悬浮 ( 雾化 ) 燃烧与悬浮流化燃烧两种燃烧方式的比较
目前,国内水煤浆锅炉的燃烧方式主要有两种,一种是悬浮 ( 雾化 )燃烧方式,即以燃烧器方式喷入炉膛内进行悬浮 ( 雾化 )燃烧,目前以浙江大学的研究成果为代表,另一种方式为流化悬浮高效洁净燃烧方式,即异重流化床燃烧方式(所谓的异重流化床 , 是指由密度差异较大的不同颗粒组成的流化床系统。实验表明 , 在由密度不同的颗粒组成的流化床系统中 , 床内颗粒沿高度的分布主要受床内颗粒密度支配 , 即密度大的颗粒将趋于在床层下部分布 , 而密度小的颗粒将趋于在床层上部分布 , 尽管它的粒度有时要比密度大的颗粒大得多。在实际运行时 , 异重流化床采用大密度床料占了绝大部分 ( 质量份额超过 90%),此时流化床特性主要决定于所选择的床料。这样 , 我们一方面可以通过选择床料的颗粒度来达到需要的断面热强度 , 另一方面又可以仅根据所选择的床料来组织流化工况 , 从而把一个复杂的多因素问题大为简化 , 使运行调整变得简单灵活。)流化悬浮高效洁净燃烧方式目前以上海交通大学的研究成果为代表,现阶段两种燃烧方式均有各自的特点,现从以下几个方面进行比较:
1.对水煤浆的煤质的要求:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式对水煤浆的煤质变化比较敏感,需燃用燃烧热值相对较高的煤来制浆。流化悬浮高效洁净燃烧方式对煤种的适应性强 , 可适用于优质煤到高灰低热值的洗选煤泥,还可燃用无烟煤制成的水煤浆。
2.对水煤浆颗粒度的要求:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式对浆的颗粒度要求高 , 平均颗径要求小于45μm, 制造成本高。流化悬浮高效洁净燃烧方式对浆的颗粒度要求低,浆的颗粒度要求甚至可放大至 2mm, 大大降低了浆的制造成本。
3.运行的可靠性:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式燃烧温度高,运行中易出现较严重的结焦现象, 对于小容量水煤浆锅炉而言 , 其炉膛容积热负荷相对较高 , 多采用旋流燃烧器 , “稳燃”与“结焦” 这对矛盾较难处理 , 在运行中很难防止结焦,影响锅炉正常安全运行。流化悬浮高效洁净燃烧方式在保证流化良好的前提下 ,可有效防止结焦现象的发生。
4.对炉前系统和喷嘴的要求:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式的炉前系统复杂 , 需配搅拌器、过滤器等,水煤浆喷嘴的平均寿命在 1500h 左右 , 有待提高。流化悬浮高效洁净燃烧方式的炉前系统简单 , 对煤浆的粘度和纯净度要求低 , 无需耐磨的专用喷嘴。
5.炉内脱硫情况的对比:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式中在水煤浆中加入石灰石粉后的燃烧试验表明 , 对浆的燃烧效率影响较大 , 在浆的燃烧过程中脱硫前景不乐观。流化悬浮高效洁净燃烧方式脱硫效率高 , 在 Ca/S=2 时脱硫率可达 80%以上。
6.NOX排放量情况的对比:中水煤浆理论燃烧温度虽然比煤粉要低200 ℃左右 ,NOX排放量有所减少 , 但要满足日益严格的环保标准要求 , 还需采用烟气再循环、炉膛主燃烧区上部水煤浆再燃技术等。流化悬浮特有的低温燃烧工况使得NOX排放量低。
7.对浆压和雾化介质压力的要求:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式运行中对浆压和雾化介质压力的控制严格 , 汽耗比较高 , 约 0.2t 汽 /t 浆。流化悬浮高效洁净燃烧方式则无要求。
8.锅炉出渣、出灰系统情况的对比:悬浮 ( 雾化 )燃烧方式中锅炉出渣、出灰系统复杂 , 不易综合利用。流化悬浮高效洁净燃烧方式可采用不排渣的运行方式 , 既减少大密度床料的消耗 , 又避免可燃物的排渣损失 , 提高燃烧效率。
9.负荷调节性能对比:因对炉膛平均烟温不能过低的要求,所以雾化燃烧固态排渣水煤浆锅炉最低运行负荷在 50% 左右 , 否则就将危及着火的稳定性 , 甚至熄火。流化悬浮高效洁净燃烧方式的负荷调节范围较大,最低运行负荷可达30%左右。
10.锅炉启动和运行情况的对比:两种燃烧方式的锅炉启动和运行情况相比较,流化悬浮高效洁净燃烧方式点火方便,在床温4000C时投料即可燃烧,消耗燃油较少,启动和运行操作更简单方便,可减少运行人员数量。
11.动力消耗和床料情况的对比:流化悬浮高效洁净燃烧方式的动力消耗较悬浮 ( 雾化 ) 燃烧高 , 需要在运行中添加流化床料。
12.锅炉热效率的对比:这两种燃烧方式锅炉热效率都比较高,悬浮 ( 雾化 )燃烧方式锅炉热效率可达85%左右。流化悬浮高效洁净燃烧方式锅炉热效率可达88%以上。