DQZHAN技術(shù)訊：專業(yè)丨循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展

自改革開放以來，我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越快，循環(huán)流化床鍋爐大型化普及，開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐也會(huì)成為流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的目標(biāo)。循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)電力市場(chǎng)，并將進(jìn)一步完善和放大，并向高參數(shù)、超臨界發(fā)展。走出具有中國(guó)特色的大型循環(huán)流化床開發(fā)和應(yīng)用之路。基于此，本文主要闡述了循環(huán)流化床技術(shù)特點(diǎn)、循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的應(yīng)用，以供參考。

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項(xiàng)近二十年發(fā)展起來的清潔煤燃燒技術(shù)。它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內(nèi)脫硫、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大和負(fù)荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點(diǎn)。自循環(huán)流化床燃燒技術(shù)出現(xiàn)以來，循環(huán)床鍋爐在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，大容量的循環(huán)床鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。

一、循環(huán)流化床技術(shù)特點(diǎn)

1.1燃料的適應(yīng)性

循環(huán)流化床鍋爐有一個(gè)較大的儲(chǔ)熱層，能夠穩(wěn)定燃燒多種劣質(zhì)燃料，燃料適應(yīng)性廣。除了煙煤外，還可燃用無煙煤、高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、褐煤、石煤以至殲石等固體燃料，并且可以達(dá)到較高的燃燒效率。循環(huán)流化床鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行能力強(qiáng)，在30%的負(fù)荷下不投油可以穩(wěn)定燃燒。

1.2低溫分級(jí)強(qiáng)化燃燒

由于循環(huán)流化床采用850℃~900℃的低溫燃燒，因此可以方便高效地實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，比較容易地控制NOX等排放，使SOx、NOx的生成量大幅度地降低，減輕對(duì)環(huán)境的污染。爐內(nèi)不易結(jié)渣，灰渣活性好，便于綜合利用等。

1.3燃燒效率高

總體來說，燃燒強(qiáng)度為其他流化床鍋爐的2倍左右，無論燒劣質(zhì)煤還是上等煤，燃燒效率均能達(dá)到95%~99%，與煤粉鍋爐相媲美。

1.4鍋爐負(fù)荷

在很大范圍內(nèi)都能調(diào)節(jié)負(fù)荷的變化范圍為100%~25%，負(fù)荷的連續(xù)變化率可達(dá)每分鐘5%~10%，負(fù)荷調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單靈敏。

1.5鍋爐的灰渣、飛灰含碳量低

此利于灰渣，飛灰的綜合利用。如灰渣做建筑材料或水泥熟料的添加劑，也有利于灰渣中稀有金屬的提煉。

二、循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1循環(huán)流化床高參數(shù)化

循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的一個(gè)重要的目標(biāo)是開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。常壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是國(guó)際上公認(rèn)的商業(yè)化程度*好的潔凈煤技術(shù)，但在達(dá)到較高的供電效率方面并未具有明顯的優(yōu)越性。超臨界CFB作為下一代CFB技術(shù)，由于可以得到較高的供電效率，脫硫脫硝投資及成本比煙氣凈化低50%以上，是一種適于在中國(guó)大量推廣的燃煤發(fā)電技術(shù)。由于超臨界技術(shù)及大型循環(huán)流化床均是已經(jīng)掌握的技術(shù)，將兩者結(jié)合形成的超臨界循環(huán)流化床鍋爐將在環(huán)保及效率上實(shí)現(xiàn)雙突破。

近期的研究證明，循環(huán)流化床鍋爐及超臨界均是成熟技術(shù)，兩者的結(jié)合相對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)不大，然而，結(jié)合后產(chǎn)生的技術(shù)綜合了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染控制及高供電效率兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度低于超臨界煤粉爐，由于燃燒室內(nèi)熱負(fù)荷低，可以相對(duì)簡(jiǎn)單的本生爐垂直管方案構(gòu)成燃燒室受熱面;而且，低質(zhì)量流率帶來的低阻力降可能使其在低負(fù)荷亞臨界區(qū)具有自然循環(huán)性質(zhì)，運(yùn)行十分**。

2.2循環(huán)流化床調(diào)峰機(jī)組

循環(huán)流化床鍋爐已證明具有遠(yuǎn)高于煤粉爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)特性。它可以在30%MCR下不投油穩(wěn)定運(yùn)行。冷卻型分離器循環(huán)流化床鍋爐具有頻繁調(diào)負(fù)荷的能力。因此，我國(guó)電網(wǎng)峰谷差逐年加大，調(diào)峰循環(huán)流化床鍋爐是一個(gè)良好的解決方案。今后應(yīng)加強(qiáng)調(diào)峰循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)工作。

2.3循環(huán)流化床熱水鍋爐

中國(guó)城鎮(zhèn)社區(qū)的快速發(fā)展，對(duì)大容量供暖鍋爐需求加大。這些燃煤鍋爐的污染排放極難解決。燃用天然氣從經(jīng)濟(jì)到資源方面均不宜大面積推廣。循環(huán)流化床熱水鍋爐是一個(gè)良好選擇。我國(guó)新開發(fā)的116MW循環(huán)流化床熱水鍋爐經(jīng)3年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明了該爐在節(jié)能、環(huán)保、可靠性方面的突出優(yōu)勢(shì)。

三、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的應(yīng)用

3.1水(汽)冷旋風(fēng)筒分離器

為保持絕熱旋風(fēng)筒循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效地克服該爐型的缺陷，F(xiàn)oster Wheeler公司設(shè)計(jì)出了堪稱典范的水(汽)冷旋風(fēng)分離器。應(yīng)用水(汽)冷分離器的循環(huán)流化床鍋爐被稱為**代循環(huán)流化床鍋爐。該分離器外殼由水冷或汽冷管彎制、焊裝而成，取消絕熱旋風(fēng)筒的高溫絕熱層，代之以受熱面制成的曲面及其內(nèi)側(cè)布滿銷釘涂一層較薄厚度的高溫耐磨澆注料，殼外側(cè)覆以一定厚度的保溫層。水(汽)冷旋風(fēng)筒可吸收一部分熱量，分離器內(nèi)物料溫度不會(huì)上升，甚至略有下降，同時(shí)較好地解決了旋風(fēng)筒內(nèi)側(cè)防磨問題。該公司投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐從未發(fā)生回料系統(tǒng)結(jié)焦的問題，也未發(fā)生旋風(fēng)筒內(nèi)磨損問題，充分顯示了其優(yōu)越性。這樣，高溫絕熱型旋風(fēng)分離循環(huán)床的優(yōu)點(diǎn)得以繼續(xù)發(fā)揮，缺點(diǎn)則基本被克服。當(dāng)然，任何一種設(shè)計(jì)都難以盡善盡美，F(xiàn)W式水(汽)冷旋風(fēng)分離器的問題是制造工藝及生產(chǎn)成本，這使其商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降，通用性和推廣價(jià)值受到了限制。同時(shí)該分離器的結(jié)構(gòu)形式與高溫絕熱旋風(fēng)筒并無本質(zhì)差異，因此鍋爐結(jié)構(gòu)仍未恢復(fù)到傳統(tǒng)鍋爐**的形式。為了各部件的熱膨脹而設(shè)置的大型膨脹節(jié)成為該爐型*薄弱的環(huán)節(jié)，損壞事故頻繁發(fā)生 。因此調(diào)整分離器的形狀，進(jìn)一步提高緊湊性和可靠性問題成為循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

3.2方型水冷分離器

為克服汽冷旋風(fēng)筒鍋爐的結(jié)構(gòu)問題及制造成本高的問題，芬蘭Ahlstrom公司創(chuàng)造性地提出了Pyroflow Compact設(shè)計(jì)構(gòu)想。Pyroflow Compact循環(huán)床鍋爐采用其獨(dú)特**技術(shù)的方型分離器，分離器的分離機(jī)理與圓形旋風(fēng)筒本質(zhì)上無差別，殼體仍采用FW式水(汽)冷管壁式，但因筒體為平面結(jié)構(gòu)而別具一格。這就是第三代循環(huán)流化床鍋爐。它與常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐的*大區(qū)別是采用了方型的氣固分離裝置，分離器的壁面作為爐膛壁面水循環(huán)系統(tǒng)的一部分，因此與爐膛之間免除熱膨脹節(jié)。同時(shí)方型分離器可緊貼爐膛布置從而使整個(gè)循環(huán)床鍋爐的體積大為減少，布置顯得十分緊湊。借鑒汽冷旋風(fēng)筒成功的防磨經(jīng)驗(yàn)，方型分離器水冷表面敷設(shè)了一層薄的耐火層，分離器成為受熱面的一部分，為鍋爐快速啟停提供了條件。

結(jié)束語

綜上所訴，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)作為一種新型的高效低污染清潔煤技術(shù)，具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負(fù)荷調(diào)節(jié)快等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展。如今，中型容量的循環(huán)流化床鍋爐的研制與開發(fā)已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行階段，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，必須走產(chǎn)業(yè)化和大型化的道路，開發(fā)制造具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化鍋爐，并在容量上盡快達(dá)到煤粉爐的水平。