生物質(zhì)燃燒機(jī)燃燒鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行
引 論
  荷蘭從七十年代中期就著手進(jìn)行流化床生物質(zhì)燃燒機(jī)燃燒的研究和]『發(fā)。197G年，F(xiàn)CCL研究


所和斯托克(Stork)鍋爐公司簽定了一個(gè)許可協(xié)議，并存荷蘭Enschcde的脫溫特(Twente)工業(yè)大學(xué)


建立了一套試驗(yàn)裝置。在該試驗(yàn)裝置(圖1)交付使用的最初幾年問(wèn)，對(duì)床內(nèi)埋管的傳熱和利用石灰


石來(lái)脫硫的研究是試驗(yàn)研究的主要課題。自從1982年荷蘭政府批準(zhǔn)對(duì)這個(gè)常壓沸騰床的研究提供財(cái)


政資助以來(lái)，各種煤在沸騰床內(nèi)的燃燒特性一直為其主要研究課題之一。
  給出了燃燒、煙囪排放物與再循環(huán)流量的一些代表性試驗(yàn)結(jié)果。在給定的試驗(yàn)期間，床溫控制


在845℃±7℃之間，床高l，．06米，流化速度為2.lm／s。為脫硫，把石灰石加入床內(nèi)．，其鈣／


硫比為3±0.3．
  圖4示出：波蘭3號(hào)煤，在無(wú)飛灰再循環(huán)時(shí)所達(dá)到的燃燒效率為91，8%。當(dāng)有旋風(fēng)分離器灰布袋


除塵器灰再燃燒時(shí)，隨著再循環(huán)流量的增加，其燃燒效率可增加至98.5%，
  在初期試驗(yàn)期間（燃用波蘭2號(hào)煤），僅進(jìn)行旋風(fēng)分離器灰的再循環(huán)，這時(shí)燃燒效率可從91，．


2%增加到97%。以后的試驗(yàn)表明：當(dāng)把布袋除塵器中含碳量最低的灰排出再燃時(shí)，其燃燒效率還能


進(jìn)一步提高到99.2%。
  當(dāng)燃用弗吉尼亞煤時(shí)，隨著旋風(fēng)分離器和布袋除塵器飛灰再循環(huán)量的增加，其燃燒效率可從


87.7%增加到97.4%。再進(jìn)一步增加再循環(huán)流量．其效果就不明顯了。顯然，弗≠i尼亞煤的活性要


：比波蘭煤來(lái)得小。
 2． 床內(nèi)和器潭段鄞份的燃燒
 通過(guò)分別測(cè)量在床部分和懸浮段部分的蒸汽產(chǎn)量，就可以計(jì)算出床部分和懸浮段部分的熱平衡。


根據(jù)該熱平衡，就可推出在懸/q‘段和床部分燃燒韻百分比。一蟬結(jié)果汞手
波蘭3號(hào)壤進(jìn)行旋風(fēng)分離器和徐塵器飛灰再燃時(shí)，在懸浮段和床內(nèi)的燃燒率。
圖5中。
  在燃用波蘭3號(hào)煤時(shí)，生物質(zhì)燃燒機(jī)在’床內(nèi)部分的燃燒率幾乎為91%.且隨著再循環(huán)流量的增


加而稍有增加。懸浮段的燃燒率從0.7增加到5.9%。從這一結(jié)果可以推論出：飛灰中相當(dāng)大部份酌


再燃碳是在懸浮段內(nèi)進(jìn)行燃燒的。圖6對(duì)其做出了進(jìn)一步的說(shuō)明，該圖揭示了
  在所有試驗(yàn)期間，已對(duì)氧氣、二氧化硫、一氧化碳、氧化氮的濃度進(jìn)行了連續(xù)的測(cè)量。圖7給


出了一些測(cè)量結(jié)果。CO濃度隨著再循環(huán)流量的增加（和懸浮段燃燒率）而增加，而Oz濃度卻隨之減


少（在宅氣／燃料比為恒值時(shí)_，、整個(gè)燃燒效率增加）。盡管燃用其它煤種時(shí)已經(jīng)觀察到不同的


特性，然而可能因?yàn)樗韋著再循環(huán)流量的增加，使CO、C和SOz濃度輕微降低而造成NO．n叮下降?！?br/>

N04濃度急刷地降軍-，J9-O"pp由。  一
  1981年12月，斯托克鍋爐公司收到了一份為荷蘭Hengelo的AKZOZoutChemie設(shè)計(jì)、建造和投


運(yùn)一臺(tái)工業(yè)流化床鍋爐的訂貨。這臺(tái)裝置將生產(chǎn)115t／h壓力為102bar、蒸汽溫度為525℃的蒸汽。


將燃用不同的煤種、褐煤、石油焦炭和天然氣。這臺(tái)裝置試運(yùn)始于1986年1月，1986年6月進(jìn)行了驗(yàn)


收試驗(yàn)。裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)概括在下表：
1． 設(shè)計(jì)參數(shù)
蒸汽產(chǎn)量：115t／h
蒸汽壓力：102bar
蒸汽溫度：5250C
給水溫度：145℃
燃  料：煤一一灰份：10-20%
  水份：3-13%
  揮發(fā)份：20-40%
  硫份：0.3-2.5%
  天然氣
  褐煤
  石油焦炭 ，性  能：鍋爐效率：91.8%
 .j控制范圍l35-110%
  二氧化硫：230g／GJ
  NOx，190glGJ
  飛 灰l15g／GJ
  所生產(chǎn)的蒸汽被用于發(fā)電和作為工業(yè)生產(chǎn)用汽。投產(chǎn)后的最初兩年運(yùn)行期問(wèn)，進(jìn){T了專(zhuān)門(mén)的示


范性試驗(yàn)和測(cè)量試驗(yàn)，以研究在燃用各種固態(tài)燃料時(shí)鍋爐的運(yùn)行特性，以及研究該裝置對(duì)環(huán)境所造


成的影響。通過(guò)此試驗(yàn)，也對(duì)該裝置的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了估價(jià)。圖8大略地示出了該水管沸騰床鍋爐設(shè)


備的布置簡(jiǎn)圖，它包括有一個(gè)床下給料系統(tǒng)，一個(gè)飛灰再燃系統(tǒng)和一個(gè)煙氣／空氣熱交換器。為了


把飛灰的排放量降低至所要求的水平，放在系統(tǒng)內(nèi)安裝有旋風(fēng)分離器和布袋除塵器。
  1．煤：． 2．百厭石斗 3．破碎嘰／干燥札 4．沸睛床j咼p 5．迷．≮I‘i G．上’≯


一洶i熙瑟/．床灰冷卻器  3．筇一圾空預(yù)器 9.榷閥筒 1d．飛灰再燃系；屯 1i．耵袋啥塵


囂  12．煙’e冷卻器
  圖8 90MW沸騰床鍋爐裝置
  2． 沸騰床鍋爐
  啊9示出了陔沸嗨床鍋爐n勺沸嘴床而積為8.989，：0．t7(11112，冉：膨聯(lián)鉍北j眨力1．


fJjm，床內(nèi)布置蒸發(fā)坦管，具有3.5m高的水冷壁懸浮段和內(nèi)裝訂一、二級(jí)過(guò)熱囂、一級(jí)Z!氣預(yù)熱器


（用其預(yù)熱用于干燥煤和氣力輸送煤的一次風(fēng)）的時(shí)流煙道以及省煤‘：』；。
  圖10為其水／蒸汽流程圖。從該圖可見(jiàn)，給水是通過(guò)給水泵進(jìn)入鍋爐的，145℃『f0給水流經(jīng)


省煤器、后墻和鍋爐頂棚被預(yù)熱后進(jìn)入鍋爐汽包．膜式水冷壁和水冷分布板屬于自然循環(huán)回路HJ一


鄙份。床內(nèi)水平埋管由一臺(tái)循環(huán)泵供水。鍋爐水冷壁和床內(nèi)水平蟬管內(nèi)所生成的飽和蒸汽在汽包內(nèi)


與鍋水分離，并在一、二級(jí)過(guò)熱器中被過(guò)熱。二級(jí)過(guò)熱
  60圖9 流化床鍋爐
  1~10 水／蒸氣系統(tǒng)
器的出口汽溫通過(guò)一、二級(jí)過(guò)熱器之問(wèn)的一個(gè)減溫器來(lái)加以控制。
  3． 沸騰床的低負(fù)荷運(yùn)行
  圖11是該沸騰床風(fēng)室的頂視圖。可以看出，該風(fēng)室被分割成許多更小的風(fēng)室。每個(gè)
  61
●一小風(fēng)室有單獨(dú)的送風(fēng)，沸騰床本身未加以分隔，因而可使床料和熱量在各床之間自由地進(jìn)行交


換。燃料僅從中心床送入，床內(nèi)的熱量是經(jīng)過(guò)大部份布置在小得多的邊床內(nèi)的蒸發(fā)受熱面引出。所


有這些做法是為了能使鍋爐可在部分負(fù)荷下運(yùn)行。通過(guò)利用風(fēng)管道(見(jiàn)圖12)中的擋板來(lái)關(guān)閉向邊床


的送風(fēng)，就可使鍋爐在部分負(fù)荷下運(yùn)行。這時(shí)，邊床就會(huì)停掉，因而在這部份內(nèi)對(duì)受熱面的傳熱也


就停止。這樣，就使得仍處于沸騰的那部份床的床溫維持在部分負(fù)荷運(yùn)行所要求的水平上。使用這


種結(jié)構(gòu)，就可以把沸騰床內(nèi)的熱交換和燃燒作用加以部分地分開(kāi)，但是，這種分開(kāi)是不完全的。由


于在中心床和邊床之間床料的自由交換，煤粒子也可進(jìn)入邊床。但是邊床中的煤濃度要比中心床內(nèi)


的要小。流入中心床和邊床的風(fēng)量要與此相適應(yīng)。另外，不僅在邊床內(nèi)，同樣圖11 帶有煤和飛灰


再燃噴咀的風(fēng)室劃分在中心床內(nèi)也有熱交換受熱面，其目的是在床內(nèi)布置足夠的管子，以防止中心


床和邊床之間的溫度差異。
  利用大量小邊床和僅從中心床引入燃料具有下述優(yōu)點(diǎn)：一一部分負(fù)荷運(yùn)行簡(jiǎn)單，給料系統(tǒng)可一


直保持運(yùn)行，只要通過(guò)開(kāi)或關(guān)閉空氣管道中的擋板就可很容易地把邊床停掉和重點(diǎn)火。一一由于有


大量的小邊床，使沸騰床溫度變化小，這樣可得到一個(gè)靈敏的負(fù)荷響應(yīng)特性。
  4． 空氣／煙氣系統(tǒng)
  圖12為該裝置的空氣／煙氣系統(tǒng)流程圖。流化空氣在送風(fēng)機(jī)內(nèi)被壓縮并在一個(gè)空氣預(yù)熱器內(nèi)被


預(yù)熱?？諝忸A(yù)熱器通過(guò)一個(gè)水循環(huán)回路從一個(gè)置于煙氣流中的煙氣冷卻器獲得其熱量。接下來(lái)，該


空氣被分成13股氣流：3股至中心床，8股至邊床和2股作為懸浮段中的燃盡空氣。流化空氣經(jīng)11個(gè)


風(fēng)箱和一個(gè)水冷分布板進(jìn)入床底。燃盡空氣通過(guò)懸浮段水冷壁中幾個(gè)空氣噴咀進(jìn)入懸浮段。在床內(nèi)


，空氣與燃料接觸，燃料開(kāi)始燃燒。煙氣從床的上部離開(kāi)并進(jìn)入懸浮段，在這里進(jìn)行最后的燃燒，


并將被夾帶的床料返回到床內(nèi)。為了使懸浮段溫度為最佳值，部份懸浮段水冷壁襯以耐火材料。
  圖12 空氣／煙氣系統(tǒng)粗的粒子將從煙氣氣流中被分離出來(lái)。
  煙氣經(jīng)布袋除塵器進(jìn)行末級(jí)除塵之后，將經(jīng)過(guò)煙氣冷卻器，引風(fēng)機(jī)和煙囪離開(kāi)系
統(tǒng)。
  5． 煤／石灰石供料系統(tǒng)
  原煤和粒度為1.5～2.5mm的石灰石貯存在兩個(gè)煤倉(cāng)和一個(gè)具有兩個(gè)料斗的石灰石倉(cāng)內(nèi)，見(jiàn)圖13


。
  圖13 煤／石灰石供料系統(tǒng)