1、前言
循環(huán)流化床鍋爐由于具有對燃料適應性特別好、燃燒效率高、污染排放物少、負荷調節(jié)范圍大、灰渣能綜合利用等優(yōu)點，在新設計循環(huán)流化床鍋爐和舊鍋爐改造中得到了廣泛的應用。我國現(xiàn)在運行中的10t/h到410t/h蒸發(fā)量的循環(huán)流化床鍋爐有近1000臺。經(jīng)過20余年的發(fā)展，對循環(huán)流化床鍋爐的爐型選擇積累了許多寶貴的經(jīng)驗，對用循環(huán)燃燒技術改造舊鍋爐也取得了可喜進步。
2、大型循環(huán)流化床鍋爐的主導爐型
這里指的大型循環(huán)流化床鍋爐是指發(fā)電功率為5萬kW到30萬kW的循環(huán)流化床鍋爐。對大型循環(huán)流化床鍋爐，其主導爐型有帶外部流化床熱交換器的循環(huán)床鍋爐：魯奇型、FW的Intrex型、ABB-CE的Flextech型循環(huán)床鍋爐、不帶外部流化床熱交換器的Pyroflow型循環(huán)床鍋爐，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
20余年的發(fā)展經(jīng)歷證明這幾種循環(huán)床鍋爐除能達到對燃料適應性廣、燃燒效率高、污染排放物低和灰渣含碳量低、便于綜合利用之外，其防磨性能也好，鍋爐能長期安全運行，維護、維修費用低。這些性能的獲得主要與高溫上排氣旋風分離器有關。高溫上排氣旋風分離器飛灰收集效率高，導致飛灰循環(huán)倍率高，鍋爐燃燒效率和石灰石利用效率高；另外，高溫分離器除了起收集飛灰，實現(xiàn)飛灰循環(huán)燃燒作用之外，它還起了飛灰的燃盡作用。分離器的內徑一般與燃燒室的深度相當，分離器簡體高度一般為分離器直徑的1～2倍。分離器筒體與鍋爐燃燒室相比是一個容積不小的附加燃燒室，它對飛灰的燃盡有十分重要的作用。華中科技大學開發(fā)的下排氣中溫旋風分離器循環(huán)床鍋爐，和清華大學開發(fā)的異形水冷分離器循環(huán)床鍋爐結構緊湊，膨脹性能好，鍋爐磨損問題解決較好，且有便于大型化的優(yōu)勢。這兩種形式的循環(huán)床鍋爐具有自主知識產(chǎn)權和專利技術，成為了我國發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐的主導爐型。各種慣性分離器的兩級飛灰分離和循環(huán)燃燒的鍋爐，由于結構復雜、分離器易磨損、運行和維修費用高、運行可靠性差，都停止了生產(chǎn)，轉而發(fā)展帶高溫上排氣旋風分離器，中溫下排氣分離器和異形水冷分離器的循環(huán)床鍋爐。
3、35t/h循環(huán)流化床鍋爐的最佳爐型
目前運行效果較好的35t/h循環(huán)流化床鍋爐主要有如下三種爐型：(1)中溫下排氣分離器、帶埋管和重型爐墻的循環(huán)床鍋爐；(2)異形水冷分離器膜式壁循環(huán)床鍋爐；(3)高溫上排氣分離器膜式壁循環(huán)床鍋爐。下面從鍋爐的燃燒效果、整體布置和金屬消耗量三個方面作比較，以決定最佳爐型。
3.1 燃燒效果
35t/h循環(huán)床鍋爐燃燒室高度一般為12～14m。膜式壁循環(huán)床鍋爐燃燒室上部氣流速度一般為5.5．m/s，這樣細粒子f飛灰）一次通過燃燒室的時間為2～2.5s，低于其燃盡時間，造成飛灰含碳量高，燃燒效率降低。帶埋管的循環(huán)床鍋爐燃燒室上部的氣流速度一般為3 m/s，這樣細粒子一次通過燃燒室的時間為4～4.7s。與膜式壁循環(huán)床鍋爐相比，細粒子通過燃燒室的時間r燃燒時間）延長了一倍，這對降低飛灰含碳量有很大作用。對410t/h膜式壁循環(huán)床鍋爐，其燃燒室高度為30m，細粒子通過燃燒室的時間為5.5s左右，這對細粒子的燃盡是有利的。從以上分析可知：蒸發(fā)量小于等于35t/h的循環(huán)床鍋爐因為燃燒室高度矮，采用全膜式水冷壁結構形式對飛灰燃盡是十分不利的，這是對35t/h蒸發(fā)量循環(huán)床鍋爐推薦帶埋管和重型爐墻的主要原因之一。有人認為，埋管磨損，重型爐墻不密封，不宜選用帶埋管循環(huán)床鍋爐。我們認為，流化床鍋爐經(jīng)過20多年的發(fā)展，這些問題都已有解決的成熟經(jīng)驗，將不再影響循環(huán)床鍋爐安全經(jīng)濟運行。相反，膜式壁循環(huán)床鍋爐因流化速度高，對膜式壁產(chǎn)生的磨損和腐蝕更難處理。35t/h膜式壁循環(huán)床鍋爐飛灰含碳量高，煤耗量大，制約了鍋爐長期經(jīng)濟運行。我們要切防在鍋爐選型中不分鍋爐容量大小，一刀切選用膜式壁循環(huán)床鍋爐。
3.2鍋爐整體布置
中溫下排氣旋風分離器埋管循環(huán)床鍋爐和異形水冷分離器循環(huán)床鍋爐與高溫上排氣旋風分離器循環(huán)床鍋爐整體布置比較如圖8所示。從圖中可以看出：a、b兩種循環(huán)床鍋爐的深度與高度比c種都小，鍋爐整體布置緊湊，占地面積小，鍋爐房總造價降低20%左右。
3.3鍋爐金屬消耗量
埋管循環(huán)床鍋爐的埋管傳熱系數(shù)為膜式壁傳熱系數(shù)高2～3倍，鍋爐受熱面積節(jié)省。估算表明：中溫下排氣帶埋管和重型爐墻循環(huán)床鍋爐金屬消耗量和鍋爐造價降低20%～25%。
從以上分析看出：從鍋爐燃燒效果、鍋爐金屬消耗量和鍋爐房造價來看，3 St/h中溫下排氣帶埋管、重型爐墻的循環(huán)床鍋爐是最佳爐型。
4、中溫下排氣旋風分離器循環(huán)床鍋爐對改造舊鍋爐的適應性
常規(guī)3 St/h蒸發(fā)量燃煤、燃油、燃氣鍋爐均為Ⅱ形整體布置。中溫下排氣旋風分離器布置在水平煙道與尾部煙道相聯(lián)接的轉向室，適用煙氣的流程，可保持原鍋爐的Ⅱ型整體布置不變。另外，由于布置埋管，燃燒室面積大，鍋爐基礎和鋼架可不改變。與其他形式的鍋爐相比，改造工作量較小，改造費用低20%～30%。此種鍋爐是改造舊鍋爐的最佳形式。
5、結論
通過分析比較，我們得出如下結論：
(1)為了得到較高的燃燒效率，大中型循環(huán)流化床鍋爐f≥75t/h)采用全膜式水冷壁結構形式，小型循環(huán)床鍋爐r≤3 St/h)采用帶埋管結構形式是合理的選擇。
(2)中溫下排氣旋風分離帶埋管的3St/h循環(huán)床鍋爐結構緊湊，占地面積小，鍋爐金屬受熱面最省，鍋爐房及鍋爐本體造價最低。
(3)為提高燃燒效率，降低煤耗，減少鍋爐投資，中溫下排氣旋風分離器循環(huán)床鍋爐是3 St/h蒸發(fā)量循環(huán)床鍋爐的最佳爐型。
(4)對舊鍋爐的改造，中溫下排氣旋風分離器循環(huán)床鍋爐是最佳的爐型。
