淺談能源結構調整中循環流化床燃燒技術的重要性

焦春然（天津天鐵煉焦化工有限公司,天津　300163）

淺談能源結構調整中循環流化床燃燒技術的重要性

焦春然
（天津天鐵煉焦化工有限公司,天津300163）

循環流化床鍋爐是一種低污染、高效率的節能設備，在工業生產中有著廣泛的應用，它對改善環境、促進可持續工業的發展、充分利用能源、提升機械制造業技術水平有著重要的意義。本文著重介紹循環流化床鍋爐的發展歷程，應用現狀和在環保節能方面的優勢。

循環流化床，鍋爐，環保，爐渣利用

0　前言

社會的進步,人們生活水平的提高,經濟全球化進程的加快,節能環保越來越成為全人類共同面臨的問題。由于我國“富煤、貧油、少氣”的先天能源結構決定了煤炭作為我國的一次能源在未來仍會持續很長時間。又由于人均資源占有量比較少，如何有效合理的利用能源，就成為我國首要解決的問題。燃煤鍋爐是目前工業中常用的供暖或者供汽設備，在北方地區使用十分普遍。傳統鍋爐普遍存在熱效率低，污染嚴重，爐渣利用率低等問題。作為當今世界上商業應用最成功的潔凈煤燃燒技術之一，循環流化床燃燒技術能有效的解決這一問題。拼產量，將速度的時代已經過去，綜合效益的提高才是真正的可持續發展道路。

1　國外循環流化床燃燒技術的發展歷程和現狀

循環流化床（CFB）鍋爐是一種新型煤燃燒技術。在短短的三十年間，流化床技術得到了飛速發展，由最初的鼓泡流化床發展到了循環流化床，其應用也有小型鍋爐發展到容量與煤粉爐大體相當的大型電站鍋爐。

自從1979年，芬蘭奧斯龍公司研制出世界第一臺循環流化床鍋爐的商用級，20t/h的蒸發量，并在Pihlava成功投運開始。30多年來，CFB燃燒技術在國外發展迅速,到目前為止，國外已投運的商用電站級CFB鍋爐其容量大于200MW的已經有20多臺。美國已經將CFB鍋爐的檢驗、安全規程列入ASME標準，標志著該項技術已基本成熟。

2009年，世界第一臺超臨界460MWCFB鍋爐被美國福斯特惠勒（FW）公司成功開發，并在波蘭Lagisza電站投入商業應用[49]。據英國貿工部預計，到2020年，全球的燃煤CFB鍋爐將達到近150000MW的容量。

2　國內循環流化床燃燒技術的發展歷程和現狀

相對于發達國家，我國的CFB鍋爐技術的研究和應用起步較晚，但由于我國特殊的能源國情，使得該項技術自進入我國便得到非常大的重視，因此發展非常迅速。自20世紀九十年代，我國首臺50MWCFB鍋爐成功投運以來，在短短20年間，我國CFB鍋爐已完成從高壓、超高壓、亞臨界300MW到超臨界600MW的跨越式發展，從引進國外先進技術到完全自主創新。就在2013年4月14日，東鍋完全自主知識產權的600MWCFB鍋爐，也是世界上首臺600MW超臨界CFB鍋爐在四川白馬順利通過168小時滿負荷運行，這標志著我國大容量、高參數流化床燃燒技術已然從以前的靠引進國外技術跨越到現今的走在世界前列了。

3　技術優勢

3.1燃燒效率高

CFB鍋爐在燃燒高品質煤時，其燃燒效率可以媲美煤粉爐，達到97-99%，并且爐膛截面熱負荷高達3～5MW/m2，與煤粉爐相當且為鼓泡床鍋爐、層燃鍋爐的數倍。

3.2燃料適應性廣

CFB鍋爐不僅可以燃燒普通常見煤種，如煙煤、褐煤、無煙煤，還可以燃燒低熱值、高灰分的泥煤、石煤、煤矸石、油頁巖、石油焦、生活垃圾以及生物質燃料等，這一優點對對充分利用劣質燃料具有總大意義。

3.3環保指標優越

循環流化床鍋爐正常運行時床溫控制在850℃～950℃，同時根據燃煤特性以一定的Ca/S向爐內加入石灰石粉作為脫硫劑，在燃燒的過程中脫去燃燒生成的SO2，而石灰石粉在850℃～950℃范圍內脫硫效率最高，所以循環流化床鍋爐采用850℃～950℃燃燒溫度可以達到較高的脫硫效率,脫硫率一般可達80%～95%，燃燒率比煤粉爐約高5%。同時循環流化床在850℃～950℃燃燒溫度下能有效地抑制熱反應型NOx的生成，再加上采用了分級燃燒方式送入二次風，又有效地控制了燃料型NOx的生成。NOx的排放一般在200mg/Nm3以下。

循環流化床潔凈煤燃燒技術的污染控制成本是目前其它技術無法匹敵的，是已經為世界各國公認的較為成熟而最有前途的潔凈煤燃燒技術。

3.4負荷調節范圍大、調峰性能好

CFB鍋爐可以通過調節爐膛內的灰濃度，以及外循環灰量來調節鍋爐負荷（CFB鍋爐最低能在滿負荷的1/3左右穩定運行），能滿足調峰機組的要求，特別適合川渝地區，由于水電占電網的比例較高，對火電機組的調峰能力要求也高。

3.5 燃料制備系統簡單、經濟

由于CFB鍋爐對燃料的要求遠低于煤粉爐，入爐煤的粒徑為8mm以下，因此對燃料制備系統的要求不高，不僅能延長燃料制備系統的壽命，同時也能提高其經濟性。

3.6灰渣綜合利用性好

（1）灰渣的物理特性。研究表明粒度分布均勻時,易形成松散結構,當受到動載荷時,容易造成工程破壞,表面淪陷。而像循環流化床鍋爐這樣寬篩分的灰渣,顆粒大小混雜,易形成緊密結構,是建筑工程上的理想結構。

（2）灰渣的化學特性。灰渣的化學特性包括化學組成和礦物組成等。由于灰渣中存在大量的CaO和CaSO4及SiO2,因而具有一定的自硬性能,而且向灰渣中加水時容易發生如下化學反應:CaO+H2O―→Ca(OH)2因此,循環流化床灰渣一般呈堿性,其PH值在11.5～12.5之間。

（3）綜合利用性。灰渣排出溫度約800℃，可利用其余熱加熱水。與粘土混合燒焙，可以大幅度節約燃料成本。農業中灰渣也有很豐富的用途：可利用灰渣中殘留的石灰中和酸性土壤。制成硅肥可很好的治療農作物因倒伏造成的減產。同時灰渣也是很好的環保原料：灰渣燒結磚，與普通磚相比，強度相同重量約輕20%，

（4）導熱系數小，不易風裂，易于干燥，是國家環保技術策略手推的煤粉綜合利用項目，前景廣闊。另外，通過應用單位，技術及質量監督部門的鑒定，“清潔土”、“人行道磚”已具備商業生產的必備條件。

[1]程樂鳴,周興龍等.大型流化床鍋爐的發展[A].浙江大學,2008. [2]高廷源.循環流化床鍋爐脫硫灰渣特性及綜合利用研究[D].四川大學,2004.

焦春然（1984-），男，天津人，本科，助理工程師。