我國循環流化床鍋爐技術的現狀及發展前景

管雨荷（陜西延長石油（集團）煉化公司項目建設指揮部 延安 727406）

循環流化床鍋爐技術在目前已成為煤炭清潔燃燒的首選爐型。在煤炭燃燒中，具有燃料適應性廣、負荷調節范圍大、燃燒效率高、直接脫硫等優點。在我國，煤炭消耗總量的不斷增加給環境造成了巨大的壓力，為解決能源和環保之間的矛盾，發展循環流化床鍋爐技術很有必要。

一、循環流化床鍋爐技術的國內外發展現狀

1.循環流化床鍋爐技術的國內發展現狀

中國的流化床鍋爐技術始自上世紀60年代，至今已有50年的發展歷程，分為改造舊鍋爐、研制新鍋爐、發展循環流化床鍋爐三個階段。從上世紀60年代中期到70年代中期，流化床鍋爐技術主要是利用當地劣質的燃料，把其他工廠的快裝鍋爐和鏈條鍋爐改裝，這種鼓泡流化床鍋爐產生主要的問題是：煤炭的燃燒效率不高、產生的飛灰含碳量高、飛灰量大。第二階段是研制新鍋爐，通過研制出4、6、10、130/h的鼓泡流化床，將鍋爐的熱效率從50%提升至80%，褐煤流化床鍋爐甚至達到88%。第三階段是發展循環流化床鍋爐，將帶飛灰回燃的鼓泡流化床鍋爐和循環流化床鍋爐同時使用，開創了煤炭燃燒技術高效清潔的新階段。目前，經過科研攻關試驗的積累，在循環鍋爐流化床的使用技術上，我國擁有完整的知識產權。大型化以及超大型化的循環流化床鍋爐在我國各大鍋爐廠相繼投入使用[1]。

2.循環流化床鍋爐技術的國外發展現狀

國外的循環流化床分為兩類，主要區別在于是否帶有熱交換器。采用了高溫旋風分離器的被稱為是帶外部流化床熱交換器的循環流化床鍋爐技術，它具有三種爐型，分別是Lurgi型CFB鍋爐、FW型帶整體化流化床熱交換器的循環流化床鍋爐、ABBCE型具有Flextech技術生產性循環流化床鍋爐技術。而不帶外部流化床熱交換器的循環流化床技術也有三種代表性的爐型：BW型低溫多管旋風分離器循環流化床鍋爐、Circofluid型中溫分離器循環流化床鍋爐、Pyroflow型高溫旋風分離器循環流化床鍋爐[2]。

二、循環流化床鍋爐技術的發展前景

近十年，經過科研的不斷發展與創新，創造出下排氣旋風分離器循環流化床鍋爐、旋風扇和百葉窗兩級分離器循環流化床鍋爐、異型水冷分離器循環流化床鍋爐。我國循環流化床技術朝著超臨界大型化、深度脫硝和脫硫、防磨技術提高、綜合利用能源的方向發展。

1.超臨界大型化的發展方向

循環流化床超臨界的發展方向，與其自身固有的燃燒特性具有重要的聯系。常規的循環流化床鍋爐煤粉熱流往往高于循環流化床鍋爐，可降低對水冷壁的要求。在循環流化床鍋爐中，固體的傳熱系數和固體的濃度與爐中的溫度呈反比，有利于水冷壁的溫度控制。采用超臨界鍋爐和具有污染物排放少、運行效率高、煤炭損耗量低的優點[3]。

循環流化床鍋爐技術采用的是一級飛灰分離循環燃燒技術，鍋爐采用的系統較為簡單，易于采用大型化的生產技術。另外，不論是國內開發的下排旋風分離器和水冷異型分離器，還是國外開發的方型分離器，都能夠很好地和鍋爐本體融為一體，使大型化的機型得以實現。

2.深度脫硝和脫硫

循環流化床鍋爐具有空氣分級供給燃燒和低溫燃燒的特性，故而有利于氧氮化物的形成，與同期的鍋爐相比，能降低20%左右的氧氮含量，一氧化氮的濃度控制低于300mg/m3，隨著國家對其排放標準的進一步提高，對鍋爐進行深度脫硝是循環流化床鍋爐技術發展的趨勢。

盡管我國擁有世界上最多的CFB鍋爐數量，但是CFB鍋爐脫硫技術并不盡如人意。隨著環境問題的日益嚴峻，煤炭的深度脫硫成為今后鍋爐技術發展中亟待解決的問題。我國新公布的火電廠污染物排放標準中，將二氧化硫的排放標準降至400/m3，和傳統的濕化脫硫相比，在循環硫化床中添加石灰石的脫硫方式效果更好。但是，此種方式還需處理灰渣，在實際運用的過程中，總體的競爭力正在降低，因此，對CFB鍋爐進行深度脫硫是循環流化鍋爐發展的題中之義。

3.防磨損技術的提高

鍋爐在高溫中運行，且爐中是高速運動的高溫固體材料，因此熱沖擊對爐內受力面的磨損十分地嚴重。因此，研究鍋爐的防磨損技術對于延長設備的使用壽命意義重大。目前最有效的防磨方法是使用高性能的耐火材料，保證金屬的使用壽命，確保流化床的安全運行。

4.綜合利用能源

能源短缺是世界性的問題，因此，開展能源的綜合利用是今后循環流化床發展的另一個重要的方向。綜合利用能源包含的范圍較廣，主要表現在以下三個方面：

首先，利用循環流化床鍋爐技術對一些非高級的能源進行全面的整合利用。我國在這方面取得的成就較好，不僅開發出廢舊垃圾、泥質等低級能源的處理鍋爐，也開發出了石油焦煤、生物質的處理鍋爐，在實際運用中取得了成功經驗。

其次，利用其他原材料和能源與循環流化床鍋爐技術對其進行加工和綜合利用，在CFB技術中，這是一個重要的研究方向。

最后，對循環流化床鍋爐燃燒產生的灰渣進行綜合利用。就目前循環流化床鍋爐技術的發展而言，這是其發展的難點。一方面，在鍋爐內部添加石灰石進行脫硫，能夠產生良好的脫硫效果，另一方面，卻增加了灰渣的數量，又由于其化學形態和其他物質的化學性質具有差異，故而難以使用常規的方式對灰渣進行統一處理。因此，開發能夠解決硫化過程中產生的灰渣，是目前我國甚至是國外綜合探究循環流化床鍋爐技術發展的發展趨勢。

結語

循環流化床技術作為一種新型高效環保的燃燒技術，發展前景相當可觀，中國是其發展的最大市場。隨著人們環保意識的增強和電力工業的發展，循環流化床技術將在電力行業高效運行的進程中發揮重大的作用。

[1]盧嘯風.大型循環流化床鍋爐設備與運行．北京：中國電力出版社[J]．2010，6（13）：34-35．

[2]付萍．循環流化床鍋爐特性分析及其參數優化．河北：華北電力大學[J]．2011，7（15）：45-48．

[3]王耀昕.大型循環流化床鍋爐的發展趨勢．電站系統工程[J]．2012，23（2）：124-125．