循環流化床鍋爐和煤粉爐對比研究

大屯煤電公司發電廠 劉劍銳

循環流化床鍋爐和煤粉爐對比研究

大屯煤電公司發電廠 劉劍銳

隨著國家最新環境評價標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223–2011）的實施和煤粉爐技術的飛速發展，雖然循環流化床的優勢正在逐漸消失，但是與煤粉爐技術相比，循環流化床技術仍然具有一定的優勢。本文，筆者從燃料適應性、脫硫能力、氮氧化物（NOx）排放量、負荷調節范圍 、灰渣綜合利用情況等方面對循環流化床鍋爐和煤粉灰鍋爐進行對比分析，以期為同行有所參考。

一、燃料適應性方面

在我國，褐煤約占總儲量的12.76%，但是由于褐煤具有水分大、孔隙大、密度小、揮發分高、不黏結，一般發熱量較低，灰熔點低，灰中含氧化鈣較多等特點，使它曾經無法滿足煤粉爐對燃煤的要求，只能適應循環流化床等爐種。但隨著塔式爐型煤粉爐的出現，褐煤也可以被煤粉爐使用，這在一定程度上抵消了循環流化床的優勢。塔式爐型之所以能燃用褐煤，有以下幾個原因。

1.對于燃用具有灰熔點低、灰中含氧化鈣較多的褐煤，選取較低的燃燒溫度是必須的，這就要求在同等負荷條件下，加大燃料量。塔式布置爐型可以采用相對較大爐膛斷面，同時也可以采取較低的屏底煙氣溫度，正好可以滿足褐煤的使用要求。

2.對于水分大的褐煤，由于風扇式磨煤機可以在熱風入口管道內對煤進行預熱，所以煤的干燥條件好，可以磨水分較大的煤。但風扇式磨煤機既是磨煤機又是排粉機，再加上風扇本身較強的通風能力；因此，風扇式磨煤機主要用于直吹式給粉系統。由于循環流化床鍋爐的給粉系統為雙煙道爐型，布置起來十分困難；而在塔式爐型中布置卻十分容易。

3.由于風扇式磨煤機磨出的煤粉均勻性差，且褐煤的水分大，使煤粉的細度較粗，在此情況下，就要求爐型要有較高的燃盡率；而塔式爐型煤粉爐則具有這個能力。

二、脫硫能力

爐內脫硫曾經是循環流化床鍋爐的一大優勢，當鈣硫比為1.5 ～ 2.0時，脫硫效率可達85% ～ 90%，然而隨著國家對環保的重視，這一脫硫效率已經不能滿足環保的要求。根據最新的環境評價標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223–2011），二氧化硫排放濃度限值為100 mg/Nm3，循環流化床鍋爐的脫硫效率要求達到96.5%以上才能滿足上述要求，但光靠爐內脫硫已不能滿足，必須加裝爐外脫硫。如果同時安裝有爐內和爐外2套脫硫系統，則無論從系統、運行、管理及投資方面來說，都是不合適的。這這一方面，兩種類型的鍋爐均無優勢可言。

三、氮氧化物（NOx）排放量方面

循環流化床鍋爐可以實現低氮燃燒。循環流化床燃燒溫度為800 ～ 900℃，遠低于NOx的熱力型生成溫度，故NOx形成僅來源于燃料中的氮，生成的NOx不超過200 mg/Nm3。超臨界煤粉爐采用低NOx旋轉燃燒器，分級送風燃燒，可以大大減少NOx的排放量；對揮發性較高的煤質，NOx可控制在350 mg/Nm3以內。根據最新的環境評估標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223–2011），燃煤鍋爐氮氧化物排放濃度限值為100 mg/Nm3，而循環流化床爐的低溫燃燒NOx排放已不能滿足環保要求。因此，無論是循環流化床爐還是煤粉爐，都必須安裝脫硝設備。兩種鍋爐在這一方面也均無優勢。

四、負荷調節范圍

由于循環流化床鍋爐爐內有大量的高溫床料，物料的溫度允許范圍為800 ～ 960℃，且可以在一定程度上控制外循環的物料量，其負荷調節范圍一般為30% ～ 110%，要比煤粉爐寬很多。而煤粉鍋爐的負荷調節范圍通常在70% ～ 110%，若在低負荷時要維持穩定燃燒，需投油槍進行助燃。

隨著四角切圓燃燒技術的出現，煤粉爐負荷調節范圍得到了很大的提高。由于采用四角切圓燃燒技術的鍋爐各角著火燃燒相互支持，相互作用，在爐內形成一個完整的火球，具有良好的著火燃燒條件，因此具有較強的低負荷適應能力。鍋爐設計低負荷比較低，煤粉鍋爐無油助燃穩定運行最低負荷為40%。從而使煤粉爐的負荷調節范圍擴寬到了40% ～ 110%。與煤粉鍋爐相比，循環流化床鍋爐具有些許優勢。

五、灰渣綜合利用方面

循環流化床燃燒過程屬于低溫燃燒，同時爐內優良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含炭量低（含炭量小于1%），屬于低溫燒透，易于實現灰渣的綜合利用。如，灰渣可以用作水泥摻和料或建筑材料，而且對灰渣的利用隨著對粉煤的綜合利用已取得了很好的成績。在一些粉煤灰綜合利用較好的國家，如荷蘭、意大利、丹麥等，利用率已超過90%。粉煤灰的綜合利用主要表現在以下幾個方面。

1.用作水泥原材料。粉煤灰是一種火山灰混合料，具有一定的活性，可做水泥原材料。

2.用作水泥混凝土和沙漿的原材料。粉煤灰是混凝土建筑構件的有效材料，這是因為粉煤灰可以代替一部分水泥，并且還可以減少骨料用量，并將特定骨料和水泥結合，組成合理的顆粒級配，從而使混凝土構件實現其設計所要求的機械力學性能。

3.用作筑路原材料。隨著經濟的發展和交通運輸量的迅速增長，高等級公路的建設也在快速發展。由于高等級公路是全封閉、全立交式的，同時為了減少引橋坡度，都要提高道路標高，需要填筑高路基。用粉煤灰代替土石填筑高路基是大量利用粉煤灰的重要途徑。