循环流化床锅炉的优点和技术发展方向

循环流化床锅炉的优点和技术发展方向

赵刚

国华能源（天津）有限公司天津开发区300457

摘要：自1996年内江高坝电厂全套引进的100MW循环流化床（CFB）锅炉投产以来，大容量CFB锅炉在中国已经发展应用了二十多年。作为洁净煤技术最为重要的组成部分[4-5]，CFB锅炉为低热值燃料、难燃煤种清洁高效利用，以及中国电力节能环保发挥了重要作用。

关键词：循环流化床锅炉；优点；技术发展方向

前言

循环流化床（.Circulating.Fluidized.Bed，CFB）锅炉作为燃煤发电的主要设备之一，需努力提升SO2脱除效率以达到超低排放的要求。CFB.锅炉不同于常规煤粉锅炉的主要特点是其能够添加石灰石进行炉内脱硫，这一方式具有实施设备简单、成本低廉等优势。但目前CFB.锅炉的主要问题是脱硫效率不够高、石灰石利用率较低。实际CFB.锅炉中，Ca./S.摩尔比达到2．.0.时脱硫效率约90%，这一般无法满足超低排放的要求。目前CFB.锅炉开始寻求采用尾部烟气脱硫的方式降低SO2排放浓度，这在当前CFB.炉内脱硫效率不够高的现状下是可行的，但长远来看，仍然有必要寻找提高CFB.锅内石灰石脱硫效率的方法，以充分发挥炉内脱硫的低成本优势。

1典型循环流化床锅炉结构及运行

循环流化床锅炉一般为自然循环方式，单汽包，结构上分为前烟井和后烟井。前烟井为炉膛，四周一般为膜式水冷壁，上方悬吊屏式过热器或水冷屏。尾部烟井自上而下依次为高温过热器、低温过热器和省煤器、空气预热器等。两竖井之间为水平烟道，布置有旋风分离器，分离器下部连接回送装置，经分离的未燃尽的灰渣重新返回炉膛再次燃烧。运行时，燃料加工为一定粒度，由给煤机送入炉膛底部密相区燃烧。燃烧后的烟气出炉膛后经旋风分离器，颗粒物返回炉膛继续燃烧，烟气则进入尾部烟#，依次经过过热器，省煤器，空气预热器等受热面，最后经除尘后通过烟囱排入大气。

2CFB锅炉技术应用

2.1主力机型

目前中国大容量CFB锅炉的主力机型是135MW等级和300MW等级，这两种机型占总装机容量的73.2%、总装机台数的73.8%，但超临界等级占比已超过10%。考虑到全国范围内还有50多台350MW和660MW超临界机组将会陆续投产，因此超临界参数等级有望成为未来的主力机型。

2.2机组分布

国内共有105个地级以上城市安装有大容量CFB锅炉，华北、华东和华南地区的大容量CFB锅炉装机数量最多，内蒙古、山西、广东、山东、辽宁占据国内大容量CFB锅炉装机的前五位。

3CFB锅炉技术展望

3.1参数等级

大容量、高参数可以最大限度降低CFB锅炉的能耗，目前中国已经投产的CFB锅炉最大容量为600MW，对应的蒸汽参数为25.7MPa/603℃/603℃。2019年初，国家能源局已将陕西彬长和贵州威赫两个项目列入国家能源科技重大示范工程，预期蒸汽参数29.4MPa/605℃/623℃的660MW高效超超临界CFB发电项目很快将转入工程建设阶段。

3.2标准体系

目前，我国在CFB锅炉技术领域已经制订了20余项标准，根据编制规划，未来还将有20项左右的CFB锅炉技术标准（含国家标准、行业标准和团体标准）颁布实施，这些将为电力建设、生产运行、设计优化、检修维护、节能减排等工作提供更为全面的标准支撑。

3.3国际应用

我国在CFB锅炉领域的技术研发、工程设计、设备制造、运行维护水平不断提高，不仅积累了丰富的工程经验，还培养了一大批优秀工程技术人员。中国不仅是CFB锅炉最大的商业市场，也成为了CFB锅炉技术的主要出口国。我国动力装备制造企业先后为境外21个国家和地区制造供货大容量CFB锅炉83台，总容量达到11.9GW，其中相当数量的CFB锅炉出口至“一带一路”沿线国家，如越南、印度尼西亚、菲律宾、印度、土耳其等。对于这些国家而言，CFB锅炉燃料适应性好、节能环保优势突出，且有很好的发展和应用经验供其借鉴。

3.4运行灵活性和燃料适应性

CFB锅炉炉膛内大量炽热的床料有利于煤的稳定燃烧，因此其煤种适应性以及低负荷运行能力较强，部分CFB锅炉甚至可以在25%负荷稳定运行，非常适合作为深度调峰机组。为提高可再生能源的消纳利用量，我国正在发掘燃煤机组的深度调峰能力，到2020年，将有220GW煤电机组获得灵活性提升，预计CFB锅炉将在这一过程中发挥积极作用。我国煤炭资源的分布和差异随地域不同变化极大，很多电厂需要使用偏离设计煤种的燃料，以煤粉锅炉湿法脱硫效率95%计算，为满足SO2排放质量浓度小于35mg/m3的要求，入炉煤的含硫量不宜大于0.45%。CFB锅炉炉内添加石灰石脱硫的效率一般可达80%~90%，配合炉外脱硫，其在燃料选择方面更为灵活。此外，随着原煤洗选比例的提高，每年预计将有6亿~8亿t的劣质燃料需要利用，中国也正在依托现役燃煤电厂开展燃煤与农林废弃残余物耦合发电项目、燃煤与污泥耦合发电项目，这些都为CFB锅炉提供了大量可以预期的应用场景。

结束语

CFB锅炉是低热值燃料、难燃煤种清洁高效利用的主要技术手段，近些年在我国得到了快速发展和广泛应用，可靠性、经济性和环保性显著提高，对优化中国电力结构、提高煤炭资源利用效率以及降低污染物排放做出了重要贡献。

参考文献：

[1]黄中.循环流化床锅炉优化改造技术[M]，北京：中国电力出版社，2019：7-13.

[2]孙献斌，黄中.大型循环流化床锅炉技术与工程应用[M].2版.北京：中国电力出版社，2017：1-15.

[3]宋畅，杨海瑞，吕俊复，等．超临界及超超临界循环流化床锅炉技术研究与应用［J］．中国电机工程学报，2018，38（2）：338－349．

[4]杨振森，刘彬，陈宁武，等．提高CFB.锅炉炉内脱硫效率的试验研究［J］．洁净煤技术，2017，18（.6）：72－75．

[5]蔡毅，程乐鸣，许霖杰，等．循环流化床锅炉组合脱硫系统运行策略研究［J］．中国电机工程学报，2017，37（1）：161－172．