过程中存在的问题，实现循环流化床锅炉在供热行业的安全、稳定的运行。

循环流化床燃烧技术是一种固体物料流态化的一个循环过程，且该过程具有速度快、浓度高及通量高的特点。相关企业采用循环流化床燃烧技术，能大大提高其燃煤的效率，对工作流程进行简化，有利于企业经济效益的提高。现阶段，二氧化硫所产生的酸雨对环境已造成严重影响，一般工业的锅炉配套设备不仅投入资金较多。而且脱硫水平不够高，循环流化床燃烧技术的采用，能有效解决这一问题。除此之外，温室效应、水污染、沙漠化等问题日益突出，对控制二氧化碳的要求也越来越高，而我国作为一个二氧化碳的排放大国，只有提高锅炉的运行效率和燃烧率，才能有效解决燃煤消耗问题。因此，循环流化床锅炉的投入使用对节约能源和环境保护具有重大意义。

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[3]郑合飞.浅谈循环流化床锅炉的燃烧原理[J].能源与节能，2015（11）：102～103.

TK229

A

1004-7344（2016）14-0231-02

2016-5-2

王 宁（1973-），男，暖通工程师，本科，主要从事锅炉运行、安装、改造工作。