循環流化床鍋爐的發展前景與目前存在的問題

劉侃

【摘 ?要】循環流化床燃燒鍋爐是近年來發展起來的一種新型鍋爐。由于它具有氧化氮排放量低、脫硫效果好、負荷調節性能好、燃用劣質煤等一系列優點，所以近年來在國內外得到了迅速發展。本文闡述了循環流化床鍋爐的特點、問題及其發展前景。

【關鍵詞】循環流化床鍋爐;特點;發展前景

隨著技術的不斷進步，燃煤發電向著高效率、低污染的方向發展，以滿足人類社會對能源和環境的要求。而循環流化床鍋爐是一種高效、清潔的燃燒設備。因此，循環硫化鍋爐在電力事業發展中具有很強的現實意義。

一、循環流化床鍋爐概述

循環流化床鍋爐是一種新型的燃用固體燃料鍋爐，物料在爐膛內不斷聚焦、沉降、吹散、上升又再積聚，使循環床中氣體與固體粒子間發生劇烈的熱量和質量的交換，形成爐內的循環。同時氣流對固體顆粒的夾帶作用較大，使大量未燃盡的固體物料（包括部分未完全反應的固硫劑顆粒）隨煙氣一起離開爐膛，被煙氣氣流帶出爐膛的大部分物料顆粒經過旋風分離器分離出來，經回料裝置送回爐膛，以維持爐內床料總量不變的連續工作狀態，加大可燃物燃燒深度和固硫劑的利用率，從而形成爐外物料循環系統。

此外，循環流化床鍋爐燃燒所需的一次風和二次風分別從爐膛的底部和側墻送入，燃料的燃燒主要在爐膛中完成，爐膛四周布置有水冷壁用于吸收燃燒所產生的部分熱量。由氣流帶出爐膛的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過返料裝置送回爐膛。

二、循環流化床鍋爐的特點

1、燃料適應性廣。這是循環流化床鍋爐的主要優點之一。在循環流化床鍋爐中按重量計，燃料僅占床料的1～3%，其余是不可燃的固體顆粒。因此，加到床中的新鮮煤顆粒被相當于一個“大蓄熱池”的灼熱灰渣顆粒所包圍。由于床內混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實際上起到了無窮的“理想拱”的作用，把煤料加熱到著火溫度而開始燃燒。在這個加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，因而對床層溫度影響小，而煤顆粒的燃燒，又釋放出熱量，從而使床層保持一定的溫度水平，這也是流化床一般著火沒有困難，且煤種適應性廣的原因所在。

2、負荷調節性能好。循環流化床鍋爐在運行過程中的負荷可調節，其調節的范圍基本可控制在100%～30%間，當鍋爐的燃燒負荷處于30%時，不需投油助燃，鍋爐中燃料的燃燒十分穩定。由于循環流化床鍋爐具有該優點，所以可用于電網供能，為電網提供充足且穩定的能量。

3、環保性能好。循環流化床鍋爐運行過程中的床層溫度一般控制在850℃～950℃間。根據燃煤的特性可在鍋爐中加入石灰石作為脫硫劑，可以在燃燒過程中脫去燃料燃燒生成的部分二氧化硫。同時，循環流化床鍋爐的運行溫度維持在850℃～950℃間，能有效抑制熱反應型NOx的生成。另外，采用分級燃燒的方式送入二次風，也可以有效控制NOx的生成，因此，循環流化床鍋爐是一種比較潔凈的燃燒技術。

三、循化流化床鍋爐存在的問題

1、磨損問題：因循環流化床鍋爐燃料粒徑大且爐膛內物料濃度高，因此受熱面磨損問題是當前影響循環流化床鍋爐穩定運行的主要問題。磨損在氣固分離器入口弧面部位最為嚴重，因該處直接受爐膛出來的煙氣沖刷，若該部位爐襯施工質量不佳，可能因磨損導致爆管事故。

2、廠用電量大：因爐床部位布風裝置及床層的送風阻力遠大于煤粉爐和鏈條爐，且增設的氣固分離器也對煙氣系統存在阻力，因此循化流化床鍋爐需設置功率更強的一次風機和引風機，因而廠用電量大。

3、飛灰含碳量高：雖然循環流化床低渣含碳量低，但飛灰含碳量相對高。

4、局部爐襯易損：循環流化床鍋爐回料器區域因未設置吸熱面，因而爐襯結構相對復雜，多層爐襯結構在機組多次啟停后易發生保溫層侵蝕現象。

四、循環流化床鍋爐研制中的重要問題

1、大型化問題。大型化是循環流化床鍋爐的發展趨勢，也是它的生命力所在。目前，我國對循環流化床鍋爐大型化的努力不夠成功，這是因許多性能和結構問題沒有很好地解決，同時較低的燃燒效率使大型循環流化床鍋爐的研制失去了動力。大型化不是一個孤立的問題，實際上是循環流化床技術問題的總和，所以，不必要在大型化問題上急于求成，只有真正解決了目前存在的技術問題，大型循環流化床鍋爐的研制才能成為可能。

2、爐內脫硫。床內加鈣固硫是循環流化床鍋爐的優點之一，對高硫煤而言，這一點尤為重要。近年來，我國為此做過一些實驗室規模的試驗研究，甚至做過一些工業性試驗，但在已投運的循環流化床鍋爐中沒有正式使用過。脫硫系統的設計是一個比較復雜的問題，它不僅包括脫硫劑的破碎、給料等硬件設計，而且需考慮加入脫硫劑對燃燒的傳熱影響。但脫硫系統設計是循環流化床鍋爐設計不可分割的一部分，只有真正解決脫硫系統設計問題，循環流化床鍋爐才能在高硫煤燃燒領域確定其不可動搖的地位。

3、外置式熱交換器與回料閥。外置式熱交換器不但可回收灰渣物理熱，而且可對負荷及床溫進行快速控制和調節，是循環流化床鍋爐的重要設備。但我國的循環流化床鍋爐沒有配備外置式熱交換器，這是因對外置式熱交換器的設計原則和結構特性沒有完全掌握，并且外置式熱交換器對回料閥的要求高，而我國的物料回送裝置不完善，無法隨參數變化完成對循環灰量的調節，有時甚至出現堵灰的現象。由于外置式熱交換器對完善循環流化床鍋爐的性能十分重要，所以必須將外置式熱交換器和回料閥的設計列入循環流化床鍋爐的研究中，并予以充分重視。

4、分離器問題。分離器是循環流化床鍋爐的關鍵設備，循環流化床鍋爐所要求達到的一系列技術參數，如循環倍率、燃燒效率、燃料適應性等，都必須通過分離器的穩定高效運行來實現。可以說，分離器的技術水平很大程度上決定了循環床鍋爐的水平。

目前我國的循環流化床鍋爐中使用的分離器種類較多，有各種撞擊式分離器、平面流化分離器和百葉窗式分離器，甚至有一些系統非常復雜的兩級式或多級式分離器。但這些分離器也都不能很好地解決磨損問題，并且大部分的分離器效率較低。分離效率直接影響循環流化床鍋爐的燃燒效率，而燃燒效率低是目前制約循環流化床鍋爐發展的重要因素。因此，有必要重視循環流化床鍋爐使用的分離器問題。

五、循環流化床鍋爐的發展前景

循環流化床鍋爐的燃燒方式是一種高效、清潔的燃燒方式，它在燃燒過程中集脫硫脫硝于一體，且操作簡單、經濟性好，所以，從戰略角度上講，隨著全社會對環境問題的日益重視，循環流化床鍋爐必然會得到很大的發展，在不久的將來，大型循環流化床鍋爐將會參與到大型電站鍋爐競爭的行列中。同時，在現階段，循環流化床鍋爐存在的問題還很多。因此，必須有一個清醒的認識，在對待循環流化床鍋爐的問題上不能盲目樂觀，認為前景一片光明，也不能因運行中發生較多的問題而一概否定，對運行發生的問題應仔細分析，找出原因，并進行認真研究，逐個加以解決。只有這樣，循環流化床技術才能健康發展。相信經過不懈的努力，能研制出適合我國煤資源特點的新一代高效低污染循環流化床鍋爐。

六、結語

我國是一個以煤炭為主要能源資源的國家，煤炭資源雖作為主要能源資源為世界的經濟做出了巨大貢獻，但由于煤炭在生產和利用過程中產生大量的空氣污染物，而這些污染物是導致目前全球性的四大公害，因此清潔高效的利用煤炭資源是今后的主要發展方向。而循環流化床鍋爐就是在近年來快速發展起來的一種清潔燃燒技術，由于其燃料適應性廣，而得到了快速推廣。

參考文獻：

[1]付萍.循環流化床鍋爐特點分析[J].鍋爐技術，2015（15）.

（作者單位：中海油大同煤制氣項目籌備組）