循环流化床锅炉技术瓶颈及前景分析

循环流化床锅炉技术瓶颈及前景分析

李强彬王洋洋

（济南锅炉集团有限公司）

摘要：文章中对世界范围内外循环流化床锅炉技术的当前发展状况进行了简要阐述，通过相关剖析对此项技术所要面临的新契机以及未来发展空间进行概括、归纳，结果发现其将来会沿着大型化、超临界、能源整体运用以及深化脱硫、脱硝的道路逐步前进。

关键词：循环流化床；发展；大型化

伴随科技的飞速进步,民众的环保节能意识持续提高，节能和环保是二十一世纪应不变的话题，而新型循环流化床技术的使用和推广正是对当前社会需要的积极响应。本技术指的是清洁煤燃烧方面,实现长久稳健发展策略的领先性技术之一。它具有节约能源、降低排放量、降污、干净燃烧和安全性高等众多优点，同时在调峰电厂需要满足高要求小负载、自备电厂要满足负载波动增大的情况下，此种燃烧工艺的使用不失为一种最好的选择。

一、循环流化床技术在国内的发展

1.1鼓泡流化床锅炉的研发

1960年后期，中国便正式开始了关于鼓泡流化床(也可称为沸腾炉)的相关研发与产品设计，在1970年到1980年左右，在对其的研发过程当中，相关专家克服了诸多疑难问题，探索出了很多可以值得参考的经验，并在完善此项工艺上有极大参考价值。然而，中国在这种锅炉上的研发，因为燃料种类（多为煤矸石等一些高灰性质燃料）受到限制较多，因此对该工艺的深入发展有了很大的制约。

1.2小型循环流化床锅炉的研发

1981年，我国科委传达“煤的流化床燃烧技术研讨”议题后，我国就开启了对此项技术的研发。并于1984年，我国热物理研究所创造出了热能功率可以达到2.8MW的小型试验设备，将其从相关理论与冷态实验研讨发展到了热态实验研讨的步骤中，并取得了重大进步。自从80年代中开始，许多中小型锅炉生产厂家就和各大研究院所相互配合，共同投入到了对其相关产品的研发中。一直到了90年代左右，我国已经投入到正式使用且容量低于75t/h的锅炉大约就有两百台。不过小容量锅炉也呈现出不少难以解决的问题，一般包括出力不够、主汽温度相对较低、磨损太大、缺乏自动化、匹配辅机存在很高的故障率等方面。利用“完善化工程”，克服了一部分问题，有效提升了机组的可用率，然而，此项技术容量低于75t/h，其整体技术水准依旧未达到预期标准。

1.3中等容量循环流化床的研发

到了90年代中，我国共有三个大型锅炉生产公司，即上海锅炉等，均在早期具备一定技术沉淀的条件下引入国外先进工艺并同国外进行配合制作出具有220t/h容量的循环流化床锅炉，并且在九十年代中后期正式投入运行。且此机组在正式投入运行后直接提高了中国在该项技术上的相关工艺水准，从而使得整个锅炉技术都得到了提升，同时使中等容量燃煤锅炉在激烈的市场竞争当中取得了一定的优势。特别是位于四川省的白马发电总厂所属分厂高坝总电厂在投入使用410t/h高温高压锅炉工艺后，对中国在此项技术上的进步起到了巨大推动作用，其一表明在中国运转容量相对偏大的锅炉技术完全可以，其二表明此项工艺能够燃烧只属于中国的无烟煤。

二、循环流化床锅炉的特征

目前，在世界各国中认可度比较高的洁净煤发电工艺重点涉及到了增压循环流化床（PF-BC）、整体煤气化联合循环（IGCC）与常压循环流化床（CFB）技术三种。在这三种工艺中，第三种发电技术是全球反响最佳、商业普及程度最高且已经发展成熟的一种工艺，此种技术为80年代左右开始逐步发展的一类新型洁净煤燃烧技术，其在处置高硫煤与劣质煤，甚至是符合非常严格的大气排放量与标准上，都有着非常好的发展前景。一般来说，其优势有下列几点：

1）燃料适应性广

因为此工艺所选用循环燃烧的方式，使用期间在其炉膛等密封式回路内会产生非常大的属于循环床料热容量，其中新添加的燃料依照重量比重来说在整体循环床料中只占到了5%～7%，添加后便会伴随循环的逐步进行快速加热至其着火点，从而进行燃烧并释放其内部热量，另外整个循环流程中因为颗粒会产生互相碰撞的情况，燃烧颗粒后会直接碎裂成更加微细的颗粒，这有助于燃料的充分燃烧。因此从一定程度上来讲该锅炉技术能使用所有能够成为燃料的类型，还能达到较高的燃烧效率。这里面甚至涵盖了具有高灰分、热值较低等特征的劣质燃料，比如泥煤、煤矿的煤矸石等类型与很难点燃与充分燃烧的低挥发性分燃料，诸如贫煤等各种类型均可燃烧。而由于煤质的改变对锅炉燃烧与带负荷来说几乎没有影响，对电网的安全稳定运转非常有利，从劣质煤资源的合理利用角度来说意义非常大。

2）负荷调节性能好，负荷调节幅度大

此锅炉在正常运转期间其荷载力调节范畴约是100%～30%之间，处于30%负载阶段便不用投油进行助燃操作，其燃烧情况也会非常稳定。此优势对电网调峰非常有利，同时在水电资源中电网能源的节约意义十分重要。

3）环保指标优越

循环流化床锅炉处于正常运转阶段其床温一般情况下需要严格把控在850℃～950℃，另外依据燃煤自身特征选用特定比例的Ca/S向炉内增添石灰石粉作为脱硫剂使用，燃烧期间脱去成功后将会经过燃烧产生SO2，石灰石粉于850℃～950℃范畴内可达到的脱硫效率效果最好，因此该锅炉最佳燃烧温度应该要选择850℃～950℃，这样便能实现很好的脱硫效率。此外，该方式于850℃～950℃温度进行燃烧的条件中还可对生成热反应型NOx起到一定抑制作用，加之采取了分级燃烧方法输入二次风，对NOx的产生进行了严格把控。而其最具竞争力的优势是对污染成本进行一定把控，当下已然成为了国际中各个国家均高度承认、比较成熟且发展愿景最佳的洁净煤燃烧技术。

三、循环流化床锅炉技术的新机遇及发展前景

此种新型燃烧工艺为当前商业化运转期间效果最佳的一种清洁煤燃烧工艺，伴随世界各国煤炭储存量的逐渐缩减与在环保需求的逐步提升，为此锅炉技术的应用、未来发展趋势与开拓带去了全新的机遇与挑战。

1）煤炭对化工行业来说，是非常重要的原材料，现今其储存量正在逐渐缩减，国家也对大型煤粉锅炉的使用进行了一定约束。但因为此种锅炉运转期间可以适用多种燃料，也是属于各个城市处置垃圾的一个非常好的项目，一定可以获得政府的关注，并加大力度扶植与推广。

2）当前我国各大火电厂按照国家环保局的相关要求，开始逐步实施脱硫项目。然而因为在此之前大多企业使用煤粉锅炉，在其结构上有很多的限制，干法脱硫技术难以顺利展开，所以大部分企业都选用石灰石湿法进行脱硫。湿法脱硫要求增添烟道、增压风机、吸收塔、石灰石浆液体系、石膏脱水体系、废水体系、石灰石粉制备体系等脱硫装备与设施，加大投资力度。此锅炉能够直接运用向炉中喷钙干法的方法以求达到脱硫目标，最佳效果是直接脱销，而且其所需要增添的投资比较少，整个系统的脱硫率可以提升至80%以上。

3）当前采用高灰分、低挥发分或是高硫分等其他燃烧设备或是方法很难对劣质燃料进行充分利用，同时调峰电厂需要满足高要求小负载、自备电厂要满足负载波动增大的情况下，此种燃烧工艺的使用不失为一种最好的选择。目前全球各国已经在逐步向大型化态势发展，国内自主研发的220/th、41oth/这种锅炉也已经开始正式投入到使用当中。

四、结语

总而言之，伴随世界煤炭储存量的逐渐缩减与在环保要求上的逐步提升，为循环流化床未来的发展道路与开拓带去了全新的机遇与挑战。再加上其架构上的慢慢改良，循环流化床锅炉于国内外相关市场中还是具有很大的发展前景，从其研发角度来说意义也十分重大。

参考文献：

[1]缪伟东.循环流化床锅炉技术的现状分析与发展前景[J].科技信息,2012(32):389-390.

[2]曾兵.循环流化床锅炉选择性排渣冷却系统研究[D].重庆大学,2012.