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摘要：本文将循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉运行的经济性能进行了对比分析，认为前者与后者相比，具有明显的性能优势和节能减排优势。
关键词：循环流化床锅炉；层燃炉排锅炉；经济性能；分析
随着我国经济的迅猛发展，国家对节能环保的要求越来越高，而作为耗能较高且污染较重的燃煤锅炉，对资源的消耗及环境保护的影响也日渐突出。由于从资源及运行的经济性考虑，目前的生产生活所需能源的提供仍不能离开燃煤锅炉，作为重要的能源供给设备，燃煤锅炉在节能及环保方面的技术改进及提高显得尤为紧迫。
内循环流化床锅炉作为燃煤锅炉的一种型式，与层燃炉排锅炉比较，因其具有非常高的燃烧效率及较高的热效率，在节能减排方面具有明显优势，目前被广泛推广使用。下面就内循环流化床锅炉的性能特点作一介绍，并将其与层燃炉排锅炉的运行节能效果进行分析比较。
一、内循环流化床锅炉性能简介
循环流化床技术及系列锅炉产品是采用卧式水冷旋涡内分离技术及壁式半自流回料阀对传统流化床进行结构创新、完善和性能扩展开发而成的。其传热机理以接触式传热与对流传热为主要特征（层燃炉排锅炉以辐射传热与对流传热为主要特征），接触式传热占全炉传热量的40%。因此，该型锅炉结构紧凑，具有高效节能、低污染，易于采用微机控制等特点。测试鉴定结果表明，内循环流化床锅炉的燃烧效率达96%-99%，热效率达86%-88%。在该系列产品中，卧式水冷旋涡内分离、惯性分离、浓相段循环等技术的应用，实现了分级分离循环流化燃烧的方式，使各方面性能指标获得了大幅度的提高。其结构性能特点为：
1、有明显的浓相区和稀相区。在浓相区内，连续运行周期达1.5万至4万小时的浸埋式传热元件的设计，承担了全炉70%以上的燃烧份额和全炉30%-40%的吸热量，而钢耗却只占全炉受热面的2.5%-3%，这一结构的设计大大节省了锅炉的钢耗，同时延长了检修周期，减少了锅炉的检修量及检修成本，也减少了物料在炉内的不必要循环，极其有效地避免了全炉磨损严重、连续运行周期短，检修成本高的严重缺陷，锅炉有着很高的运行稳定性、可靠性。
2、锅炉低倍率循环技术和炉内多级分离技术防磨技术及结构的采用，炉膛分离器出口至对流受热面入口采用了两级U形分离结构，使锅炉内分离效率得以大幅度提高，且有效地解决了炉内及各段受热面磨损问题。实测结果表明，锅炉原始排放浓度低于国标允许值的40%，有效降低了环保配套投资水平和除尘设备运行费用。
3、锅炉具有强化燃烧、传热强度高的良好性能，燃烧效率及热效率均能达到很高的水平，从鉴定和使用结果来看燃烧效率达96%以上，热效率达86%-88%。
4、具有很强的煤种适应性和燃料筛分适应性，劣质煤、优质烟煤、造气炉渣、链条炉渣、原煤等均可达到很好的燃烧效果。
5、低温分级燃烧，使NOx生成能得到有效的抑制。配以适当的脱硫剂石灰石（S/Ca为1/2.5）。可使SOx的生产排放大幅度降低，而脱硫成本仅为其它炉型的1/6-1/2。
6、水冷旋涡内置分离器，水冷壁、膜式水冷壁对分离器的耐火涂层具有冷却作用，使其更加坚固、耐磨，不易脱落，且对耐火涂层材料无特殊要求。
7、根据哈尔滨工业大学对流化床锅炉飞灰粒子的测定结果显示，只有≥70μm的飞灰粒子的含碳量较高。因此，水冷旋涡内循环流化床锅炉的分离器只分离≥50μm的飞灰粒子，并使其在炉内循环燃烧，因而水冷旋涡内分离循环流化床采用的是低倍率（3-6倍）循环，加之稀相段的存在（稀相段烟气速度≤3.5m/s），一方面减轻了循环灰量对锅炉出力的影响，另一方面在燃烧效率得以提高的同时，显著减轻了对炉内水冷壁及炉内外分离器和各段受热面的磨损。
8、循环灰道（相当于料腿）内布置有适当数量的冷却受热面（水冷壁管、膜式壁），使循环灰中含碳粒子不能在其内部发生二次燃烧，避免了在循环灰道内发生结焦、堵塞而引起的停炉事故。
9、播煤风、二次风的使用，使床内燃料分布更加趋于均匀，可燃成份（固体、气体）得到充分混合燃烧。
10、烟气转折室及火洞结构的应用，强化了烟气中可燃成分（固体、气体）的进一步燃烬。
11、压火时间较长，最长可达24小时。
12、低磨损，无异形砖的炉墙结构能够确保炉墙大修周期8年以上。
13、炉内高温环境中无任何机械传动部件，运行维护简便。
14、可实现热、电、燃气三联产，综合效益高。
15、锅炉负荷可在30-110%范围内调节，单床能在30%负荷下稳定运行，负荷调节灵活可靠。
16、灰渣可综合利用，可作为制作水泥、熟料或提取化工产品原料。
17、炉膛内低温度梯度工况的设计，配以二次风以及炉膛出口卡曼涡阶原理的运用，使锅炉任何工况下的烟气林格曼黑度都小于1。
18、与任何其它结构形式的锅炉相比，该系列产品有最大的锅内水循环自然动力。因此，锅炉在运行中有很高的传热效率和运行安全稳定性，在压火期间有很好的自我保护功能。
二、内循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉运行的经济性能对比分析
1、下面以20T/h、1.25MPa的锅炉为例对循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉运行的经济性能进行分析
煤炭资源背景状况
适合于循环流化床锅炉燃用的当地劣质煤到货价350元/吨，发热值3000kcal/kg。
基础数据
⑴ 单台层燃炉排锅炉（链条锅炉或往复炉排锅炉）电耗：
⑵ 单台循环流化床锅炉电耗：
除渣考虑采用水力方式（含除尘），用电量18.5 kw
辅助电耗按每天20 kw计（辅助电耗中包括照明、装灰、清灰）
2、单台锅炉煤耗及费用 循环床锅炉热效率按86%计算，层燃炉热效率按65%计算，按24小时/天连续运行，年平均运行时间按300天计算。
3、单台炉电耗及费用（电费按每千瓦时0.8元计）：
A、层燃炉排锅炉（链条炉排锅炉或往复炉排锅炉）：
B、循环流化床锅炉：
4、供热成本：
⑴ A、单台层燃炉排锅炉年运行成本：1720+103.68=1823.68万元/年
B、单台循环流化床锅炉年运行成本：1300+154.944=1454.944万元/年
C、除渣除尘能耗（按12小时/天间断运行）：
D、辅助电耗（按12小时/天间断使用）：
E、单台锅炉运行人员工资按每年20万元计。
⑵ 单台层燃炉排锅炉年运行总费用：
单台循环流化床锅炉年运行总费用：
⑶ 单台炉年总产汽量：20×24×300=144000吨/年
层燃炉排锅炉直接成本：18547680÷144000=128.8元/吨蒸汽
循环流化床锅炉直接成本：14860320÷144000=103.2元/吨蒸汽
三、两种形式锅炉连续稳定运行实际出力效益比较
实际运行中测得，循环流化床锅炉可以达到额定设计出力满负荷和超负荷状态下长期稳定运行，层燃炉排锅炉只能维持在额定设计出力的70%-80%长期稳定运行。即传统定义上的经济运行负荷。层燃炉排锅炉要想维持锅炉的高负荷或满负荷运行状态，几乎是不可能的，这方面与前者相比有明显的不足和差距。而由此引发的两种炉型的蒸汽出力差异达：
按直接成本计算，20t/h、1.25MPa层燃炉排锅炉每年实际出力潜亏为：128.8×28800=370.944万元至128.8×43200=556.416万元
也就是，选用层燃炉排锅炉时，采用提负荷方式补偿出力不足所需的费用为370.944至556.416万元。
四、分析结论
若采用循环流化床锅炉与采用层燃炉排锅炉相比，因循环流化床锅炉出力运行稳定，热效率高，可比层燃炉排锅炉
年节省运行成本：1854.768万元-1486.032万元=368.736万元
年节省耗煤量：49166吨-37160吨=12006吨。
而采用层燃炉排锅炉时，由于层燃炉排锅炉出力不足需补偿的运行成本达370.944至556.416万元。
此外，循环流化床锅炉可确保8年的大修周期，每个大修周期检修费用不超过40万元，不需更换或大修锅炉炉排，大修成本远远低于层燃炉排锅炉。由此可见，循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉相比，具有明显的性能优势和节能减排效益优势。
关键词：循环流化床锅炉；层燃炉排锅炉；经济性能；分析
随着我国经济的迅猛发展，国家对节能环保的要求越来越高，而作为耗能较高且污染较重的燃煤锅炉，对资源的消耗及环境保护的影响也日渐突出。由于从资源及运行的经济性考虑，目前的生产生活所需能源的提供仍不能离开燃煤锅炉，作为重要的能源供给设备，燃煤锅炉在节能及环保方面的技术改进及提高显得尤为紧迫。
内循环流化床锅炉作为燃煤锅炉的一种型式，与层燃炉排锅炉比较，因其具有非常高的燃烧效率及较高的热效率，在节能减排方面具有明显优势，目前被广泛推广使用。下面就内循环流化床锅炉的性能特点作一介绍，并将其与层燃炉排锅炉的运行节能效果进行分析比较。
一、内循环流化床锅炉性能简介
循环流化床技术及系列锅炉产品是采用卧式水冷旋涡内分离技术及壁式半自流回料阀对传统流化床进行结构创新、完善和性能扩展开发而成的。其传热机理以接触式传热与对流传热为主要特征（层燃炉排锅炉以辐射传热与对流传热为主要特征），接触式传热占全炉传热量的40%。因此，该型锅炉结构紧凑，具有高效节能、低污染，易于采用微机控制等特点。测试鉴定结果表明，内循环流化床锅炉的燃烧效率达96%-99%，热效率达86%-88%。在该系列产品中，卧式水冷旋涡内分离、惯性分离、浓相段循环等技术的应用，实现了分级分离循环流化燃烧的方式，使各方面性能指标获得了大幅度的提高。其结构性能特点为：
1、有明显的浓相区和稀相区。在浓相区内，连续运行周期达1.5万至4万小时的浸埋式传热元件的设计，承担了全炉70%以上的燃烧份额和全炉30%-40%的吸热量，而钢耗却只占全炉受热面的2.5%-3%，这一结构的设计大大节省了锅炉的钢耗，同时延长了检修周期，减少了锅炉的检修量及检修成本，也减少了物料在炉内的不必要循环，极其有效地避免了全炉磨损严重、连续运行周期短，检修成本高的严重缺陷，锅炉有着很高的运行稳定性、可靠性。
2、锅炉低倍率循环技术和炉内多级分离技术防磨技术及结构的采用，炉膛分离器出口至对流受热面入口采用了两级U形分离结构，使锅炉内分离效率得以大幅度提高，且有效地解决了炉内及各段受热面磨损问题。实测结果表明，锅炉原始排放浓度低于国标允许值的40%，有效降低了环保配套投资水平和除尘设备运行费用。
3、锅炉具有强化燃烧、传热强度高的良好性能，燃烧效率及热效率均能达到很高的水平，从鉴定和使用结果来看燃烧效率达96%以上，热效率达86%-88%。
4、具有很强的煤种适应性和燃料筛分适应性，劣质煤、优质烟煤、造气炉渣、链条炉渣、原煤等均可达到很好的燃烧效果。
5、低温分级燃烧，使NOx生成能得到有效的抑制。配以适当的脱硫剂石灰石（S/Ca为1/2.5）。可使SOx的生产排放大幅度降低，而脱硫成本仅为其它炉型的1/6-1/2。
6、水冷旋涡内置分离器，水冷壁、膜式水冷壁对分离器的耐火涂层具有冷却作用，使其更加坚固、耐磨，不易脱落，且对耐火涂层材料无特殊要求。
7、根据哈尔滨工业大学对流化床锅炉飞灰粒子的测定结果显示，只有≥70μm的飞灰粒子的含碳量较高。因此，水冷旋涡内循环流化床锅炉的分离器只分离≥50μm的飞灰粒子，并使其在炉内循环燃烧，因而水冷旋涡内分离循环流化床采用的是低倍率（3-6倍）循环，加之稀相段的存在（稀相段烟气速度≤3.5m/s），一方面减轻了循环灰量对锅炉出力的影响，另一方面在燃烧效率得以提高的同时，显著减轻了对炉内水冷壁及炉内外分离器和各段受热面的磨损。
8、循环灰道（相当于料腿）内布置有适当数量的冷却受热面（水冷壁管、膜式壁），使循环灰中含碳粒子不能在其内部发生二次燃烧，避免了在循环灰道内发生结焦、堵塞而引起的停炉事故。
9、播煤风、二次风的使用，使床内燃料分布更加趋于均匀，可燃成份（固体、气体）得到充分混合燃烧。
10、烟气转折室及火洞结构的应用，强化了烟气中可燃成分（固体、气体）的进一步燃烬。
11、压火时间较长，最长可达24小时。
12、低磨损，无异形砖的炉墙结构能够确保炉墙大修周期8年以上。
13、炉内高温环境中无任何机械传动部件，运行维护简便。
14、可实现热、电、燃气三联产，综合效益高。
15、锅炉负荷可在30-110%范围内调节，单床能在30%负荷下稳定运行，负荷调节灵活可靠。
16、灰渣可综合利用，可作为制作水泥、熟料或提取化工产品原料。
17、炉膛内低温度梯度工况的设计，配以二次风以及炉膛出口卡曼涡阶原理的运用，使锅炉任何工况下的烟气林格曼黑度都小于1。
18、与任何其它结构形式的锅炉相比，该系列产品有最大的锅内水循环自然动力。因此，锅炉在运行中有很高的传热效率和运行安全稳定性，在压火期间有很好的自我保护功能。
二、内循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉运行的经济性能对比分析
1、下面以20T/h、1.25MPa的锅炉为例对循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉运行的经济性能进行分析
煤炭资源背景状况
适合于循环流化床锅炉燃用的当地劣质煤到货价350元/吨，发热值3000kcal/kg。
基础数据
⑴ 单台层燃炉排锅炉（链条锅炉或往复炉排锅炉）电耗：
⑵ 单台循环流化床锅炉电耗：
除渣考虑采用水力方式（含除尘），用电量18.5 kw
辅助电耗按每天20 kw计（辅助电耗中包括照明、装灰、清灰）
2、单台锅炉煤耗及费用 循环床锅炉热效率按86%计算，层燃炉热效率按65%计算，按24小时/天连续运行，年平均运行时间按300天计算。
3、单台炉电耗及费用（电费按每千瓦时0.8元计）：
A、层燃炉排锅炉（链条炉排锅炉或往复炉排锅炉）：
B、循环流化床锅炉：
4、供热成本：
⑴ A、单台层燃炉排锅炉年运行成本：1720+103.68=1823.68万元/年
B、单台循环流化床锅炉年运行成本：1300+154.944=1454.944万元/年
C、除渣除尘能耗（按12小时/天间断运行）：
D、辅助电耗（按12小时/天间断使用）：
E、单台锅炉运行人员工资按每年20万元计。
⑵ 单台层燃炉排锅炉年运行总费用：
单台循环流化床锅炉年运行总费用：
⑶ 单台炉年总产汽量：20×24×300=144000吨/年
层燃炉排锅炉直接成本：18547680÷144000=128.8元/吨蒸汽
循环流化床锅炉直接成本：14860320÷144000=103.2元/吨蒸汽
三、两种形式锅炉连续稳定运行实际出力效益比较
实际运行中测得，循环流化床锅炉可以达到额定设计出力满负荷和超负荷状态下长期稳定运行，层燃炉排锅炉只能维持在额定设计出力的70%-80%长期稳定运行。即传统定义上的经济运行负荷。层燃炉排锅炉要想维持锅炉的高负荷或满负荷运行状态，几乎是不可能的，这方面与前者相比有明显的不足和差距。而由此引发的两种炉型的蒸汽出力差异达：
按直接成本计算，20t/h、1.25MPa层燃炉排锅炉每年实际出力潜亏为：128.8×28800=370.944万元至128.8×43200=556.416万元
也就是，选用层燃炉排锅炉时，采用提负荷方式补偿出力不足所需的费用为370.944至556.416万元。
四、分析结论
若采用循环流化床锅炉与采用层燃炉排锅炉相比，因循环流化床锅炉出力运行稳定，热效率高，可比层燃炉排锅炉
年节省运行成本：1854.768万元-1486.032万元=368.736万元
年节省耗煤量：49166吨-37160吨=12006吨。
而采用层燃炉排锅炉时，由于层燃炉排锅炉出力不足需补偿的运行成本达370.944至556.416万元。
此外，循环流化床锅炉可确保8年的大修周期，每个大修周期检修费用不超过40万元，不需更换或大修锅炉炉排，大修成本远远低于层燃炉排锅炉。由此可见，循环流化床锅炉与层燃炉排锅炉相比，具有明显的性能优势和节能减排效益优势。