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2019

节能环保型卧式循环流化床锅炉技术

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节能环保型卧式循环流化床锅炉技术

特别提示：

2016年6月30日，国家节能中心会同北京科技协作中心、中国城镇供热协会在京组织召开了供热及余热利用先进节能技术推广会。会议期间清华大学介绍了低品位能源利用节能环保卧式循环硫化床技术，该技术是针对热值在1500-5000Kcal的低品位能源开发的先进技术，燃料涵盖劣质煤、生物质、工业固体废弃物等，它具有初始建设投资少，设备运营自动化程度高等优点，他的推广应用有利于生态环境治理，降低了大气污染物的排放。本期推送提供相关技术介绍，供读者参考阅读。

我国现阶段使用的固体燃料燃烧设备，比较成熟的是链条炉和循环硫化床。目前在运行的循环床锅炉都是立式循环硫化床锅炉，在容量非常小的情况下（如2~20t/h），由于要满足流态化和燃烧停留时间的要求，会导致锅炉结果又细又高，这样锅炉炉膛燃烧份额沿高度的分布和水冷壁传热的要求会矛盾，即难以维持较合适的温度水平，因而难以实现。层燃锅炉由于对所燃用燃料的要求较高（如合适粒度的优质煤），燃料适应性不强，尤其是不能燃用劣质燃料。此外，层燃锅炉由于炉内无法脱硫，需要配置烟气脱硫设备，对小型工业锅炉而言，无论是投资还是设备管理，都存在相当大的难度，因此我国工业锅炉的脱硫成了老大难问题。

发展高效清洁的小型燃烧设备的要求越来越迫切，要求燃烧设备体积小、投资少，同时又兼有燃烧效率高、污染排放低、燃料适应性广等优点的燃烧装置，以适应我国当前经济发展的需要，小型卧式循环硫化床燃烧设备就是在这样的背景下产生的。

1 技术特征

卧式循环硫化床锅炉技术是针对目前立式循环硫化床燃烧设备而提出的，一种基于循环流化床特征的燃烧设备及循环燃烧方法。其既能小型化，又兼有循环硫化床锅炉的所有优点，能广泛应用于各种特种燃料的燃烧，具有较高的燃烧效率和较低的污染排放。这项技术是清华大学经过多年的研究开发取得的专利技术。

卧式循环硫化床锅炉技术的根本特征有两点：一是卧式；二是多级物料循环，即物料在主燃烧室燃烧后进入与其相邻的副燃烧室，通过惯性分离，一部分热物料通过倾斜结果直接返回主燃烧室，另外一部分热物料随烟气折返过后面的副燃烧室，最终通过分离器分离，由分离器料腿返回主燃烧室，形成两级或两级以上的气固两相流物料循环。

卧式循环床专利技术具有以下优点及突出效果：

（1）卧式循环床采用水平卧式布置，可大大降低锅炉的高度，节省锅炉钢耗，可有效地降低锅炉成本，同时由于锅炉高度降低后，锅炉厂方的建造成本大幅度降低。锅炉高度降低后，减少了钢架的费用，锅炉的稳定性好，可使锅炉及厂房结构更加紧凑。

（2）卧式循环床燃烧设备中物料形成两级循环，燃料可以增加与物料的接触时间，达到充分汇合，可提高燃烧效率。卧式循环床还可以视容量、燃料等特点发展二级及以上的多级循环流化床锅炉。

（3）由于改变了传统立式循环流化床形式，卧式循环硫化床燃烧设备兼有循环流化床所有的优点，是一种燃烧适应范围很宽的高效清洁燃烧技术，且燃烧效率高，能炉内脱硫、脱硝，具有低NO_X和SO_X排放等优点。

2 结构简介

该产品为水平卧式流化床锅炉，包括多段燃烧室、分离器、尾部受热面等部分。在主燃室顶部开口，烟气从此进入复燃室，燃烧室之间以炉墙相隔。分离器安置在燃尽室后端，尾部根据需要可安装省煤器等受热面。燃料和床料经主燃室进入副燃室后，靠惯性分离和烟气夹带，一部分床料返回主燃室，一部分从复燃室右底部进入然尽室，经分离器分离后返回主燃室，由此形成了两级或两级以上的物料循环。最后一级气固分离装置可工作在850~300℃的范围内。为了结构紧凑和布置方便，可设置外置省煤器，进一步提高锅炉热效率。

目前市场上也有号称卧式流化床或卧式循环床的锅炉，实质上都是鼓泡流态化的沸腾炉，或者简单地把立式循环床锅炉高度降低，产品性能（如效率和排放效果）与本文所述的卧式循环床锅炉有很大差异。

3 产品特点

实际的卧式循环床锅炉产品具有如下独特之处：

（1）锅炉热效率高，节能效果明显，运行成本低。实际运行热效率可达85%左右，明显高于链条炉。

（2）污染物排放低，环保性能好。采取低温燃烧，NO_X产生量小；可以实现炉内脱硫，不必单独配备烟气脱硫装置，可以实现低成本、高效率地脱硫。

（3）燃料种类适应性广。不但可以燃烧烟煤，还可以燃用褐煤、无烟煤以及贫煤、煤矸石等劣质燃料，或者混烧上述燃料。

（4）锅炉采取模式壁结构，密封及保温效果好。

（5）锅炉卧式布置，结构紧凑，占地面积小。

（6）锅炉运行可靠，故障率低。

4 工程应用

卧式循环流化床锅炉技术已得到实际的工程应用。2006年由清华大学热能系开发、北京锅炉厂设计制造的第一台7MW卧式循环流化床热水锅炉在内蒙古呼和浩特市建设投产。经过一个采暖季的运行，节能效果见表1。2007年呼和浩特市环境监测站对该锅炉进行了测试。结果显示该锅炉大气污染物排放的各项指标远优于GB 13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》的限值。

表1 7MW热水锅炉运行成本分析比较

项目名称	7MW卧式循环流化床锅炉	7MW链条炉
锅炉效率（%）	82.8（实测值）	65
煤的发热量（kg/h）	1456	1855
每年供暖时间（h）	180×24×0.75=3240（考虑天气暖和非满负荷供暖）
采暖季耗煤量（t）	4717	6010
耗煤量差值（t）	6010-4717=1293
节煤率（%）	1293÷6010=21.5
运行费用节省（万元）	1293×350元/t=45