循环流化床锅炉技术的现状及发展前景

薛建宏，卢 威，陆 遒（兖煤菏泽赵楼综合利用电厂，山东 菏泽 274705）



循环流化床锅炉技术的现状及发展前景

薛建宏，卢 威，陆 遒
（兖煤菏泽赵楼综合利用电厂，山东 菏泽 274705）

摘 要：循环流化床锅炉技术具有较强的燃料适应性和负荷调节能力，同时又有非常高的燃烧效率和极低污染控制成本，在实践中得到广泛应用。本文主要阐述了流化床燃烧技术的概念和流化床锅炉技术的特点及现状，并分析了循环流化床锅炉技术的发展前景。

关键词：循环流化床；锅炉技术；发展现状

1　概念阐述

流化床燃烧技术是一种固体燃料颗粒在炉床内经气体硫化后再进行燃烧的一种技术。当气流经过固体燃料颗粒床层时，如气流的流动曳力与固体燃料颗粒所受的浮力等于颗粒重力时，固体颗粒会出现悬浮现象。若进一步加大气流速度则会使颗粒层的高度不断增加，加快颗粒运动速度，出现沸腾现象，这时固体床料已被流态化，固体颗粒在该状态下燃烧称为流化燃烧。当气流速度较低时，在稀相区会出现高浓度的颗粒，造成炉膛出口处烟气的物料浓度过高，需要利用分离器进行物料捕集再通过回料装置送到炉膛。物料在炉膛、分离器、回料器之间进行反复循环的燃烧，即循环流化床燃烧技术。

2　流化床锅炉技术的发展现状和特点

2.1循环流化床锅炉技术的发展现状

从1960年我国在第一次应用流化床锅炉技术开始，经过50多年的发展我国流化床锅炉技术发展突飞猛进。其发展过程主要经历了旧锅炉改造、新型锅炉开发、循环流化床锅炉的研制等三个阶段。刚应用流化床锅炉阶段由于经济条件的不足，所选用的燃料质量较差，在第一阶段的改造主要针对一些工厂所用的块状锅炉及链条锅炉进行改造，形成了鼓泡流化床锅炉。鼓泡流化床锅炉在实际的应用中弊端很多，最主要的弊端是煤炭燃烧利用率极低，且燃烧过程中会产生碳含量超标的飞灰，对生态环境造成了严重的危害。

第二阶段改造是在鼓泡流化床基础上进行升级，使得鼓泡流化床热效率提升了25%～30%，继而研发出新型锅炉褐煤流化床锅炉，进一步将热效率提升至80%以上。第三阶段主要是创新研制新型循环流化床锅炉，主要结合第一阶段和第二阶段两种锅炉的联合应用，这样中应用方式可以有效减低飞灰中的碳含量起到净化空气的目的，经过相关科研人员的不断改进研究，目前一些大型循环流化床锅炉被广泛应用到锅炉厂中，可以看出循环床锅炉技术的应用前景极为广泛。

2.2流化床锅炉技术的特点

2.2.1燃料的实用性较广

循环流化床锅炉采用的是循环燃烧技术，在锅炉炉膛中存有大量受炽热固体颗粒形成的床料，热容量相当大，而新加入的燃料所占比重仅是整个循环床料的5%-7%左右，新燃料加入后会随着循环迅速的被加热到着火温度达到燃烧释放热量。煤质变化对锅炉燃烧及带负荷影响较小，有助于电网的安全运行。

2.2.2燃料的应用效率较高

新型循环流化床锅炉热效率可达87%以上，能够在运行变化范围内保持较高的燃烧效率。循环硫化床锅炉使得进入炉膛内的固体燃料颗粒得以均匀充分的燃烧，对未燃烧尽的燃料颗粒会通过分离器和回料装置返回炉膛内进行燃烧，这大大降低了机械不完全燃烧造成的损失。多次燃烧的方式保证燃料充分燃尽，提高燃烧效率。

2.2.3污染物的排放量较少

基于循环流化床锅炉的低温燃烧特性，有效降低了烟气中SO2的排放量，提高了脱硫效率。其中采用石灰石脱硫与煤粉炉烟气干湿法脱硫相比效果要好，还能节约脱硫成本和运行费用，循环流化床低温燃烧的性质可有效控制NOx的生产，降低对CO、HCI、HF等污染物的排放。

2.2.4循环流化床锅炉调节能力较强

炉膛内大料炽热的床料使循环流化床锅炉具有良好的负荷调节能力，在25%负荷下仍能稳定燃烧，受截面风速高、易控制吸热等特点，循环流化床锅炉也具有较高的负荷调节速率，每分钟可达4%，而且当压火12小时后重新启动则在1小时内达到满负荷状态。

3　循环流化床锅炉技术的发展前景

3.1超临界大型化发展

循环流化床超临界的发展方向与其独特的燃烧特点有密切的关系，循环流化床锅炉煤粉热量比常规循环流化床锅炉煤粉热量要低，因此，在这种情况之下，对水冷壁的要求就相对较高。在循环流化床锅炉的使用过程中，其所产生的固体传热系数与锅炉温度及固定浓度之间都呈反比的关系，即固体传热系数随锅炉温度或固定浓度的降低变得越来越高，然而这种关系可以对水冷壁的温度起到一定的调节和控制作用，有利于确保流化床锅炉的使用效果，推动超临界大型化流化床锅炉的发展。

3.2深度脱硝与脱硫

周所周知，循环流化床锅炉具有空气分级供给燃烧及低温燃烧的特性，该特性有助于氧氮化物的形成，相对于同期的一些锅炉可以降低氮氧含量的浓度，使得NO浓度低于300mg/m3.，随着国家对锅炉污染物排放标准的要求逐渐提高，因此锅炉深度脱硝是循环流化床的重点发展方向.CFB锅炉在我国分布很广，虽然CFB锅炉数量众多但是脱硫技术却不以为然。在日益严峻的环境污染下锅炉技术的重点研发方向是解决煤炭的深度脱硫问题，根据我国公布的电厂污染排放相关标准对SO2的排放标准降低到400mg/m3，为解决污染排放问题通过在循环流化床中添加石灰石进行脱硫，该方式比传统湿脱硫方式相比效果更好。但这种方法需要对灰渣进行处理，在实际应用中降低竞争力，使得对循环流化床锅炉进行深度脱硫成为主要发展目标。

3.3综合利用能源

能源综合利用是未来循环流化床锅炉技术发展的另一重要方向。主要有三点：一是以循环流化床锅炉技术为平台对一些低级能源做整合及优化利用，二是使循环流化床锅炉与其他原料及能源进行加工整合提高能源高效利用，三是对大型循环流化床锅炉燃烧后产生的灰渣进行加工利用，这是循环流化床锅炉技术发展过程中的难点问题，主要是因为采用石灰石脱硫技术不仅增加了灰渣的数量，还使得它与其他物质化学性质存在差异，难以利用常规的方法对于灰渣做统一处理。如何研究出适合循环流化床锅炉脱硫灰渣的处理方式成为目前国内外循环流化床锅炉技术研究的热点问题。

参考文献：

［1］李云飞.循环流化床锅炉技术的现状及发展前景［J］.民营科技，2015（12）.

［2］王嘉.大型循环流化床锅炉技术发展现状及展望［J］.建筑工程技术与设计，2015（07）.

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

作者简介：薛建宏（1981-），男，河南许昌人，助理工程师，研究方向：循环流化床锅炉燃烧。