循環流化床鍋爐與新型往復爐排鍋爐實用經濟性分析

張國慶

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，人們對生活質量的要求不斷提高，相應的環境污染問題就越來越引起人們的重視。國家"十二·五"期間對實現節能減排的建設目標提出了新的要求，在供暖、供熱行業中大力發展大型集中供熱。隨著國家政策的引導與城市設施的不斷更新換代，熱源廠的建設成為大型集中供熱的關鍵。而鍋爐作為熱源廠生產運營鏈中的重要組成部分，什么樣的爐子能在實用性與經濟性上找到更好的契合點就變得尤為重要了。本文在此基礎上，對循環流化床鍋爐與新型斜推往復爐排鍋爐在熱源廠投資運行方面進行了分析比較。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；新型斜推往復爐排鍋爐； 實用； 經濟性

一、循環流化床鍋爐的特點

循環流化床燃燒（CFB）是一種既能適應不同燃料，又能有效燃燒燃料，降低污染物排放濃度的清潔燃燒技術。鍋爐中的燃料和脫硫劑被粉碎成細小顆粒，并通過氣流輸送到爐內，使燃料和脫硫劑在低溫下反復燃燒、脫硫，脫硫效率高，減少氮氧化物排放，燃料達到高效燃燒，產生的灰渣也有利于綜合利用。

典型的循環流化床鍋爐由爐膛、氣固分離器、固體物料回收裝置、外置式換熱器和對流煙道組成。燃燒室是循環流化床鍋爐的主體。燃料和脫硫劑（石灰石）破碎成細小顆粒送入爐膛。爐子的底部由側壁送入兩層空氣。在一次風和兩次風的作用下，顆粒被送入流化狀態，加劇了燃燒強度。剩下的未燃燼的燃料在分離器內分離后，通過物料回流裝置回到爐膛，形成床料循環，重復燃燒，直到燃料完全燃燒，煙氣在對流煙氣中交換，通過除塵器進入大氣。

與普通鍋爐相比，循環流化床鍋爐具有燃料適應性好、燃料流化、固體和氣體充分混合等優點。即能充分利用難燃燃料，也有利于快速燃燒。因此，各種類型的煤種均可以使用燃燒，而不需要使用任何輔助燃料燃燒；由于特殊的水動力形式，氣固混合充分，增加爐內的停留時間，有助于燃料循環燃燒，燃燒效率高。低排放，循環流化床鍋爐低溫燃燒，溫度一般控制在850～950℃，能促進脫硫反應，抑制氮氧化物的生成，其它污染物也很低。負荷調節操作靈活，簡單地調整燃料供給、空氣供給和物質循環，調整范圍非常大，通常從30%到110%，負荷調節速度也很快，每分鐘可達4%；垃圾灰渣易于綜合利用，焚燒后的渣灰碳含量低，很適合作為建筑材料的原料。循環流化床鍋爐也有許多缺點：能耗高，風供風壓力高，循環系統相對復雜，冷、熱慣性大，支持快速啟動和停止困難，自動控制系統的設備系統配套還不完善等等，以上問題還需要進一步的研究。

二、新型斜推往復爐排鍋爐的特點

新型斜推往復爐排鍋爐，通過不斷實踐與創新，自主研發爐排片技術和整體傾斜往復爐排技術。鍋爐設計效率接近或達到83%，實際運行效率不低于80%，鍋爐能夠長期高效穩定運行。

新型斜推往復爐排鍋爐，合理地組織爐內空氣動力場，針對不同的煤種，燃料層氧擴散速度得以強化，使燃料在爐內容易點火，燃燒完全。在燃燒過程中，過量空氣系數可控制在低于其他層燃鍋爐的平均水平。同時，鍋爐受熱面布置均考慮了運行的實際工況，使鍋爐在運行中，風道及煙道的阻力均較低，鼓引風機的單耗在同樣容量的鍋爐中幾乎是最低的。

新型斜推往復爐排鍋爐，解決了以前斜推往復爐排運行“可靠性差”、“爐排片燒損”、“爐排漏煤量大”的三個根本問題。爐排各項燃燒技術指標的合理性，均得到實踐的驗證。在正常使用條件下，可以確保在5～7年內無需更換爐排片。動力傳動機構、爐排內部結構簡潔合理，能夠保證爐排事故率底和維修、維護的方便。

三、鍋爐房初投資

鍋爐及附屬設備

1）石灰石投加系統（脫硫）

循環流化床鍋爐可以在爐內進行進行脫硫，但為了將石灰石粉料投入爐內，每臺鍋爐需要一套傳動和控制系統（根據煤質和負荷的變化來調整石灰石粉的投入量），一臺70mw鍋爐預計增加30萬元費用支出。往復爐排鍋爐只能利用于爐外煙氣脫硫。根據目前濕法脫硫的方法，不需要每爐建立脫硫劑投加系統。

2）除塵系統

循環流化床鍋爐煙氣粉塵的原始排放濃度一般大于20000mg /立方米。采用靜電除塵器或布袋除塵器，使凈化后的煙氣達到國家排放標準。往復爐排鍋爐的煙氣煙塵初始排放濃度為1800毫克/立方米，采用濕式除塵器或高效多管旋風除塵器即可。一臺70mw循環流化床鍋爐三靜電除塵器價格為156萬元，而往復爐排鍋爐的價格大約是80萬元。

3）鼓、引風系統

循環流化床鍋爐耗電大。與往復爐排鍋爐相比，循環流化床鍋爐一次風機、二次風機和流化風機要求有較高的壓力，風壓一般運行在10kPa，功率消耗大、噪聲高、振動大。往復爐排鍋爐的風機壓力一般低于2kPa。一般循環流化床鍋爐的風機功率要普遍比往復爐排鍋爐高4～5%。

一臺70mw循環流化床鍋爐風機投資約為60萬元，而往復爐排鍋爐風機投資約為26萬4000元。

4）除渣系統

循環流化床鍋爐排出的灰渣量是往復爐排鍋爐的十倍甚至十倍以上。目前一般有兩種運輸方式：一種是封閉罐車運輸，二種采用正壓氣力輸送系統。采用正壓氣力輸送系統，循環流化床鍋爐平均投資72萬元。往復爐排鍋爐濕式除塵脫硫一體化裝置與除渣系統相結合，可采用鏈斗式除渣器或重鏈鏈除渣器輸送，鍋爐平均投資50萬元。

一臺70mw熱水鍋爐的兩種爐型設備價格比較（如表1）

采用循環流化床鍋爐，每臺鍋爐的設備價格比往復爐排鍋爐貴549.96萬。考慮其安裝費和土建費用，估算每臺采用循環流化床的鍋爐投資要比往復爐排鍋爐貴935萬元。

四、運行費用

維護及檢修費用

對分離器的磨損問題，循環流化床鍋爐尚未完全解決。與往復爐排鍋爐相比，維護工作量大、成本高。有更好的除塵效果的袋式除塵器，也有必要增加定期換袋費用的要求。

往復爐排鍋爐是一種有很長的歷史和非常成熟的爐型。其經營管理相對簡單，容易掌握。循環流化床鍋爐在司爐操作人員的操作水平上要求較高，這也在無形中增加了一部分鍋爐運行成本。在操作中，燃燒的條件應根據負荷和煤質的變化隨時調整，正常的床層溫度和煤的比例應隨時變化，從而減少氣體與固體不完全燃燒損失。可以看出，循環流化床鍋爐的運行調整比往復爐排鍋爐更加復雜。

結論

循環流化床鍋爐是一種良好的爐型。然而，新型斜推往復鍋爐在滿足煙氣排放標準的要求下，具有突出的優點和廣闊的應用前景。目前，循環流化床鍋爐廣泛應用于電站鍋爐，在供熱鍋爐中應用較少。為什么會這樣？有以下幾個原因：首先，循環流化床爐其耗電量高，但它使用電廠的電力，價格低，所以不會增加發電成本；其次，發電廠的經營管理水平，可滿足循環流化床鍋爐在運行方面的要求。最后，循環流化床鍋爐的使用可降低電廠的能耗和投資。

參考文獻：

[1]曾兵. 循環流化床鍋爐選擇性排渣冷卻系統研究[D].重慶大學，2012.