成果名称：卧式循环流化床技术

所属领域及适用范围：可再生能源 生物质能利用
 
应用现状及产业化情况
据统计，我国每年有近 30%的生物质资源无法得到合理利用。原因主要有两方面，一是资源分散，无法形成规模效益，而小型装置效率低下、经济性不高，企业投资意愿低；二是部分生物质资源（如烟梗、造纸废弃物、咖啡渣等）自身较难燃烧，能源化利用难度较大。
卧式循环流化床是一种针对生物质等资源进行能源化利用的设备。与传统立式循环流化床相比，降低了流化床的高度，有利于设备安装，同时多级炉膛设计可有效降低难燃物质灰渣的热灼减率，提高焚烧效率，并降低飞灰产生量。目前，该技术已在烟梗、咖啡渣、造纸废弃物、酒糟处理等领域应用，年处理生物质废弃物达 64 万吨。
 
成果简介
1. 技术原理
    卧式循环流化床锅炉是针对难燃生物质设计的一种新式锅炉。与传统立式循环流化床锅炉相比，卧式流化床锅炉的炉膛由单级变为三级，并将一级灰循环变为两级灰循环，加大了锅炉炉膛的有效燃烧行程，使燃料燃烧更为充分，并可实现流化床气固中温分离，有利于降低焚烧灰中的碱金属粘结性，避免分离器后结焦、积灰等问题，实现生物质锅炉的高效稳定运行。
2．关键技术
（1）循环流化床卧式结构设计技术。采取三级炉膛、两级回灰结构设计，加大了锅炉炉膛的有效燃烧行程，使燃料充分燃烧和换热，提高锅炉的热效率和燃料燃烬率。
 
（2）低温燃烧-中温分离技术。采用低温燃烧、中温分离的方式，有效防止炉膛内、分离器结焦现象，进一步降低NOx生成。
（3）省煤器管束布置和对流受热面设计技术。采取燃气脉冲吹灰器吹灰，减少尾部积灰现象。
（4）水冷壁设计技术。对于35t/h以上的生物质锅炉，在炉膛稀相区布置水冷屏，增加炉膛辐射吸热能力，控制炉膛稀相区温度在850℃左右，延长分离器使用寿命。
3．工艺流程
    卧式循环流化床锅炉由风室、风帽、主燃室、副燃室、燃烬室、料腿、分离器等组成。燃料由料斗送入炉膛内，沿着炉膛和物料进行混合，在主燃烧室内循环上升进入副燃烧室，在副燃烧室底部分离。一部分物料从一次物料循环入口返回主燃烧室形成第一级物料循环；另一部分物料从副燃烧室进入燃尽室，然后由分离器进行分离，并经料腿返回，形成第二级物料循环。卧式循环流化床锅炉结构及循环示意图见图1，工艺流程图见图2.

                   图1 卧式循环流化床锅炉结构及循环示意图


                           图2 卧式循环流化床锅炉工艺流程图

主要技术指标
1.锅炉出力范围 10～130t/h，蒸汽压力 1.25～5.29MPa，蒸汽温度193～485℃；
2.锅炉热效率 86%～92%，可用燃料热值最低 1500 kcal/kg；
3.采用膜式壁炉膛结构+布袋除尘+通过低温分级燃烧+SNCR，排放指标为：烟尘≤20mg/m3、NOx≤150mg/m3。
 
技术鉴定情况
该技术已获得国内发明专利10项，实用新型专利20项，PCT专利1项。目前，该技术已在国内20多个省、市、自治区得到广泛应用，并出口到美国、印尼、蒙古等国家。
 
典型用户及投资效益
典型用户：湖南省郴州烟叶复烤厂、兴化市热华能源有限公司等
典型案例 1：江苏兴化生物质热电联产项目
建设规模： 3 台 45t/h 的卧式循环流化床生物质锅炉。建设条件：新建集中供热，取代园区小锅炉。主要建设内容：建设 3 台 45t/h 卧式循环流化床生物质锅炉，燃料为稻壳。主要设备为卧式循环流化床锅炉本体、辅机设备及整套系统。项目总投资 1 亿元，建设期 10 个月。碳减排量约 11.3 万 tCO2，碳减排成本约 10～20 元/tCO2。项目年经济效益 1200 万元，投资回收期约 8 年。
典型案例 2：湖南郴州复烤厂二期烟梗废弃物综合利用项目
建设规模：2 套 15t/h 的卧式循环流化床锅炉。建设条件：在新厂内投建 2 套燃烟梗的卧式循环流化床锅炉。主要建设内容：通过燃烟梗的卧式循环流化床锅炉，将烟梗废弃物进行无害化处理，产生的蒸汽用于生产。主要设备为卧式循环流化床锅炉本体、辅机设备及整套系统。项目总投资 1000 万元，建设期为 7 个月。年碳减排量约 774tCO2，碳减排成本为 10～20 元/tCO2。产生经济效益 320 万元，投资回收期约 3 年。
 
推广前景和减排潜力
据统计，现有全国燃煤锅炉约 60 余万台，总量约为 250 万蒸吨，其中 35t/h 以下中小锅炉约占 70%。预计未来 5 年，卧式循环流化床技术推广比例约占中小锅炉领域的 1%，项目总投资约 30 亿元，可形成年碳减排能力 350 万 tCO2。