流化床锅炉二次风布置设计理念探索

钟莲

Exploration on the Design Concept of Secondary Air Layout of Fluidized Bed Boiler

ZHONG Lian

（Technology Center of Dongfang Boiler Group Co. Ltd.， Chengdu 611731， China）

【摘  要】论文将会对流化床锅炉二次风的设计理论进行简要的分析论述，并以此基础，提出二次风布置设计理念，以期能够为相关业内人士提供理论参考。

【Abstract】 This article will briefly analyze and discuss the design theory of the secondary air of a fluidized bed boiler， and on this basis， it puts forward the design concept of the secondary air layout， so as to provide theoretical reference for related professionals.

【关键词】流化床锅炉;二次风;设计理念

【Keywords】 fluidized bed boiler; secondary air; design concept

【中图分类号】TK221                                【文献标志码】A                                   【文章編号】1673-1069（2020）03-0153-02

1 引言

在流化床锅炉设计中，二次风所在的平面位置将会直接影响到密相区的流化速度，进而对流化床锅炉的实际运行效果造成影响。所以，在进行实际设计过程中，为确保流化床锅炉的实际效果，需要结合锅炉的实际情况，对二次风布置平面距布风板的高度进行合理设计。因此，对流化床锅炉二次风布置设计理念进行深入探索，进而为流化床二次风布置设计提供完善的设计理念支持，将有着极为重要的现实意义。

2 流化床锅炉二次风设计理论

2.1 密相区概念

在流化床锅炉输送分离高度（TDH）以下，颗粒浓度较大，并沿高度方向浓度逐渐降低，这部分区域为密相区。

2.2 二次风分析设计理论

在如今的流化床锅炉设计中，通常会将大型循环流化床锅炉布置设计有三层二次风、大中型循环流化床锅炉则布置设计有两层二次风、小型循环流化床锅炉布置设计有一层二次风。由此可以发现流化床锅炉二次风布置设计层数是由锅炉的体型来决定的，更确切的来说，其布置设计层数将会由锅炉的容量来决定。因此，在进行实际二次风布置设计的时候，必须要对流化床锅炉的实际容量进行多方面考虑。

3 流化床锅炉二次风布置设计理念

3.1 密相区扩口设计理念

对于进入到流化床锅炉中的空气，其一般会被分为一次风和二次风（少数的流化床锅炉会布置设计有三次风，因为数量比较少，在此便不多进行描述），其中一次风是新风，从锅炉床下进入，将床上的燃料吹起沸腾、燃烧，二次风是烟气分流出来的热风，吹入炉膛用来调节燃烧热点的高度。而在如今的流化床锅炉设计中，密相区一般被被设计为倒锥形扩口，此种设计主要是为避免在流化床锅炉的实际流化过程中，锅炉的流化速度受到影响，甚至若是未能够做好密相区的形状设计，在锅炉低负荷的时候，将会出现锅炉硫化停止或者床料结焦等问题，进而将会导致流化床锅炉密相区所析出的颗粒物变少，降低流化床锅炉的实际带负荷能力。为能够有效避免以上问题，所以如今对于流化床锅炉设计中一般会降低密相区的横截面积，最终在多方面考虑后，大多数密相区将会采用以下两种扩口设计形式：

①第一种扩口设计形式如图1所示。该种设计形式的主要目的是为能够尽可能减少流化床锅炉下部区域的横截面积，所以在设计中，将会在二次风口处以上部分采取倒锥形扩口。不过在实际设计过程中，为能够确保流化床锅炉其他方面的实际运行效果，要能够保证该扩口角度不能够超过45°。

②第二种扩口设计形式如图2所示。该种设计形式主要是采用在锅炉布风板上部呈现为倒锥形扩口的方法，在采用该种设计形式以后，可以有效提高布风板周围的流化分风速，进而加强流化床锅炉炉膛内的燃烧效率，提高燃烧效果，降低川内粉尘和密相区大颗粒沉底的可能性[1]。

3.2 二次风布置设计关键数据确定

在流化床锅炉实际设计过程中，很多因素都可以对二次风所在平面距离布风板位置高低造成影响，如流化床锅炉锥体段深度设计、流化床锅炉锥体段容积设计、循环流化床锅炉锥体两端面积大小及设计、循环流化床锅炉锥体两端面积比值设计、煤炭质量、一次风和二次风的比例、流化速度、布风板开孔率内外循环倍率等。

3.2.1 流化床锅炉一次风和二次风风率确定

在进行实际设计过程中，需要考虑以下几方面内容：

①从运行成本方面进行考虑：二次风布置设计越大，越可以降低流化床锅炉的运行成本。因此，在考虑到锅炉实际运行过程中脱硫和用电方面的实际情况，为能够有效降低锅炉的运行成本，在进行二次风设计的时候，应保证二次风风率取最大值，但若是二次风布置设计过大，那么将会导致锅炉密相区锥体段横截面积过小，而锥体段横截面积过小则会导致流化床锅炉燃烧不稳定充分，反而会增加锅炉运行成本，所以在进行二次风布置设计的时候，还应结合锅炉的实际情况进行综合考虑。

②从燃烧份额方面进行考虑：在锅炉运行过程中，循环灰和冷的二次风都会在密相区进入到流化床锅炉以内，而密相区的容积将会直接影响到循环灰和冷的二次风进入效果，从而对锅炉的循环燃烧效果造成影响。因此，为能够保证锅炉的实际燃烧效果，就必须要为密相区保留一定的燃烧份额，即保障密相区有着一定的容积，这样才能够真正确保锅炉的燃烧稳定性，提高燃烧效率。

③在一次风布置设计方面考虑：若是一次风在设计过程中取值过低，那么将会导致锅炉的实际燃烧效果降低，从而使得流化床锅炉所析出的颗粒物浓度下降，该种情况不仅会影响到锅炉的循环倍率和带负荷能力，还会提升流化床锅炉排渣中的碳含量，导致锅炉内燃烧效率下降，从而进一步提高锅炉运行过程中的实际运行成本。

④在煤炭选择方面，若是在锅炉运行过程中使用优质易燃烧煤炭，那么在进行实际设计的时候，便可以适当降低一次风风率的取值，但若是在锅炉运行过程中使用的煤炭为劣质难燃烧煤炭，那么为能够加强煤炭的燃烧效果，就必須要加强一次风的风率。但由于不同的锅炉生产公司，其对于一次风和二次风的风率比设计也不尽相同，所以在锅炉实际使用过程中，不同公司所生产的锅炉，其密相区和稀相区的流化风速也不同，运行中的煤炭颗粒在锅炉内的分布情况也不同。不过即便是各锅炉生产公司在一次风和二次风的风率比设计不尽相同，但所有公司却在密相区流化和密相区与稀相区热量分布两点上却保持着相关的设计理念，那就是保证以上两点要尽可能均匀分布，这样才能够在一定程度上保证锅炉的实际运行效果。

3.2.2 锥体段布置设计

在完成一次风和二次风的风率比设计以后，要结合煤炭质量的实际情况，对锅炉的流化速度进行考虑，而该方面也得到了确定以后，那么便需要对流化床锅炉的锥体以上部分的横截面积和锥体体积进行确定，从而进一步确保锅炉的运行效果。在确定一次风和二次风的风率比、锥体体积及锥体以上部分横截面积以后，便需要以密相区和稀相区的实际硫化速度为基础，对二次风布置设计高度来进行确定，之后再通过二次风的布置设计情况来反过来计算锥体底部的横截面积大小。不过在此过程中，相关人员要遵循二次风平面的流化速度和整体流化速度差距尽可能相同，其中密相区的流化速度要略低于稀相区的流化速度，具体设计过程中该流化速度要结合锅炉实际运行过程中所使用的煤炭质量以及煤炭大颗粒分布情况进行更加细致性的计算，从而确保所布置设计出的锅炉有着较好的流化效果和热量分布效果。

4 结语

综上所述，在进行流化床锅炉二次风布置设计的时候，必须要结合运行成本、密相区燃烧份额、一次风风率、煤炭选择等方面进行综合考虑，进而以考虑后的结果进行锥体段的布置设计，最终目的是保障锅炉在后期运行过程中能够有着均匀的流化效果和热量分布效果，从而有效保障锅炉运行质量，提高运行效果的同时，降低运行成本。

【参考文献】

【1】张吕鸿，刘萌萌，孙永利，等.基于CFD的循环流化床锅炉二次风入口结构的改进设计[J].化工进展，2013，32（10）：2518-2522.