循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

■吳 輝 ■南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司，江蘇 南京 210036

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的英文縮寫是CFB，興起于70年代初，是當(dāng)時新生的高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐運行時，燃料會隨著床料在鍋爐內(nèi)經(jīng)過多次循環(huán)，燃料有足夠的時間進(jìn)行燃燒，從而使飛灰的含碳量得以降低。燃用高熱值燃料、良好運行的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率可以達(dá)到98%～99%，也就是可以達(dá)到煤粉燃燒鍋爐的燃燒效率。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的物料投入量是可控制的，因此循環(huán)流化床鍋爐具有良好的調(diào)節(jié)負(fù)荷的性能以及低負(fù)荷運行性能，這樣不僅使調(diào)峰機組的要求得到滿足，更具有環(huán)境污染小的優(yōu)點，因此，此技術(shù)在電力、化工生產(chǎn)等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛［1］。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 鼓泡流化床鍋爐技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

鼓泡流化床(沸騰爐)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末，隨后，研究者們經(jīng)過堅持不懈的研究工作解決了很多難題，在摸索中總結(jié)出了許多經(jīng)驗。使鼓泡流化床鍋爐技術(shù)得到一定的發(fā)展。但是，在鼓泡流化床鍋爐的研究和產(chǎn)品開發(fā)中，研究者發(fā)現(xiàn)此項技術(shù)的燃料有局限性，只能用高灰燃料，如:煤矸石、油頁巖等，因此，鼓泡流化床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展受到了約束。

1.2 小型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

20世紀(jì)80年代初，國家科委發(fā)布了“煤的流化床燃燒技術(shù)研究”的課題，我國隨后就開展了循環(huán)流化床鍋爐的研究和產(chǎn)品開發(fā)。1984年，在中國科學(xué)院工程熱物理研究所中，一個熱功率2.8MW的循環(huán)流化床燃燒試驗裝置誕生了，這說明流化床燃燒技術(shù)實從冷態(tài)試驗研究和理論向熱態(tài)試驗研究達(dá)到一次大躍進(jìn)。80年代中期開始，大部分中小型鍋爐制造廠與研究院產(chǎn)生了合作關(guān)系，進(jìn)行著循環(huán)流化床鍋爐開發(fā)項目。截至90年代中期，已有近200臺75t/h以下容量的循環(huán)流化床鍋爐投入運行。這種小容量循環(huán)流化床鍋爐在使用過程中也暴露出不少問題，主要是出力不夠、磨損嚴(yán)重、主汽溫度低、配套輔機故障率高、自動化水平低等，雖然進(jìn)行了一系列的完善工作，解決了某些問題，使機組可用率得到了提高，但是小容量循環(huán)流化床鍋爐的總體技術(shù)水平還是沒有達(dá)到理想的效果，仍然有待完善［2］。

1.3 中等容量循環(huán)流化床的產(chǎn)生與發(fā)展

90年代中期，當(dāng)時我國的鍋爐制造公司陸續(xù)引進(jìn)了國外技術(shù)，220t/h循環(huán)流化床鍋爐投進(jìn)市場，這些機組的中等容量的循環(huán)流化床鍋爐使我國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)水平整體性的提高，使其在商業(yè)市場的競爭中獲得穩(wěn)定的地位。期間最突出的就是四川的白馬發(fā)電總廠高壩總電廠，該廠成功投運了410t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐在我國成功運行，對我國循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展具有重要意義，不僅表明了較大容量循環(huán)流化床鍋爐，也證明了循環(huán)流化床鍋爐在我國能適應(yīng)無煙煤的燃燒。90年代末期，我國對環(huán)境問題加強重視，電力工業(yè)大幅度調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，國家產(chǎn)業(yè)政策傾向于進(jìn)行大批老機組面臨技術(shù)改造，發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐，使循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展迎來一個轉(zhuǎn)折點，在國家政策的支持下，我國大型鍋爐制造廠進(jìn)行了600M超臨界CFB鍋爐的前期準(zhǔn)備，2009年1月7日，由西安熱工研究院和哈爾濱鍋爐廠開發(fā)研制的國產(chǎn)330 MW CFB鍋爐，在江西分宜發(fā)電廠通過168小時成功試運之后投入運行。

2 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的特點

增壓循環(huán)流化床、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、常壓循環(huán)流化床技術(shù)是國際上受到一致認(rèn)可的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。常壓循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)是國際上受到普遍認(rèn)可的成熟的商業(yè)化程度最好的技術(shù)，這種技術(shù)是一種新型清潔煤燃燒技術(shù)，是八十年代發(fā)展起來的，它在處理高硫煤和劣質(zhì)煤方面具有優(yōu)勢，可以滿足國家對嚴(yán)格的大氣排放的標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)流化床潔凈煤燃燒技術(shù)有很多優(yōu)點，如:燃料適應(yīng)性廣，不局限于煤矸石、油頁巖等高灰燃料，負(fù)荷具有調(diào)節(jié)性，調(diào)節(jié)幅度大，能達(dá)到環(huán)保指標(biāo)等［3］。

3 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展前景

迄今為止，循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)是商業(yè)化運行最好的清潔煤燃燒技術(shù)。目前全球煤炭的儲量正在不斷減少，全球?qū)Νh(huán)保的要求也隨之的逐漸升高，循環(huán)流化床的發(fā)展有了新的機遇。

(1)煤炭是我國重要的化工資源，但是大量的使用讓儲量逐漸減少，大型煤粉鍋爐的發(fā)展將逐步被限制。而循環(huán)流化床具有適廣性，適合各種燃料的燃燒，而且能為城市進(jìn)行垃圾處理，政府必然會大力支持，這將是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展中的優(yōu)勢。

(2)目前國內(nèi)的火電廠在國家環(huán)保局要求下，陸續(xù)大力發(fā)展脫硫項目。但受到煤粉鍋爐的限制，結(jié)構(gòu)不占優(yōu)勢，干法脫硫技術(shù)是無法進(jìn)行的，因此大部分是采用石灰石濕法脫硫，而濕法脫硫需要增加投入在增加煙道、吸收塔、增壓風(fēng)機、石灰石漿液系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、石灰石粉制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等脫硫設(shè)備上。相比而言，循環(huán)流化床鍋爐就少多了，循環(huán)硫化床采用的是爐內(nèi)噴鈣干法脫硫，而且可以實現(xiàn)脫硝，不用增加過多投資但效率得到提升，可以達(dá)到80%以上系統(tǒng)脫硫率。

(3)對于高灰分設(shè)備、高硫分設(shè)備或者低揮發(fā)分設(shè)備等其它燃燒設(shè)備難以進(jìn)行燃燒的燃料，循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)是占有優(yōu)勢的，對于低負(fù)荷要求較高的調(diào)峰電廠，循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)占有絕對優(yōu)勢的。我國研制的220/th、41oth/循環(huán)流化床鍋爐已投入運行，在國際上，這項技術(shù)已經(jīng)朝大型化方向發(fā)展，因此，循環(huán)流化床鍋爐在國際市場上具有頑強的生命力，對它的發(fā)展前景著重要的意義。

4 結(jié)束語

我國是一個人口大國，也是一個燃煤大國，然而煤的燃燒給我國帶來酸雨，粉塵超標(biāo)等諸多不利的影響，所以，目前急需解決的關(guān)于煤燃燒的問題就是開發(fā)一種清潔的燃煤裝置，循環(huán)流化床鍋爐就是一種清潔的燃煤裝置，是有效解決這類問題方法之一。因為循環(huán)流化床鍋爐具有燃料的適廣性、有較高的燃燒率、污染物的排放濃度點相對較低等優(yōu)點，因而循環(huán)流化床鍋爐的研究和開發(fā)在我國具有很好的發(fā)展前景，擁有很多發(fā)展機遇。我國對循環(huán)流化床鍋爐的研究和開發(fā)晚于國外，因此我國只有對研究開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)加大力度進(jìn)行開發(fā)，才能適應(yīng)目前的經(jīng)濟社會形勢。然而隨著社會逐漸地發(fā)展，多參數(shù)、大容量的鍋爐的需求量增加，這種鍋爐與一般的鍋爐相比具有更大的容量、更高的燃燒效率、更加緊湊的分離器、更好的布置方式，除此之外，還需要統(tǒng)一回送裝置、N2O生成率的較低、超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)研究等特點，因此，對于此項技術(shù)，我們的目的就是要在未來對此類爐型進(jìn)行更加優(yōu)化的開發(fā)與研究，在該項技術(shù)的的應(yīng)用中取其精華去其糟粕，揚長避短，使其自身的優(yōu)點得以發(fā)揮，保證鍋爐安全經(jīng)濟運行的同時保證清潔環(huán)保的目標(biāo)。

［1］駱仲泱，何宏舟，王勤輝，岑可法.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.動力工程，2004，06：761 －767.

［2］繆偉東.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展前景［J］.科技信息，2012，32：389 －390.

［3］蔡毅，程樂鳴，邱坤贊，夏云飛，王勤輝，方夢祥.循環(huán)流化床鍋爐專利現(xiàn)狀與趨勢分析［J］.能源工程，2013，01：1 －6.