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循环流化床锅炉

目前国内CFB耐火材料通常采用的品种有:磷酸盐砖和浇注料、硅线石砖和浇注料、碳化硅砖和浇注料、刚玉砖和浇注料、耐磨耐火砖和浇注料,还有氮化硅结合碳化硅产品等。从使用结果上看,这些材料的使用效果都不很理想。荣盛耐材为广大客户提供合适的耐火材料。

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简介

目前国内CFB耐火材料通常采用的品种有:磷酸盐砖和浇注料、硅线石砖和浇注料、碳化硅砖和浇注料、刚玉砖和浇注料、耐磨耐火砖和浇注料,还有氮化硅结合碳化硅产品等。从使用结果上看,这些材料的使用效果都不很理想。荣盛耐材为广大客户提供合适的耐火材料。

关键词

环流化床锅炉是工业化程度高的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧,主要结构包括燃烧室(包括密相区和稀相区)和循环回炉(包括高温气固分离器和返料系统)两大部分。与鼓泡流化床燃烧技术的大区别是运行风速高,强化了燃烧和脱硫等非均相反应过程,锅炉容量可以扩大到电力工业可以接受的大容量(600MW或以上等级)目前,循环流化床锅炉已经很好的解决了热学、力学、材料学等基础问题和膨胀、磨损、超温等工程问题,成为难燃固体燃料(如煤矸石、油页岩、城市垃圾、淤泥和其他废弃物)能源利用的先进技术。

锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周由膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相区、稀相区,尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敷管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承受锅炉全部重量。
锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风比率占50—60%,飞灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同燃料时,燃烧效率也可保持在98—99%以上。
高温分离器入口烟温在800℃左右,旋风筒内径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍率为10—20左右。
循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分组成。
床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值,这个值是佳的脱硫温度。当自动控制不投入时,靠手动也能维持恒定的床温。
?;せ肪?,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率,佳的环保特性以及广泛的燃料适应性,特别是对劣质燃料的适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势。

由于流化床热容量大,掺混强烈,粒子停留时间长等因素,流化床锅炉不但能烧高热之煤,而且其它炉型(如链条炉、煤粉炉等)不能燃烧的低热值、低挥发分、高灰分的劣质燃料,如劣质烟煤、无烟煤、煤矸石、油页岩、造汽炉渣等也能在流化床锅炉内稳定燃烧。流化床锅炉还有环保方面的优点,通过向炉内添加石灰石或白云石能大大降低烟气中的二氧化硫,方法简便、经济、高效地解决了高硫煤造成的大气污染问题。而一般的链条锅炉、煤粉炉的尾气脱硫技术费用昂贵,难于推广,几乎不可能用于中小型工业锅炉。流化床锅炉燃烧温度900~1000℃,较链条锅炉、煤粉锅炉都低,抑制了NOX的生成,烟气中NOX含量少,有利于?;せ肪?。

循环流化床锅炉耐火材料内衬的工作环境和损毁可归纳如下:

(1)中温,循环流化床锅炉内衬各部位的工作温度在800~1100℃。从耐火材料角度看,此属中温区间,选择耐火材料时首先必须考虑的中温理化性能。对于烧成制品,一般烧结温度均高于此温度范围,故其在高温下的理化性能均可直接用作选择耐火材料的依据。对于不定形耐火材料和不烧制品,必须考察其中温理化性能。有机结合的材料或水化结合的水硬性材料,中温强度往往最差,这些材料在高温下产生陶瓷结合,强度大大提高,故其高温下的理化指标不能用作选择耐火材料的依据。

(2)热震 在正常运行情况下,循环流化床锅炉每年启停至少要有2~4次。在投运每次启停耐火材料内衬都要受到一次强烈的热震。若耐火材料抗热震性能差,则热震造成耐火材料剥落将成为其损毁的致命因素。

(3)冲刷磨损,循环硫化床锅炉中烟气流速大(最高可达29m·S-1以上),固体物料浓度高。在中温下高速烟气夹带大量固体颗粒对耐火材料内衬产生强烈冲砂磨损,特别是在旋风筒的冲击区,冲蚀最为严重。对于单侧回料的循环流化床锅炉和旋风分离器、物料循环流动造成的耐火材料内衬强磨损区。此外,烟气中SO2、SO3、H2S和CO等均对耐火材料内衬产生侵蚀,碱金属渗透和渗碳也使耐火材料内衬变质损坏。

循环流化床锅炉耐火材料内衬由于个部位工作条件不同,所用耐火材料也不一样。主要结构形式有水冷壁和非水冷壁两种。典型的不定形耐火材料衬里结构首先使用了轻质隔热浇注料其次是高耐磨耐火材料工作衬。

国外公司曾在旋风筒烟气流冲击区使用不同的耐火材料作对比试验。发现以氧氮化硅结合的碳化硅砖使用效果最好,其余依次为:AL2O3 >95%的刚玉砖、AL2O3 >90% 的磷酸盐结合可塑料、SiC >80%的磷酸盐结合可塑料,以磷酸盐结合的AL2O3—Cr2O3 可塑料最差。

循环流化床锅炉内衬今后的发展趋势是:根据不同的炉型和采用的燃料类型,选着性能适当的耐火材料,施工更方便,质量控制更严格,以便降低成本,延长使用寿命。耐火材料的选择不宜片面追求高档产品,要根据循环流化床锅炉经济运行周期的需要,在锅炉的不同部位采用不同材质,不同性能的耐火材料达到炉衬均衡蚀损,以提高锅炉综合经济效益。

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