流化床鍋爐二次風(fēng)布置設(shè)計理念探索

鐘蓮

Exploration on the Design Concept of Secondary Air Layout of Fluidized Bed Boiler

ZHONG Lian

（Technology Center of Dongfang Boiler Group Co. Ltd.， Chengdu 611731， China）

【摘? 要】論文將會對流化床鍋爐二次風(fēng)的設(shè)計理論進(jìn)行簡要的分析論述，并以此基礎(chǔ)，提出二次風(fēng)布置設(shè)計理念，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士提供理論參考。

【Abstract】 This article will briefly analyze and discuss the design theory of the secondary air of a fluidized bed boiler， and on this basis， it puts forward the design concept of the secondary air layout， so as to provide theoretical reference for related professionals.

【關(guān)鍵詞】流化床鍋爐;二次風(fēng);設(shè)計理念

【Keywords】 fluidized bed boiler; secondary air; design concept

【中圖分類號】TK221? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0153-02

1 引言

在流化床鍋爐設(shè)計中，二次風(fēng)所在的平面位置將會直接影響到密相區(qū)的流化速度，進(jìn)而對流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效果造成影響。所以，在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計過程中，為確保流化床鍋爐的實(shí)際效果，需要結(jié)合鍋爐的實(shí)際情況，對二次風(fēng)布置平面距布風(fēng)板的高度進(jìn)行合理設(shè)計。因此，對流化床鍋爐二次風(fēng)布置設(shè)計理念進(jìn)行深入探索，進(jìn)而為流化床二次風(fēng)布置設(shè)計提供完善的設(shè)計理念支持，將有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 流化床鍋爐二次風(fēng)設(shè)計理論

2.1 密相區(qū)概念

在流化床鍋爐輸送分離高度（TDH）以下，顆粒濃度較大，并沿高度方向濃度逐漸降低，這部分區(qū)域?yàn)槊芟鄥^(qū)。

2.2 二次風(fēng)分析設(shè)計理論

在如今的流化床鍋爐設(shè)計中，通常會將大型循環(huán)流化床鍋爐布置設(shè)計有三層二次風(fēng)、大中型循環(huán)流化床鍋爐則布置設(shè)計有兩層二次風(fēng)、小型循環(huán)流化床鍋爐布置設(shè)計有一層二次風(fēng)。由此可以發(fā)現(xiàn)流化床鍋爐二次風(fēng)布置設(shè)計層數(shù)是由鍋爐的體型來決定的，更確切的來說，其布置設(shè)計層數(shù)將會由鍋爐的容量來決定。因此，在進(jìn)行實(shí)際二次風(fēng)布置設(shè)計的時候，必須要對流化床鍋爐的實(shí)際容量進(jìn)行多方面考慮。

3 流化床鍋爐二次風(fēng)布置設(shè)計理念

3.1 密相區(qū)擴(kuò)口設(shè)計理念

對于進(jìn)入到流化床鍋爐中的空氣，其一般會被分為一次風(fēng)和二次風(fēng)（少數(shù)的流化床鍋爐會布置設(shè)計有三次風(fēng)，因?yàn)閿?shù)量比較少，在此便不多進(jìn)行描述），其中一次風(fēng)是新風(fēng)，從鍋爐床下進(jìn)入，將床上的燃料吹起沸騰、燃燒，二次風(fēng)是煙氣分流出來的熱風(fēng)，吹入爐膛用來調(diào)節(jié)燃燒熱點(diǎn)的高度。而在如今的流化床鍋爐設(shè)計中，密相區(qū)一般被被設(shè)計為倒錐形擴(kuò)口，此種設(shè)計主要是為避免在流化床鍋爐的實(shí)際流化過程中，鍋爐的流化速度受到影響，甚至若是未能夠做好密相區(qū)的形狀設(shè)計，在鍋爐低負(fù)荷的時候，將會出現(xiàn)鍋爐硫化停止或者床料結(jié)焦等問題，進(jìn)而將會導(dǎo)致流化床鍋爐密相區(qū)所析出的顆粒物變少，降低流化床鍋爐的實(shí)際帶負(fù)荷能力。為能夠有效避免以上問題，所以如今對于流化床鍋爐設(shè)計中一般會降低密相區(qū)的橫截面積，最終在多方面考慮后，大多數(shù)密相區(qū)將會采用以下兩種擴(kuò)口設(shè)計形式：

①第一種擴(kuò)口設(shè)計形式如圖1所示。該種設(shè)計形式的主要目的是為能夠盡可能減少流化床鍋爐下部區(qū)域的橫截面積，所以在設(shè)計中，將會在二次風(fēng)口處以上部分采取倒錐形擴(kuò)口。不過在實(shí)際設(shè)計過程中，為能夠確保流化床鍋爐其他方面的實(shí)際運(yùn)行效果，要能夠保證該擴(kuò)口角度不能夠超過45°。

②第二種擴(kuò)口設(shè)計形式如圖2所示。該種設(shè)計形式主要是采用在鍋爐布風(fēng)板上部呈現(xiàn)為倒錐形擴(kuò)口的方法，在采用該種設(shè)計形式以后，可以有效提高布風(fēng)板周圍的流化分風(fēng)速，進(jìn)而加強(qiáng)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的燃燒效率，提高燃燒效果，降低川內(nèi)粉塵和密相區(qū)大顆粒沉底的可能性[1]。

3.2 二次風(fēng)布置設(shè)計關(guān)鍵數(shù)據(jù)確定

在流化床鍋爐實(shí)際設(shè)計過程中，很多因素都可以對二次風(fēng)所在平面距離布風(fēng)板位置高低造成影響，如流化床鍋爐錐體段深度設(shè)計、流化床鍋爐錐體段容積設(shè)計、循環(huán)流化床鍋爐錐體兩端面積大小及設(shè)計、循環(huán)流化床鍋爐錐體兩端面積比值設(shè)計、煤炭質(zhì)量、一次風(fēng)和二次風(fēng)的比例、流化速度、布風(fēng)板開孔率內(nèi)外循環(huán)倍率等。

3.2.1 流化床鍋爐一次風(fēng)和二次風(fēng)風(fēng)率確定

在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計過程中，需要考慮以下幾方面內(nèi)容：

①從運(yùn)行成本方面進(jìn)行考慮：二次風(fēng)布置設(shè)計越大，越可以降低流化床鍋爐的運(yùn)行成本。因此，在考慮到鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中脫硫和用電方面的實(shí)際情況，為能夠有效降低鍋爐的運(yùn)行成本，在進(jìn)行二次風(fēng)設(shè)計的時候，應(yīng)保證二次風(fēng)風(fēng)率取最大值，但若是二次風(fēng)布置設(shè)計過大，那么將會導(dǎo)致鍋爐密相區(qū)錐體段橫截面積過小，而錐體段橫截面積過小則會導(dǎo)致流化床鍋爐燃燒不穩(wěn)定充分，反而會增加鍋爐運(yùn)行成本，所以在進(jìn)行二次風(fēng)布置設(shè)計的時候，還應(yīng)結(jié)合鍋爐的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。

②從燃燒份額方面進(jìn)行考慮：在鍋爐運(yùn)行過程中，循環(huán)灰和冷的二次風(fēng)都會在密相區(qū)進(jìn)入到流化床鍋爐以內(nèi)，而密相區(qū)的容積將會直接影響到循環(huán)灰和冷的二次風(fēng)進(jìn)入效果，從而對鍋爐的循環(huán)燃燒效果造成影響。因此，為能夠保證鍋爐的實(shí)際燃燒效果，就必須要為密相區(qū)保留一定的燃燒份額，即保障密相區(qū)有著一定的容積，這樣才能夠真正確保鍋爐的燃燒穩(wěn)定性，提高燃燒效率。

③在一次風(fēng)布置設(shè)計方面考慮：若是一次風(fēng)在設(shè)計過程中取值過低，那么將會導(dǎo)致鍋爐的實(shí)際燃燒效果降低，從而使得流化床鍋爐所析出的顆粒物濃度下降，該種情況不僅會影響到鍋爐的循環(huán)倍率和帶負(fù)荷能力，還會提升流化床鍋爐排渣中的碳含量，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)燃燒效率下降，從而進(jìn)一步提高鍋爐運(yùn)行過程中的實(shí)際運(yùn)行成本。

④在煤炭選擇方面，若是在鍋爐運(yùn)行過程中使用優(yōu)質(zhì)易燃燒煤炭，那么在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計的時候，便可以適當(dāng)降低一次風(fēng)風(fēng)率的取值，但若是在鍋爐運(yùn)行過程中使用的煤炭為劣質(zhì)難燃燒煤炭，那么為能夠加強(qiáng)煤炭的燃燒效果，就必須要加強(qiáng)一次風(fēng)的風(fēng)率。但由于不同的鍋爐生產(chǎn)公司，其對于一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)率比設(shè)計也不盡相同，所以在鍋爐實(shí)際使用過程中，不同公司所生產(chǎn)的鍋爐，其密相區(qū)和稀相區(qū)的流化風(fēng)速也不同，運(yùn)行中的煤炭顆粒在鍋爐內(nèi)的分布情況也不同。不過即便是各鍋爐生產(chǎn)公司在一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)率比設(shè)計不盡相同，但所有公司卻在密相區(qū)流化和密相區(qū)與稀相區(qū)熱量分布兩點(diǎn)上卻保持著相關(guān)的設(shè)計理念，那就是保證以上兩點(diǎn)要盡可能均勻分布，這樣才能夠在一定程度上保證鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效果。

3.2.2 錐體段布置設(shè)計

在完成一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)率比設(shè)計以后，要結(jié)合煤炭質(zhì)量的實(shí)際情況，對鍋爐的流化速度進(jìn)行考慮，而該方面也得到了確定以后，那么便需要對流化床鍋爐的錐體以上部分的橫截面積和錐體體積進(jìn)行確定，從而進(jìn)一步確保鍋爐的運(yùn)行效果。在確定一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)率比、錐體體積及錐體以上部分橫截面積以后，便需要以密相區(qū)和稀相區(qū)的實(shí)際硫化速度為基礎(chǔ)，對二次風(fēng)布置設(shè)計高度來進(jìn)行確定，之后再通過二次風(fēng)的布置設(shè)計情況來反過來計算錐體底部的橫截面積大小。不過在此過程中，相關(guān)人員要遵循二次風(fēng)平面的流化速度和整體流化速度差距盡可能相同，其中密相區(qū)的流化速度要略低于稀相區(qū)的流化速度，具體設(shè)計過程中該流化速度要結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中所使用的煤炭質(zhì)量以及煤炭大顆粒分布情況進(jìn)行更加細(xì)致性的計算，從而確保所布置設(shè)計出的鍋爐有著較好的流化效果和熱量分布效果。

4 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行流化床鍋爐二次風(fēng)布置設(shè)計的時候，必須要結(jié)合運(yùn)行成本、密相區(qū)燃燒份額、一次風(fēng)風(fēng)率、煤炭選擇等方面進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而以考慮后的結(jié)果進(jìn)行錐體段的布置設(shè)計，最終目的是保障鍋爐在后期運(yùn)行過程中能夠有著均勻的流化效果和熱量分布效果，從而有效保障鍋爐運(yùn)行質(zhì)量，提高運(yùn)行效果的同時，降低運(yùn)行成本。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張呂鴻，劉萌萌，孫永利，等.基于CFD的循環(huán)流化床鍋爐二次風(fēng)入口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計[J].化工進(jìn)展，2013，32（10）：2518-2522.