循環流化床鍋爐技術的現狀及發展前景

薛建宏，盧 威，陸 遒（兗煤菏澤趙樓綜合利用電廠，山東 菏澤 274705）

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循環流化床鍋爐技術的現狀及發展前景

薛建宏，盧 威，陸 遒
（兗煤菏澤趙樓綜合利用電廠，山東 菏澤 274705）

摘 要：循環流化床鍋爐技術具有較強的燃料適應性和負荷調節能力，同時又有非常高的燃燒效率和極低污染控制成本，在實踐中得到廣泛應用。本文主要闡述了流化床燃燒技術的概念和流化床鍋爐技術的特點及現狀，并分析了循環流化床鍋爐技術的發展前景。

關鍵詞：循環流化床；鍋爐技術；發展現狀

1　概念闡述

流化床燃燒技術是一種固體燃料顆粒在爐床內經氣體硫化后再進行燃燒的一種技術。當氣流經過固體燃料顆粒床層時，如氣流的流動曳力與固體燃料顆粒所受的浮力等于顆粒重力時，固體顆粒會出現懸浮現象。若進一步加大氣流速度則會使顆粒層的高度不斷增加，加快顆粒運動速度，出現沸騰現象，這時固體床料已被流態化，固體顆粒在該狀態下燃燒稱為流化燃燒。當氣流速度較低時，在稀相區會出現高濃度的顆粒，造成爐膛出口處煙氣的物料濃度過高，需要利用分離器進行物料捕集再通過回料裝置送到爐膛。物料在爐膛、分離器、回料器之間進行反復循環的燃燒，即循環流化床燃燒技術。

2　流化床鍋爐技術的發展現狀和特點

2.1循環流化床鍋爐技術的發展現狀

從1960年我國在第一次應用流化床鍋爐技術開始，經過50多年的發展我國流化床鍋爐技術發展突飛猛進。其發展過程主要經歷了舊鍋爐改造、新型鍋爐開發、循環流化床鍋爐的研制等三個階段。剛應用流化床鍋爐階段由于經濟條件的不足，所選用的燃料質量較差，在第一階段的改造主要針對一些工廠所用的塊狀鍋爐及鏈條鍋爐進行改造，形成了鼓泡流化床鍋爐。鼓泡流化床鍋爐在實際的應用中弊端很多，最主要的弊端是煤炭燃燒利用率極低，且燃燒過程中會產生碳含量超標的飛灰，對生態環境造成了嚴重的危害。

第二階段改造是在鼓泡流化床基礎上進行升級，使得鼓泡流化床熱效率提升了25%～30%，繼而研發出新型鍋爐褐煤流化床鍋爐，進一步將熱效率提升至80%以上。第三階段主要是創新研制新型循環流化床鍋爐，主要結合第一階段和第二階段兩種鍋爐的聯合應用，這樣中應用方式可以有效減低飛灰中的碳含量起到凈化空氣的目的，經過相關科研人員的不斷改進研究，目前一些大型循環流化床鍋爐被廣泛應用到鍋爐廠中，可以看出循環床鍋爐技術的應用前景極為廣泛。

2.2流化床鍋爐技術的特點

2.2.1燃料的實用性較廣

循環流化床鍋爐采用的是循環燃燒技術，在鍋爐爐膛中存有大量受熾熱固體顆粒形成的床料，熱容量相當大，而新加入的燃料所占比重僅是整個循環床料的5%-7%左右，新燃料加入后會隨著循環迅速的被加熱到著火溫度達到燃燒釋放熱量。煤質變化對鍋爐燃燒及帶負荷影響較小，有助于電網的安全運行。

2.2.2燃料的應用效率較高

新型循環流化床鍋爐熱效率可達87%以上，能夠在運行變化范圍內保持較高的燃燒效率。循環硫化床鍋爐使得進入爐膛內的固體燃料顆粒得以均勻充分的燃燒，對未燃燒盡的燃料顆粒會通過分離器和回料裝置返回爐膛內進行燃燒，這大大降低了機械不完全燃燒造成的損失。多次燃燒的方式保證燃料充分燃盡，提高燃燒效率。

2.2.3污染物的排放量較少

基于循環流化床鍋爐的低溫燃燒特性，有效降低了煙氣中SO2的排放量，提高了脫硫效率。其中采用石灰石脫硫與煤粉爐煙氣干濕法脫硫相比效果要好，還能節約脫硫成本和運行費用，循環流化床低溫燃燒的性質可有效控制NOx的生產，降低對CO、HCI、HF等污染物的排放。

2.2.4循環流化床鍋爐調節能力較強

爐膛內大料熾熱的床料使循環流化床鍋爐具有良好的負荷調節能力，在25%負荷下仍能穩定燃燒，受截面風速高、易控制吸熱等特點，循環流化床鍋爐也具有較高的負荷調節速率，每分鐘可達4%，而且當壓火12小時后重新啟動則在1小時內達到滿負荷狀態。

3　循環流化床鍋爐技術的發展前景

3.1超臨界大型化發展

循環流化床超臨界的發展方向與其獨特的燃燒特點有密切的關系，循環流化床鍋爐煤粉熱量比常規循環流化床鍋爐煤粉熱量要低，因此，在這種情況之下，對水冷壁的要求就相對較高。在循環流化床鍋爐的使用過程中，其所產生的固體傳熱系數與鍋爐溫度及固定濃度之間都呈反比的關系，即固體傳熱系數隨鍋爐溫度或固定濃度的降低變得越來越高，然而這種關系可以對水冷壁的溫度起到一定的調節和控制作用，有利于確保流化床鍋爐的使用效果，推動超臨界大型化流化床鍋爐的發展。

3.2深度脫硝與脫硫

周所周知，循環流化床鍋爐具有空氣分級供給燃燒及低溫燃燒的特性，該特性有助于氧氮化物的形成，相對于同期的一些鍋爐可以降低氮氧含量的濃度，使得NO濃度低于300mg/m3.，隨著國家對鍋爐污染物排放標準的要求逐漸提高，因此鍋爐深度脫硝是循環流化床的重點發展方向.CFB鍋爐在我國分布很廣，雖然CFB鍋爐數量眾多但是脫硫技術卻不以為然。在日益嚴峻的環境污染下鍋爐技術的重點研發方向是解決煤炭的深度脫硫問題，根據我國公布的電廠污染排放相關標準對SO2的排放標準降低到400mg/m3，為解決污染排放問題通過在循環流化床中添加石灰石進行脫硫，該方式比傳統濕脫硫方式相比效果更好。但這種方法需要對灰渣進行處理，在實際應用中降低競爭力，使得對循環流化床鍋爐進行深度脫硫成為主要發展目標。

3.3綜合利用能源

能源綜合利用是未來循環流化床鍋爐技術發展的另一重要方向。主要有三點：一是以循環流化床鍋爐技術為平臺對一些低級能源做整合及優化利用，二是使循環流化床鍋爐與其他原料及能源進行加工整合提高能源高效利用，三是對大型循環流化床鍋爐燃燒后產生的灰渣進行加工利用，這是循環流化床鍋爐技術發展過程中的難點問題，主要是因為采用石灰石脫硫技術不僅增加了灰渣的數量，還使得它與其他物質化學性質存在差異，難以利用常規的方法對于灰渣做統一處理。如何研究出適合循環流化床鍋爐脫硫灰渣的處理方式成為目前國內外循環流化床鍋爐技術研究的熱點問題。

參考文獻：

［1］李云飛.循環流化床鍋爐技術的現狀及發展前景［J］.民營科技，2015（12）.

［2］王嘉.大型循環流化床鍋爐技術發展現狀及展望［J］.建筑工程技術與設計，2015（07）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.071

作者簡介：薛建宏（1981-），男，河南許昌人，助理工程師，研究方向：循環流化床鍋爐燃燒。