第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)

何 奇

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

煤的循環(huán)流化床燃燒是近二十多年來發(fā)展起來的燃煤新技術(shù)，是工業(yè)化程度最高的潔凈煤燃燒技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒，主要結(jié)構(gòu)包括燃燒室（包括密相區(qū)和稀相區(qū)）和循環(huán)回爐（包括高溫氣固分離器和返料系統(tǒng)）兩大部分。與鼓泡流化床燃燒技術(shù)的最大區(qū)別是運(yùn)行風(fēng)速高，強(qiáng)化了燃燒和脫硝、脫硫等非均相反應(yīng)過程，它是對(duì)傳統(tǒng)層狀燃燒(鏈條爐)和懸浮燃燒(煤粉爐)技術(shù)的一次重大革新。循環(huán)流化床鍋爐的一些突出優(yōu)點(diǎn)，如燃料適應(yīng)性好、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、灰渣可綜合利用等良好特性，已在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐上得到充分的體現(xiàn)。但是現(xiàn)在隨著環(huán)境問題的日益突出，國(guó)家對(duì)于電廠的排放指標(biāo)越來越嚴(yán)，新的環(huán)保要求需要嚴(yán)格控制NOx排放，由于尾部脫硝成本較高，所以迅速發(fā)展和應(yīng)用大型低氮燃燒和高可靠性型循環(huán)流化床電站鍋爐技術(shù)是正合時(shí)宜的。

DFG-150/9.8-M型高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐是江蘇匯能重工有限公司為寧波經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)熱電有限責(zé)任公司研制開發(fā)的150 t/h等級(jí)的第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐，對(duì)發(fā)展燃煤發(fā)電和供熱，改善大氣污染，節(jié)能降耗具有十分重要的意義。同時(shí)該鍋爐的開發(fā)研制滿足了市場(chǎng)需求，作為新一代的鍋爐樣板。本次設(shè)計(jì)、制造的150 t/h等級(jí)第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐遵循以下原則：

（1）采用經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)過的燃燒設(shè)備、分離裝置和返料裝置。（2）采用經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)過的前墻給煤與冷灰器。（3）采用經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)過的大口徑高動(dòng)量二次風(fēng)口布置。（4）采用可靠的一次風(fēng)后墻點(diǎn)火燃燒筒進(jìn)入布置。（5）具有安全運(yùn)行可靠的防磨措施。（6）采用成熟可靠的膨脹密封結(jié)構(gòu)，鍋爐布置力求緊湊，外形整齊、美觀。（7）最大可能地提高鍋爐效率，節(jié)約能源，降低原始排塵濃度、NOx和SO2濃度。（8）最大可能地降低一二次風(fēng)壓頭，降低一二次風(fēng)機(jī)功率，降低能耗。（9）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝、運(yùn)行和維修，盡可能為用戶創(chuàng)造方便條件。

通過近半年的運(yùn)行，該爐具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣、運(yùn)行電耗低、NOx、SO2污染物排放低和運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，深得用戶的好評(píng)。2021年3月由中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院（國(guó)家鍋爐壓力容器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）對(duì)150 t/h等級(jí)第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐分別進(jìn)行了鍋爐環(huán)保測(cè)試和電站鍋爐定型產(chǎn)品能效測(cè)試，測(cè)試報(bào)告表明該鍋爐性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1 鍋爐主要關(guān)鍵技術(shù)：

（1）滿足低氮環(huán)保，高效、節(jié)能、高可靠性鍋爐性能的設(shè)計(jì)方法。

（2）高溫汽冷分離器進(jìn)口寬度與高度之比采用0.2；中心筒與筒體直徑之比采用0.44；中心筒插入分離器煙道內(nèi)的高度之比采用0.25；這樣設(shè)計(jì)既能保證足夠高的分離效率，又能減少分離器內(nèi)煙氣阻力。

（3）布風(fēng)系統(tǒng)：風(fēng)帽接管采用不等距、變阻力設(shè)計(jì)，床層中阻力小的部位采用大阻力風(fēng)帽接管結(jié)構(gòu)；而床層中阻力大部位采用小阻力的風(fēng)帽接管結(jié)構(gòu)；排渣口處的風(fēng)帽小孔設(shè)計(jì)成向上吹，使排渣時(shí)不噴渣；布風(fēng)板冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)先做200 mm薄料層試驗(yàn)，以檢驗(yàn)風(fēng)帽接管變阻力設(shè)計(jì)是否符合實(shí)際情況；若有偏差，則及時(shí)對(duì)風(fēng)帽接管的小孔進(jìn)行修正。

（4）二次風(fēng)系統(tǒng)：采用單層布置，噴口數(shù)量少動(dòng)量大，中間多邊上少；噴口處風(fēng)速達(dá)到90 m/s；小風(fēng)管設(shè)計(jì)成有一段長(zhǎng)度的變徑管，風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速?gòu)?0 m/s逐漸加速到90 m/s，使二次風(fēng)具有高的剛度，加大對(duì)料層的穿透力。對(duì)于CFB來說，爐膛中央缺氧，邊上不缺氧，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將前墻、后墻邊上共四只二次風(fēng)小風(fēng)管向爐膛中央傾斜，加大對(duì)爐膛中央的補(bǔ)氧效果。

（5）給煤管：給煤管采用匯能專利技術(shù)，給煤管采用大斜角，送煤風(fēng)、氣墊風(fēng)、播煤風(fēng)、密封風(fēng)可以保證不堵煤，煙氣不反竄。

（6）為了防止下層空氣預(yù)熱器管子煙氣溫度低，煙氣中硫酸氫氨由汽相變?yōu)橐合?，和煙氣中的灰凝固在管子上而發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)將下層管箱的節(jié)距拉大，并在中層管箱的管子內(nèi)放入可以增加傳熱的擾流片，保證下層管箱不堵塞，煙氣阻力不加大，排煙溫度不升高，保證鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

（7）為了降低鍋爐啟動(dòng)投煤期間NOx排放濃度無法控制的問題，設(shè)計(jì)了煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，單獨(dú)設(shè)計(jì)了一臺(tái)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，通過氧量來控制進(jìn)入到一次熱風(fēng)道內(nèi)的煙氣量，進(jìn)而控制NOx原始排放濃度。

（8）為了保證鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)的穩(wěn)定安全，設(shè)計(jì)了冷灰器系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，開啟冷灰器系統(tǒng)，將返料箱裝置內(nèi)的循環(huán)灰排掉一部分，降低爐膛差壓，提高床溫。

（9）為了保證低負(fù)荷時(shí)，上級(jí)省煤器進(jìn)入脫硝摧化劑的煙氣溫度達(dá)到最佳煙氣溫度窗口，在上級(jí)省煤器進(jìn)口集箱和出口集箱設(shè)置了水旁路，通過調(diào)節(jié)水旁路中的水量來提高進(jìn)入催化劑中的煙氣溫度。

（10）兼顧NOx、SO2超低排放要求和滿足較高熱效率要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐主要系統(tǒng)設(shè)計(jì)更新

2.1 鍋爐的給煤設(shè)計(jì)

為了增加煤粒與床料的混合度，以及加大給煤口與二次風(fēng)噴口之間的高度，通常將落煤口進(jìn)行下移至沸中區(qū)域，此位置爐膛濃度較高爐內(nèi)正壓較大，極易造成落煤管反串現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于鍋爐正常運(yùn)行和維護(hù)帶來了安全隱患。為此采用方形落煤管結(jié)構(gòu)，同時(shí)送煤風(fēng)、密封風(fēng)結(jié)構(gòu)采用匯能專利技術(shù)，使得落煤管內(nèi)每個(gè)位置的布風(fēng)的風(fēng)壓較為均勻，不容易堵煤，并有效地控制煙氣反竄。

為了進(jìn)一步控制反串問題，需要在方形落煤管斜段處前端設(shè)置了密封風(fēng)。密封風(fēng)角度與地面傾斜角為80°，噴嘴略微朝向于爐膛。將密封風(fēng)噴嘴制作成大小頭的樣子，降低沿程阻力，密封風(fēng)噴嘴寬度為20 mm，通過大小頭的形式，使其成為加壓式噴嘴。利用較小的風(fēng)量在落煤管內(nèi)對(duì)爐膛的正壓進(jìn)行相互抵消，使其無法反串回落煤管上部。由于其風(fēng)壓來一次風(fēng)冷風(fēng)，故壓頭相較與爐內(nèi)正壓要高出了許多。對(duì)于控制正壓反串具有較好的效果。

落煤口制作時(shí)底部采用新型防磨技術(shù)，防磨板與播煤風(fēng)對(duì)接處做成臺(tái)階狀，煤粒在下落至底部防磨板位置時(shí)就已經(jīng)被吹走，減少對(duì)底部防磨板的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命。在防磨板兩側(cè)增加一定高度的護(hù)板，護(hù)板兩側(cè)末端增加筋板，防止其變形（護(hù)板不宜全做，容易變形，有效保護(hù)底部沖擊區(qū)域即可）。

給煤管的播煤風(fēng)采用加壓式風(fēng)箱進(jìn)行制作，播煤風(fēng)底部與落煤管前端防磨板平行，播煤風(fēng)口處高度為20 mm，風(fēng)箱后端高度為100 mm，風(fēng)箱后端頂部采用φ159 mm風(fēng)管將一次熱風(fēng)送入風(fēng)箱內(nèi)，通過加壓式播煤風(fēng)，將煤粒拋向遠(yuǎn)方。由于防磨板和播煤風(fēng)存在著30 mm的高度差，大顆粒在未接觸到底板時(shí)即可被播煤風(fēng)拋向遠(yuǎn)方，在播煤風(fēng)的使用的情況下，對(duì)防磨底板形成了緩沖，使其在播煤的同時(shí)，也起到了氣墊風(fēng)的作用。

在理想狀態(tài)下，煤顆粒均為10 mm左右細(xì)小顆粒，落煤口底板在30°的水平角狀態(tài)下，可通過播煤風(fēng)均勻把煤拋向于爐膛。在實(shí)際運(yùn)用中，大部分煤顆粒無法滿足顆粒度要求，大顆粒居多。由于大顆粒的存在，在通過落煤口下落的過程中，大顆粒會(huì)提前落下。在實(shí)踐過程中，把落煤口底板角度進(jìn)行了微調(diào)，角度向25°左右進(jìn)行上調(diào)，播煤風(fēng)采用了加壓式噴嘴，角度隨著落煤口角度進(jìn)行調(diào)整，確保播煤風(fēng)和底部防磨板在一條直線上。在落煤過程中，把大顆粒拋向于遠(yuǎn)處，使得拋灑更為均勻。由于落煤口底板角度調(diào)小，床料在流化過程中對(duì)落煤口的影響也會(huì)更小。落煤口區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)循環(huán)流化床濃度最高的區(qū)域，越靠近落煤口，濃度越高。抬高角度和對(duì)播煤風(fēng)進(jìn)行加壓后，會(huì)使得整個(gè)濃度區(qū)域更加均勻。過小的播煤風(fēng)也會(huì)導(dǎo)致爐前掛焦現(xiàn)象的發(fā)生。

為了進(jìn)一步控制反串的發(fā)生，需要控制落煤口的大小。由于爐內(nèi)正壓是均勻的作用在爐墻上的，由于落煤口時(shí)凹陷于爐墻，此處的壓力較小，若是在沒有外部風(fēng)源的情況下會(huì)導(dǎo)致反串的發(fā)生，過大的落煤口會(huì)使反串更加明顯。為此需要縮小落煤口大小，對(duì)于控制爐內(nèi)正壓具有較為明顯的作用。設(shè)計(jì)時(shí)落煤口底部增加防磨板，側(cè)翼增加100 mm高的側(cè)向防磨板，并在側(cè)翼防磨板上安裝加強(qiáng)筋板。待安裝完成后通過再澆注料澆筑時(shí)控制落煤口大小。落煤口成長(zhǎng)方形為宜，橫向略大50 mm。

2.2 二次風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

循環(huán)流化床鍋爐二次風(fēng)系統(tǒng)布置，既要保證分級(jí)燃燒的效果，又要保證二次風(fēng)對(duì)床層的穿透力并及時(shí)往爐膛中心區(qū)域補(bǔ)氧；根據(jù)多年的鍋爐設(shè)計(jì)與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)第三代循環(huán)流化床鍋爐的二次風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)：

（1）二次風(fēng)噴口采用單層布置，布置在距布風(fēng)板高度3.5 m的位置。

二次風(fēng)噴口布置按大口徑、數(shù)量少，中間多、邊上少，邊上4個(gè)噴口往中心傾斜的原則進(jìn)行；風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速?gòu)?0 m/s逐漸加速到90 m/s，使二次風(fēng)具有高的剛度，加大對(duì)料層的穿透力。對(duì)于CFB來說，爐膛中央缺氧，邊上不缺氧，因此設(shè)計(jì)時(shí)將前墻、后墻邊上的二次風(fēng)小風(fēng)管和向爐膛中央傾斜，加大對(duì)爐膛中央的補(bǔ)氧效果。

（2）所有二次風(fēng)小風(fēng)管前端，都設(shè)計(jì)成較長(zhǎng)的大小頭形狀的加速段，提高二次風(fēng)的剛度。

（3）根據(jù)氧量高SO2初始濃度就低的規(guī)律，把爐內(nèi)噴鈣接口設(shè)置在二次風(fēng)管內(nèi)，這樣在二次風(fēng)噴口下面是密相床還原區(qū)域，NOx初始濃度低，而二次風(fēng)噴口以上是富氧區(qū)域，SO2初始濃度低，同時(shí)降低NOx和SO2原始生成量。

2.3 煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用

循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)投煤過程中，由于爐膛出口煙氣溫度維持在450~700 ℃范圍內(nèi)，無法達(dá)到SNCR脫硝溫度窗口，因此NOx原始排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，經(jīng)常性地被當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門罰款，這是全國(guó)熱電廠的一大痛點(diǎn)。

為了解決鍋爐啟動(dòng)投煤過程中NOx超標(biāo)排放的問題，采用了煙氣再循環(huán)系統(tǒng)：?jiǎn)为?dú)設(shè)置一臺(tái)再循環(huán)風(fēng)機(jī)。煙氣再循環(huán)系統(tǒng)可利用尾部低氧的煙氣取代富氧的空氣，既可以使?fàn)t膛床料充分流化，又能起到抑制氧量，抑制氮氧化物的生成，可使Nox的原始排放控制在150~200 mg/Nm3范圍內(nèi)，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，為防止煙氣腐蝕，材質(zhì)采用304不銹鋼，因?yàn)?04不銹鋼具有一定的耐酸、耐堿性能；從引風(fēng)機(jī)出口接一根304不銹鋼管到煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口，然后再接一根304不銹鋼管道到一次風(fēng)出口大管箱內(nèi)，在一次熱風(fēng)大管箱上設(shè)置氧量計(jì)，鍋爐啟動(dòng)過程中通過氧量的變化來控制進(jìn)入熱風(fēng)管箱的煙氣量；煙氣與一次熱風(fēng)混合后進(jìn)入水冷風(fēng)室再進(jìn)入布風(fēng)板風(fēng)帽中，這樣從布風(fēng)板出來的煙氣空氣混合物料流化，又能控制住氧量，最終減少了NOx原始排放濃度；本鍋爐采用了煙氣再循環(huán)系統(tǒng)后，NOx原始排放濃度可以控制在150~200 mg/Nm3范圍內(nèi)；由于一般情況下鍋爐都會(huì)與其他鍋爐共用一根煙囪，在鍋爐的啟動(dòng)過程中，其他正在運(yùn)行的鍋爐適當(dāng)增加噴氨水量，將總的NOx排放濃度降低些，就可以保證所有煙囪總排口NOx不超標(biāo)。

2.4 SCR系統(tǒng)的配合

（1）在上級(jí)省煤器與中級(jí)省煤器之間預(yù)留4.0 mSCR空間，為將來安裝催化劑提供位置；由于催化劑區(qū)域的煙氣速度要求低，而省煤器區(qū)域煙氣速度較高，為了解決這一矛盾，把催化劑水平方向的空間設(shè)計(jì)的足夠大，降低催化劑區(qū)域的煙氣速度，從而保證催化劑的壽命。

（2）上級(jí)省煤器出口集箱與進(jìn)口集箱之間設(shè)置水旁路，并設(shè)置閥門，當(dāng)?shù)拓?fù)荷或煤種發(fā)生變化時(shí)，通過閥門的開度來控制進(jìn)入上級(jí)省煤器蛇形管內(nèi)的水量，從而保持進(jìn)入催化劑的煙氣溫度達(dá)到溫度窗口。鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，開啟旁路閥，上級(jí)省煤器出口煙氣溫度可以提高10~15 ℃，從而提高了催化劑的反應(yīng)效率。

2.5 鍋爐的排渣設(shè)計(jì)

循環(huán)流化床同給煤設(shè)計(jì)一樣，為了確保機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行，必須選擇可靠性高的灰渣冷卻設(shè)備。本項(xiàng)目排渣設(shè)計(jì)是這樣的流程，燃煤形成的底渣通過布風(fēng)板底部的3個(gè)水冷放渣管排出爐膛，其中2根放渣管直接與2個(gè)水冷式滾筒冷渣器相連，冷渣器將底渣冷卻后排到皮帶輸渣系統(tǒng)，此次設(shè)計(jì)將排渣管往后墻方向靠攏，增加煤在鍋爐中的停留時(shí)間以降低底渣含碳量。

2.6 鍋爐的防磨設(shè)計(jì)

為使鍋爐可靠安全的長(zhǎng)期運(yùn)行，循環(huán)流化床鍋爐必須考慮全面的防磨措施。循環(huán)流化床鍋爐中磨損一般為沖刷磨損與撞擊磨損，主要出現(xiàn)在密相區(qū)、高煙速區(qū)、受熱面中不規(guī)則管子或個(gè)別突出部位區(qū)，例如爐膛下部、分離器入口、煙氣走廊處、門孔讓孔處、成排對(duì)流受熱面中個(gè)別出列管處。采用可靠的防磨措施，首先爐內(nèi)選用合理的煙氣流速，其次是在爐膛密相區(qū)與稀相區(qū)交接處設(shè)計(jì)一段較長(zhǎng)的讓彎區(qū)，讓水冷壁往處讓出去，讓彎區(qū)的澆注料與上部水冷壁的扁鋼齊平，這樣爐膛內(nèi)的邊壁流在往下流動(dòng)的過程中就不會(huì)磨損水冷壁。

爐膛內(nèi)水冷壁四角也是鍋爐磨損的重災(zāi)區(qū)，第三代循環(huán)流化床設(shè)計(jì)時(shí)將爐膛的四角都敷上耐磨可塑料，從而解決了水冷壁四角的磨損問題。

在爐膛上部煙氣出口處為高溫?zé)煔獾母吡魉贈(zèng)_刷區(qū)域，此處水冷壁后墻及上部側(cè)墻靠后墻的區(qū)域，也須敷上耐磨可塑料。

2.7 蝸殼式汽冷旋風(fēng)分離器與返料器的設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)鍋爐廠在研發(fā)低氮燃燒技術(shù)循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，為了追求高溫旋風(fēng)分離器的分離效率，往往分離器入口、出口煙氣速度選取的比較高，分離器中心筒插入進(jìn)口煙道的深度比較大；因此鍋爐運(yùn)行時(shí)高溫旋風(fēng)分離器內(nèi)的煙氣阻力往往超過了2 500 Pa；同時(shí)鍋爐尾部空氣預(yù)熱器管箱往往又按常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是下層管箱的管子之間的距離設(shè)計(jì)的都比較小，氨逃逸較高時(shí)，與煙氣中的SO3反應(yīng)產(chǎn)生硫酸氫氨，在空氣預(yù)熱器下層管箱處與灰一起粘附在管子上形成灰板結(jié)，造成煙氣側(cè)阻力越來越大，直至引風(fēng)機(jī)拉不動(dòng)被迫停爐清灰。針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐煙氣系統(tǒng)阻力大的問題，對(duì)高溫旋風(fēng)分離器、下層空氣預(yù)熱器管箱等處的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化：

（1）高溫汽冷分離器進(jìn)口寬度與高度之比采用0.2；中心筒與筒體直徑之比采用0.44；中心筒插入分離器煙道內(nèi)的高度之比采用0.25；這樣設(shè)計(jì)既能保證足夠高的分離效率，又能減少分離器內(nèi)煙氣阻力。

（2）返料器采用的是三風(fēng)室的風(fēng)箱，設(shè)有返料風(fēng)、輸送風(fēng)、松動(dòng)風(fēng)；并配合高阻力的返料型風(fēng)帽與松動(dòng)型風(fēng)帽進(jìn)行合理布置，確保返料順暢。

2.8 風(fēng)帽的設(shè)計(jì)

布風(fēng)系統(tǒng)：風(fēng)帽接管采用不等距、變阻力設(shè)計(jì)，床層中阻力小的部位采用大阻力風(fēng)帽接管結(jié)構(gòu)；而床層中阻力大部位采用小阻力的風(fēng)帽接管結(jié)構(gòu)；排渣口處的風(fēng)帽小孔設(shè)計(jì)成向上吹，使排渣時(shí)不噴渣；布風(fēng)板冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)先做200 mm薄料層試驗(yàn)，以檢驗(yàn)風(fēng)帽接管變阻力設(shè)計(jì)是否符合實(shí)際情況；若有偏差，則及時(shí)對(duì)風(fēng)帽接管的小孔進(jìn)行修正。

2.9 省煤器的設(shè)計(jì)

為了保證低負(fù)荷時(shí)，上級(jí)省煤器進(jìn)入脫硝摧化劑的煙氣溫度達(dá)到最佳煙氣溫度窗口，在上級(jí)省煤器進(jìn)口集箱和出口集箱設(shè)置了水旁路，通過調(diào)節(jié)水旁路中的水量來提高進(jìn)入催化劑中的煙氣溫度。同時(shí)配合催化劑廠家，加大催化劑區(qū)域的橫截面積，減少催化劑處的煙氣阻力。上下級(jí)省煤器之間布置留有足夠空間供SCR脫硝設(shè)備安裝。

2.10 節(jié)能、脫硫及低氮燃燒設(shè)計(jì)

在爐膛設(shè)計(jì)方面，根據(jù)流態(tài)化燃燒理論優(yōu)化選取合理的爐膛尺寸及受熱面布置結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口改為從點(diǎn)火燃燒器處進(jìn)風(fēng)，通過后墻均勻進(jìn)入布風(fēng)板，即降低了一次風(fēng)阻力，又能保證即使在30%的最低負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)，也能使床料充分流化，不影響燃燒穩(wěn)定；高位二次風(fēng)布置，根據(jù)需要合理布置單層二次風(fēng)，偏心設(shè)計(jì)，分級(jí)燃燒，控制NOx排放，加強(qiáng)爐膛中心區(qū)域燃燒強(qiáng)度，降低飛灰可燃物。

循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)最突出的優(yōu)勢(shì)就是能夠通過向爐內(nèi)加入石灰石降低燃煤煙氣中SO2的排放，這也是它能夠在國(guó)際上，特別是在中國(guó)得到大規(guī)模發(fā)展的重要原因。第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐采用的是低氮燃燒技術(shù)，通過對(duì)鍋爐合理的受熱面布置，及對(duì)一、二次風(fēng)配比的調(diào)整和二次風(fēng)噴口標(biāo)高位置的調(diào)整，將爐膛的燃燒溫度控制在850~890 ℃這一爐內(nèi)脫硫的最佳溫度區(qū)間。由于煤中一般本身混有CaCO3、MgCO3，當(dāng)燃燒溫度（850~890℃）和合適的氧量時(shí)，CaCO3、MgCO3將直接分解成CaO、MgO并與反應(yīng)煙氣中的SO2進(jìn)行反應(yīng)，這種脫除煙氣中的SO2的方式就是煤的自脫硫功能，一般自脫硫率可以到20~30%。

循環(huán)流化床鍋爐的NOx排放比鼓泡床要低的主要原因是采取了空氣分級(jí)供風(fēng)，大約50%的空氣從爐膛下部給入爐膛，此時(shí)鍋爐燃燒室基本上處于還原性氣氛，生成的NOx又被還原成N2和O2，抑制了NOx的生成；作為另外50%的燃燒空氣從燃燒室的上部給入，此時(shí)燃料中的N成分燃燒生成的NOx自然就會(huì)少很多。研究表明，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，燃料顆粒度對(duì)NOx生成影響也很大。燃料顆粒度越大，NOx生成量就越大，反之亦然(要求煤的顆粒度為0~10 mm；50%切割粒徑d50=2.5 mm)。氮氧化物生成與一次風(fēng)量和氧量有直接關(guān)聯(lián)，減小顆粒度就可減少一次風(fēng)，氧量也隨應(yīng)降低。因此控制顆粒度很有必要。按現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，燃料顆粒度要控制在10 mm以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)低壓床運(yùn)行節(jié)省廠用電。提高循環(huán)倍率是很有益的，可降低NOx的排放。通過采取以上措施以后，150 t/h等級(jí)第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐的NOx初始排放可以控制在120 mg/m3以下，旋風(fēng)分離器入口處采用了SNCR脫硝技術(shù)，尾部煙氣中NOx含量可以輕松控制在50 mg/m3以下。此次設(shè)計(jì)的低氮燃燒和高可靠性型循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、國(guó)家鍋爐壓力容器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，初始NOX排放為88.52 mg/m3。

3 總結(jié)

第三代CFB循環(huán)流化床鍋爐有其他煤直接燃燒技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在于燃燒過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的生成進(jìn)行高效嚴(yán)格控制，使煤的直接燃燒完全滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)的要求。因此通過鍋爐產(chǎn)業(yè)化研發(fā)，可以在傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)中，采用高效低污染燃煤新技術(shù)，提升傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品，更新?lián)Q代和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，并積極帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。