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DQZHAN技術訊：專業丨循環流化床燃燒技術的發展

自改革開放以來，我國社會和經濟的發展越來越快，循環流化床鍋爐大型化普及，開發超臨界參數循環流化床鍋爐也會成為流化床燃燒技術發展的一個重要的目標。循環流化床鍋爐已經進入中國電力市場，并將進一步完善和放大，并向高參數、超臨界發展。走出具有中國特色的大型循環流化床開發和應用之路?；诖?，本文主要闡述了循環流化床技術特點、循環流化床技術的發展趨勢、循環流化床燃燒技術的應用，以供參考。

循環流化床燃燒技術是一項近二十年發展起來的清潔煤燃燒技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內脫硫、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。自循環流化床燃燒技術出現以來，循環床鍋爐在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環床鍋爐已被發電行業所接受。

一、循環流化床技術特點

1.1燃料的適應性

循環流化床鍋爐有一個較大的儲熱層，能夠穩定燃燒多種劣質燃料，燃料適應性廣。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，并且可以達到較高的燃燒效率。循環流化床鍋爐低負荷運行能力強，在30%的負荷下不投油可以穩定燃燒。

1.2低溫分級強化燃燒

由于循環流化床采用850℃~900℃的低溫燃燒，因此可以方便高效地實現爐內脫硫，比較容易地控制NOX等排放，使SOx、NOx的生成量大幅度地降低，減輕對環境的污染。爐內不易結渣，灰渣活性好，便于綜合利用等。

1.3燃燒效率高

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

1.4鍋爐負荷

在很大范圍內都能調節負荷的變化范圍為100%~25%，負荷的連續變化率可達每分鐘5%~10%，負荷調節簡單靈敏。

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、循環流化床技術的發展趨勢

2.1循環流化床高參數化

循環流化床鍋爐大型化發展的一個重要的目標是開發超臨界參數循環流化床鍋爐。常壓循環流化床燃燒技術是國際上公認的商業化程度*好的潔凈煤技術，但在達到較高的供電效率方面并未具有明顯的優越性。超臨界CFB作為下一代CFB技術，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，是一種適于在中國大量推廣的燃煤發電技術。由于超臨界技術及大型循環流化床均是已經掌握的技術，將兩者結合形成的超臨界循環流化床鍋爐將在環保及效率上實現雙突破。

近期的研究證明，循環流化床鍋爐及超臨界均是成熟技術，兩者的結合相對技術風險不大，然而，結合后產生的技術綜合了循環流化床鍋爐低成本污染控制及高供電效率兩個優勢。超臨界循環流化床鍋爐技術實現難度低于超臨界煤粉爐，由于燃燒室內熱負荷低，可以相對簡單的本生爐垂直管方案構成燃燒室受熱面;而且，低質量流率帶來的低阻力降可能使其在低負荷亞臨界區具有自然循環性質，運行十分**。

2.2循環流化床調峰機組

循環流化床鍋爐已證明具有遠高于煤粉爐的負荷調節特性。它可以在30%MCR下不投油穩定運行。冷卻型分離器循環流化床鍋爐具有頻繁調負荷的能力。因此，我國電網峰谷差逐年加大，調峰循環流化床鍋爐是一個良好的解決方案。今后應加強調峰循環流化床鍋爐的開發工作。

2.3循環流化床熱水鍋爐

中國城鎮社區的快速發展，對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。燃用天然氣從經濟到資源方面均不宜大面積推廣。循環流化床熱水鍋爐是一個良好選擇。我國新開發的116MW循環流化床熱水鍋爐經3年運行經驗證明了該爐在節能、環保、可靠性方面的突出優勢。

三、循環流化床燃燒技術的應用

3.1水(汽)冷旋風筒分離器

為保持絕熱旋風筒循環流化床鍋爐的優點，同時有效地克服該爐型的缺陷，Foster Wheeler公司設計出了堪稱典范的水(汽)冷旋風分離器。應用水(汽)冷分離器的循環流化床鍋爐被稱為**代循環流化床鍋爐。該分離器外殼由水冷或汽冷管彎制、焊裝而成，取消絕熱旋風筒的高溫絕熱層，代之以受熱面制成的曲面及其內側布滿銷釘涂一層較薄厚度的高溫耐磨澆注料，殼外側覆以一定厚度的保溫層。水(汽)冷旋風筒可吸收一部分熱量，分離器內物料溫度不會上升，甚至略有下降，同時較好地解決了旋風筒內側防磨問題。該公司投運的循環流化床鍋爐從未發生回料系統結焦的問題，也未發生旋風筒內磨損問題，充分顯示了其優越性。這樣，高溫絕熱型旋風分離循環床的優點得以繼續發揮，缺點則基本被克服。當然，任何一種設計都難以盡善盡美，FW式水(汽)冷旋風分離器的問題是制造工藝及生產成本，這使其商業競爭力下降，通用性和推廣價值受到了限制。同時該分離器的結構形式與高溫絕熱旋風筒并無本質差異，因此鍋爐結構仍未恢復到傳統鍋爐**的形式。為了各部件的熱膨脹而設置的大型膨脹節成為該爐型*薄弱的環節，損壞事故頻繁發生 。因此調整分離器的形狀，進一步提高緊湊性和可靠性問題成為循環流化床燃燒技術發展的關鍵。

3.2方型水冷分離器

為克服汽冷旋風筒鍋爐的結構問題及制造成本高的問題，芬蘭Ahlstrom公司創造性地提出了Pyroflow Compact設計構想。Pyroflow Compact循環床鍋爐采用其獨特磚利技術的方型分離器，分離器的分離機理與圓形旋風筒本質上無差別，殼體仍采用FW式水(汽)冷管壁式，但因筒體為平面結構而別具一格。這就是第三代循環流化床鍋爐。它與常規循環流化床鍋爐的*大區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系統的一部分，因此與爐膛之間免除熱膨脹節。同時方型分離器可緊貼爐膛布置從而使整個循環床鍋爐的體積大為減少，布置顯得十分緊湊。借鑒汽冷旋風筒成功的防磨經驗，方型分離器水冷表面敷設了一層薄的耐火層，分離器成為受熱面的一部分，為鍋爐快速啟停提供了條件。

結束語

綜上所訴，循環流化床燃燒技術作為一種新型的高效低污染清潔煤技術，具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節快等優點，在國內外都得到了迅速發展。如今，中型容量的循環流化床鍋爐的研制與開發已進入商業化運行階段，但要充分發揮其優勢，必須走產業化和大型化的道路，開發制造具有我國自主知識產權的大型循環流化鍋爐，并在容量上盡快達到煤粉爐的水平。