循環(huán)流化床鍋爐對節(jié)能減排的貢獻分析

【摘要】鍋爐系統(tǒng)是非常常見的工業(yè)設(shè)備。特別是處于實現(xiàn)社會主義工業(yè)化關(guān)鍵階段的我國，鍋爐的保有量和安裝量均非常驚人。但這些鍋爐大多屬于傳統(tǒng)型鍋爐，不僅燃燒效率低，而且會排放大量大氣污染物，與節(jié)約型和生態(tài)型社會的建設(shè)理念格格不入。鑒于此，筆者在本研究中對新型循環(huán)流化床鍋爐的應用進行了探討，客觀論述了它在節(jié)能減排中的重大作用。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；節(jié)能減排；應用分析

循環(huán)流化床鍋爐是一種技術(shù)先進的新型鍋爐，相對于傳統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的舊式鍋爐，它具有無可比擬的優(yōu)勢。它無論在節(jié)約能源上，還只在污染物的減排上，都達到了一個新的高度。因此，這種鍋爐的推廣應用，無疑對可持續(xù)發(fā)展具有極為重大的意義。

1、循環(huán)流化床鍋爐的工作原理

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)的鍋爐系統(tǒng)工作原理比較簡單，整個系統(tǒng)大致有三大部分：一部分是燃燒系統(tǒng)。該部分主要作為燃料（煤炭或者重油）燃燒的地方，主要是為系統(tǒng)提供必要的熱量；另一部分是鍋爐，這部分的體積比較大，主要是加熱液態(tài)水并生成水蒸氣；最后一部分是給水系統(tǒng)，主要為鍋爐提供水。這種類型的鍋爐的工作流程比較簡單，基本上與家庭生活中燒開水類似。而循環(huán)流化床鍋爐是在原有鍋爐的技術(shù)基礎(chǔ)上進行改進，且改進點基本上集中在燃燒系統(tǒng)上。一般認為，循環(huán)流化床鍋爐的工作原理為：煤由煤場經(jīng)抓斗和運煤皮帶等傳輸并加入燃料倉，然后由燃料倉進入煤破碎機被破碎成粒徑小于6mm的煤粒后加入爐膛。與此同時，用于燃燒脫硫的脫硫劑石灰石也由石灰石倉加入爐膛，參與煤粒燃燒反應過程。此后，隨煙氣流出爐膛的大量顆粒在旋風分離器中與煙氣分離。分離出來的顆粒又可以直接回入爐膛，也可經(jīng)外置式換熱器進入爐膛再次參與燃燒。由旋風分離器分離出來的煙氣則被引入鍋爐尾部煙道，對布置在尾部煙道中的過熱器、省煤器和空氣預熱器中的工質(zhì)加熱后經(jīng)布袋除塵器除塵后，由引風機排入煙囪，將對環(huán)境不造成污染的尾氣流入大氣。而其它部分的工作原理則與傳統(tǒng)型鍋爐并無很大出入。

2、循環(huán)流化床鍋爐的節(jié)能減排特點

2.1燃燒效率高

傳統(tǒng)型鍋爐的燃燒系統(tǒng)比較落后，一般情況下，煤炭在簡單的處理后便被直接送入爐膛內(nèi)燃燒，并且這種燃燒是一次性的，產(chǎn)生的煤渣被直接遺棄。在這種燃燒狀態(tài)下，煤炭很難徹底燃燒，同時還會排出大量的黑煙（這里的“黑煙”其實是粉末狀的、未經(jīng)燃燒的煤粉），造成了燃料的重大浪費。而且，尚在燃燒狀態(tài)的煤渣也被直接丟棄，又造成了熱量的大量浪費。故而，傳統(tǒng)型鍋爐的燃燒效率是非常低的。而循環(huán)流化床鍋爐則不然，它含有煙氣處理結(jié)構(gòu)，能夠?qū)煔庵械拿悍凼占饋?，重新送入燃燒室。此外，在煤炭被送入爐膛之前，還會經(jīng)過粉化處理變成煤粉，同時輔以功率強勁的鼓風機系統(tǒng)，使得煤炭的燃燒非常充分。實驗表明，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要高于普通鍋爐達到57個百分點，可以說為能源節(jié)約做出了巨大貢獻。

2.2可燃用的燃料范圍寬

普通鍋爐由于送風系統(tǒng)性能不高，燃燒系統(tǒng)的技術(shù)條件也不較低，對于一些劣質(zhì)煤如褐煤、泥煤等無法完成燃燒。而在我國的煤炭總儲量中，泥煤和褐煤的儲量非?？捎^。如果這部分煤不能被充分利用的話，自然會造成難以估量的能源損失。而循環(huán)流化床鍋爐由于燃燒系統(tǒng)技術(shù)先進，設(shè)備完善，能夠保證很多劣質(zhì)燃料的充分燃燒，可燃用的燃料范圍寬遠遠高于普通鍋爐。不僅如此，這種鍋爐還能夠燃燒劣質(zhì)重油，甚至煉油廠冶煉剩余的烷烴類排放物，也能夠送入循環(huán)流化床鍋爐充當燃料。這不僅極大地拓寬了鍋爐的燃料來源，還能充分利用多種類型的可燃物甚至某些廢料，不僅有利于能源節(jié)約，還有助于環(huán)境保護，可謂一舉多得。

2.3含硫污染物排放量低

酸雨污染已經(jīng)成了我國非常嚴重的環(huán)境問題，特別是工業(yè)化進程迅速的今天，硫化物污染已經(jīng)成了難以被忽視的全社會性問題。根據(jù)調(diào)查，含硫煤炭的大量燃燒，是空氣中含硫污染物的主要來源。而作為煤炭用戶大戶的工業(yè)鍋爐，則對酸雨問題負有不可推卸的環(huán)境責任。其原因就在于，傳統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)在燃燒煤炭時，并沒有進行脫硫和硫化物的處理工作，導致含硫污染物通過煙囪暢通無阻地進入到大氣中。而循環(huán)流化床鍋爐在煤炭燃燒之前，就進行了脫硫處理，將大部分硫分離出去，這就大大較少了二氧化硫的生成量。同時，在處理后的煤粉中，還按照一定的比例摻雜入了氧化鈣粉末，將燃燒的二氧化硫以硫酸鈣固體的形式固定下來，避免排入空氣，這就使得含硫污染物的排放量大為減少，實現(xiàn)了減排目的。

2.4氮氧化物污染物排放量低

循環(huán)流化床鍋爐的爐膛溫度為850℃左右，此時熱力型NOx生成量已較少，一般只占NOx總排放量的10%以下，加上循環(huán)流化床鍋爐燃燒所需空氣采用分段給入方式，一次風從布風板下送入，由于其量低于燃燒化學當量，因而析出的燃料所含的氮不能充分與氧反應生成氧化氮。而且，由于在每個階段的空氣供應量均為過量，在迅速燃繞的狀態(tài)下，含氮化合物是很難生成諸如一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物污染物的，這也實現(xiàn)了減排目的。

3、循環(huán)流化床鍋爐實現(xiàn)節(jié)能減排需要注意的幾個問題

3.1爐膛溫度的控制

合適的爐膛溫度是保證煤粉充分燃燒、熱量充分利用和減少生成污染物的關(guān)鍵因素。一般來說，循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度在850攝氏度的情況下，綜合效能是最好的。因此，若想達到最佳的節(jié)能減排效果，應當將爐膛溫度精確控制在850攝氏度左右。在實際生產(chǎn)中，一般利用信息技術(shù)與循環(huán)流化床鍋爐相結(jié)合的方式，運用PLC自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對爐膛溫度的精確控制。

3.2爐膛壓力控制

對循環(huán)流化床鍋爐來說控制爐膛差壓很關(guān)鍵。爐膛差壓是反映膛爐上部物料濃度的參數(shù)，爐內(nèi)循環(huán)物料越多，爐膛差壓越大，反之越小。鍋爐由于當時設(shè)計是以煙煤為煤種，所以當使用白煤后負荷就不能帶滿。我們都知道循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)不僅有對流和輻射傳熱而且還有循環(huán)物料與水冷壁管之間的熱傳導，如果爐膛差壓越大，爐內(nèi)的傳熱系數(shù)越高，鍋爐負荷也越高。雖然隨著爐膛壓力的增高，鍋爐的效率是呈現(xiàn)遞增態(tài)勢的。不過，壓力越大，對爐膛的損耗性破壞就越嚴重。因此，應當將爐膛壓力控制在一定的范圍之內(nèi)，才能實現(xiàn)最佳的費效比。而實際上一般也采用PLC系統(tǒng)實現(xiàn)對爐膛壓力的控制。

3.3煤的控制

所謂煤的控制，主要指的是送煤的速率。循環(huán)流化床鍋爐較高的燃燒效率是建立在煤炭充分燃燒、燃燒熱被充分利用的基礎(chǔ)上的。而這就涉及到煤炭的輸送速率。一般來說，工業(yè)上利用電子計算機，根據(jù)鍋爐的額定效率，以及風機的供氣效率，來計算煤炭是輸送量的。需要說明的一點是，在計算煤炭輸送速率時，應考慮到煤粉回流量和煙氣回用量。

4、結(jié)束語

雖然循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)具備了極佳的節(jié)能減排效果，但還有進一步提升的空間。例如，用于循環(huán)流化床鍋爐制造的材料熱阻值仍然比較高，在很大程度上阻礙了鍋爐性能的進一步提高。因此，應當加快研制新型熱阻較低的材料，提高鍋爐的熱傳遞效率，從而為節(jié)能減排做出更大貢獻。

參考文獻

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