循环流化床锅炉与新型往复炉排锅炉实用经济性分析

杜大江

摘要：随着社会的发展进步，人们的生活水平、生活质量要求越来越高，集中供热的规模越来越大，能源问题也越显突出。目前我国供热能源还是以燃煤为主，随着能源需求的扩大，煤炭资源变得越来越紧张。尤其是优质煤价格飙升，资源匮乏。而劣质煤储量丰富，如何在保证锅炉出力和效率的前提下高效燃用劣质煤成为新的课题。目前国内有两种产品能够燃用劣质煤。一种是循环流化床锅炉，一种是大型往复炉排锅炉。
关键词：循环流化床锅炉；新型往复炉排锅炉；实用经济性；

前言：作为能燃烧低品位煤而言，目前国内市场上普遍存在而又相互争议的锅炉是往复炉排锅炉和循环流化床锅炉。循环流化床锅炉适合燃烧4000 大卡以下的煤及矸石，往复炉排锅炉适应燃烧3000～4500 大卡的煤。

一、锅炉介绍

1.往复炉排锅炉。大型往复炉排锅炉是在2000年以后逐步发展起来的。往复炉排锅炉是层燃锅炉中煤种适应性较广的一种燃烧设备。在炉排往复推动中具有双面引火及拨火功能，因此燃料适用性广而得以向高参数大容量发展。单机蒸发量200 t／h(热容量145 MW)SHWl45—1．6／150／90一AII型锅炉问世，标志着大型往复炉排锅炉的技术日趋成熟。现阶段的往复炉排膜式壁锅炉设计效率在85％以上。其结构紧凑，节省占地及空间，尾部采用铸铁省煤器，降低锅炉排烟温度，不惧低温腐蚀。往复炉排锅炉运行维护简单方便，可随意启炉、停炉，锅炉运行自身耗能低。

2.循环流化床锅炉。循环流化床锅炉属沸腾燃烧锅炉，其特点是能燃用劣质煤，甚至煤矸石。其技术最早源自国外，目的是消除煤炭坑口的煤矸石。循环流化床锅炉的发展也是适应了我国能源结构的需求。循环流化床锅炉设计效率为87％～91％，煤的粒径要求不大于10mm。循环流化床锅炉因必须有较大的流化空间，通常锅炉尺寸相对较大，钢耗量随之增加。循环流化床锅炉埋床受热面磨损较大，需定期维护；物料浮动燃烧，需高压送风机，锅炉运行自身能耗较大；点火复杂，需辅助燃料(天然气或油)预热炉膛，不宜频繁停炉、启炉；运行操作复杂，司炉必须经过专业培训，其运行管理模式等同于热电厂。循环流化床锅炉最大的问题是粉煤灰无法自然堆放，很多中小城市使用循环流化床锅炉因粉煤灰没有接收单位，自然堆放又污染环境而被迫关停。循环流化床锅炉燃烧效率高，可进行炉内脱硫，进行低氮燃烧控制，有利于环保。

2. 循环流化床锅炉与新型往复炉排锅炉实用经济性分析

1.供热系统。热源厂选用不同类型锅炉组成供热系统时，其供热系统组成是存在差异、略有不同的。而采用往复炉排锅炉或循环流化床锅炉时，其系统组成的差异将更加明显。循环流化床锅炉供热锅炉选用循环流化床锅炉时，其系统组成包括：锅炉本体；热力系统；水处理系统；送风系统；排烟系统；输煤系统；除渣系统；除灰系统；除尘系统；脱硫系统；脱硝系统工业水系统；压缩空气系统；消防系统；供水系统；供电系统；仪表控制系统；轻油点火系统。往复炉排锅炉供热锅炉选用往复炉排锅炉时，其系统组成包括：锅炉本体；热力系统；水处理系统；送风系统排烟系统；输煤系统；除渣系统；除灰系统除尘系统；脱硫系统；脱硝系统；工业水系统；压缩空气系统；消防系统；供水系统；供电系统；仪表控制系统。循环流化床锅炉与往复炉排锅炉从系统组成比较看仅是增加了轻油点火系统，但各系统中还是存在较大差异的。

2案例分析。某热力公司安装3台蒸发量为80 t／h循环流化床锅炉，2006年又增建了3台蒸发量为40 t／h循环流化床锅炉；随着供热面积增大又增建了2台蒸发量为75 t／h循环流化床锅炉(蒸汽拖动引风机、循环泵等做功后再供热)。其中安装的蒸发量为80 t／h锅炉和安装的蒸发量为40 t／h锅炉在经过6～8 a的运行都进行过大修维护(包括更换部分辐射受热面和对流受热面)。在锅炉燃用II类烟煤时，每运行80 d左右必须停炉对防磨板进行维护。后来改用褐煤情况好转，锅炉能够持续运行一个供暖期，但每到夏季必须对锅炉的防磨板、回料装置、下煤口、膜式壁浇筑料(卫燃带)进行维修维护。至2该热源总装机蒸发量为5 10 t／h，供热面积为540×104 m2。但由于锅炉老化原因，实际蒸发量不足400t／h。至2018年该热源供热面积为580 X 104 m2，而循环流化床锅炉的进一步老化已不能满足供热需求。2018年该热源新建4台位蒸发量为140 t／h(SHW98—1．6／150／90一H)锅炉房，先上3台热容量为98 MW往复炉排锅炉，保留2台蒸发量为75t／h循环流化床蒸汽锅炉；其他6台锅炉全部拆除。待两台蒸发量为75 t／h循环流化床锅炉老化淘汰后，又增加一台蒸发量为150 t／h往复炉排锅炉。某热电公司，原有6台蒸发量为80 t／h流化床蒸汽锅炉。分别建于该公司是热电联产模式，随着循环流化床锅炉的老化，供热面积增加，需要增加供热锅炉。该用户经过多方考察论证，最终选择新建大型往复炉排热水锅炉。新建6台位蒸发量为120 t／h(SHW91—1．6／130／70一H)锅炉房，年投运2台，2015年投运1台。煤城某热电公司，原有4台蒸发量为35 t／h链条炉排蒸汽锅炉。分别建于因供热负荷增加，旧锅炉老化，笔者分别于对旧锅炉进行了改造。将链条炉排拆除，更换往复炉排，进而能够燃用低位发热量煤降，低供热成本。改造后锅炉蒸发量达到37 t／h，同时尾部烟气余热量回收达到2 MW。该公司在2015年供热面积剧增的情况下，新建了2台SHW70—1．25／115／70一IIA型热水锅炉。从环保角度看，循环流化床锅炉具有炉内脱硫、低氮燃烧控制优势。但国家环保部门依然要求燃煤锅炉必须进行脱硫、脱硝、低浓度粉尘排放。对于仅供热的企业，保证低浓度粉尘排放用布袋除尘器，层燃锅炉原始排尘质量浓度低于2000 mg／m3(温度0℃，压力101．325 kPa的标准状态下)，循环流化床锅炉原始排尘质量浓度大于6 000 mg／m3，因此布袋除尘器的负担加重，使用寿命会缩短。对于小型热电联产企业，选用流化床蒸汽锅炉先发电再供热是目前的唯一途径。锅炉改造成DHW35—3．82／350一All型锅炉已逾10台(尾部原空气预热器改造为省煤器，可多回收余热2 MW)，运行时间最长的接近10 a。锅炉及DHWl00—5．3／480一All型锅炉，前者已运行5 a，后者在建设中。笔者认为，在选择燃用低热值煤的锅炉时，当单机蒸发量低于300 t／h(热容量低于210 MW)，应优先考虑大型往复炉排锅炉；如果燃料低位发热量低于12 560．4 kJ／kg时，应选择循环流化床锅炉。燃料要经破碎到较小粒度才能进入炉内燃烧，一、二风压力要求较高。烟气排放初始含尘浓度高，要用电除尘或两级除尘才能达到排放标准要求。灰量大，灰的处理会造成二次污染。部分受热面磨损较大，影响锅炉安全运行。锅炉和冷渣器的生产和运行经验相对较弱。热源厂的总耗电量较高，相同容量的循环流化床比往复炉排锅炉多耗的电费可多购买14%左右的燃煤，而循环流化床比往复炉排锅炉热效率高的节煤只有6%左右。

结束语：虽然循环流化床锅炉是一种很好的炉型，在电厂中已经广泛应用。但在大型集中供热锅炉房中的应用仍要结合实际情况进行选择。往复炉排锅炉作为成熟炉型．具有突出的优点和应用前景。在煤种、环境保护等满足条件的前提下，对于单台容量小于70Mw 的热水锅炉宜优先选用往复炉排锅炉；当单台容量大于70Mw 或锅炉房位于城市边缘和燃烧较差的煤种（低位发热值低于3000kcal）时,宜优先选用循环流化床锅炉。
参考文献：

［1］李学斌.供热系统三种类型锅炉调研报告［J］ .科技论坛，2017（7）：287.

［2］刘永凤，张玉晨，赵欣刚.供热锅炉选型及经济比较［J］ .煤气与热力，2019 （2）：7-8.

［3］刘德想.几种小型工业锅炉的技术经济分析［J］ .工业锅炉，2018（2）：40-44.