淺談能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的重要性

焦春然（天津天鐵煉焦化工有限公司,天津　300163）

淺談能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的重要性

焦春然
（天津天鐵煉焦化工有限公司,天津300163）

循環(huán)流化床鍋爐是一種低污染、高效率的節(jié)能設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，它對改善環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)工業(yè)的發(fā)展、充分利用能源、提升機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平有著重要的意義。本文著重介紹循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展歷程，應(yīng)用現(xiàn)狀和在環(huán)保節(jié)能方面的優(yōu)勢。

循環(huán)流化床，鍋爐，環(huán)保，爐渣利用

0　前言

社會的進(jìn)步,人們生活水平的提高,經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快,節(jié)能環(huán)保越來越成為全人類共同面臨的問題。由于我國“富煤、貧油、少氣”的先天能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭作為我國的一次能源在未來仍會持續(xù)很長時間。又由于人均資源占有量比較少，如何有效合理的利用能源，就成為我國首要解決的問題。燃煤鍋爐是目前工業(yè)中常用的供暖或者供汽設(shè)備，在北方地區(qū)使用十分普遍。傳統(tǒng)鍋爐普遍存在熱效率低，污染嚴(yán)重，爐渣利用率低等問題。作為當(dāng)今世界上商業(yè)應(yīng)用最成功的潔凈煤燃燒技術(shù)之一，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)能有效的解決這一問題。拼產(chǎn)量，將速度的時代已經(jīng)過去，綜合效益的提高才是真正的可持續(xù)發(fā)展道路。

1　國外循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐是一種新型煤燃燒技術(shù)。在短短的三十年間，流化床技術(shù)得到了飛速發(fā)展，由最初的鼓泡流化床發(fā)展到了循環(huán)流化床，其應(yīng)用也有小型鍋爐發(fā)展到容量與煤粉爐大體相當(dāng)?shù)拇笮碗娬惧仩t。

自從1979年，芬蘭奧斯龍公司研制出世界第一臺循環(huán)流化床鍋爐的商用級，20t/h的蒸發(fā)量，并在Pihlava成功投運(yùn)開始。30多年來，CFB燃燒技術(shù)在國外發(fā)展迅速,到目前為止，國外已投運(yùn)的商用電站級CFB鍋爐其容量大于200MW的已經(jīng)有20多臺。美國已經(jīng)將CFB鍋爐的檢驗(yàn)、安全規(guī)程列入ASME標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著該項(xiàng)技術(shù)已基本成熟。

2009年，世界第一臺超臨界460MWCFB鍋爐被美國福斯特惠勒（FW）公司成功開發(fā)，并在波蘭Lagisza電站投入商業(yè)應(yīng)用[49]。據(jù)英國貿(mào)工部預(yù)計(jì)，到2020年，全球的燃煤CFB鍋爐將達(dá)到近150000MW的容量。

2　國內(nèi)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

相對于發(fā)達(dá)國家，我國的CFB鍋爐技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，但由于我國特殊的能源國情，使得該項(xiàng)技術(shù)自進(jìn)入我國便得到非常大的重視，因此發(fā)展非常迅速。自20世紀(jì)九十年代，我國首臺50MWCFB鍋爐成功投運(yùn)以來，在短短20年間，我國CFB鍋爐已完成從高壓、超高壓、亞臨界300MW到超臨界600MW的跨越式發(fā)展，從引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)到完全自主創(chuàng)新。就在2013年4月14日，東鍋完全自主知識產(chǎn)權(quán)的600MWCFB鍋爐，也是世界上首臺600MW超臨界CFB鍋爐在四川白馬順利通過168小時滿負(fù)荷運(yùn)行，這標(biāo)志著我國大容量、高參數(shù)流化床燃燒技術(shù)已然從以前的靠引進(jìn)國外技術(shù)跨越到現(xiàn)今的走在世界前列了。

3　技術(shù)優(yōu)勢

3.1燃燒效率高

CFB鍋爐在燃燒高品質(zhì)煤時，其燃燒效率可以媲美煤粉爐，達(dá)到97-99%，并且爐膛截面熱負(fù)荷高達(dá)3～5MW/m2，與煤粉爐相當(dāng)且為鼓泡床鍋爐、層燃鍋爐的數(shù)倍。

3.2燃料適應(yīng)性廣

CFB鍋爐不僅可以燃燒普通常見煤種，如煙煤、褐煤、無煙煤，還可以燃燒低熱值、高灰分的泥煤、石煤、煤矸石、油頁巖、石油焦、生活垃圾以及生物質(zhì)燃料等，這一優(yōu)點(diǎn)對對充分利用劣質(zhì)燃料具有總大意義。

3.3環(huán)保指標(biāo)優(yōu)越

循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行時床溫控制在850℃～950℃，同時根據(jù)燃煤特性以一定的Ca/S向爐內(nèi)加入石灰石粉作為脫硫劑，在燃燒的過程中脫去燃燒生成的SO2，而石灰石粉在850℃～950℃范圍內(nèi)脫硫效率最高，所以循環(huán)流化床鍋爐采用850℃～950℃燃燒溫度可以達(dá)到較高的脫硫效率,脫硫率一般可達(dá)80%～95%，燃燒率比煤粉爐約高5%。同時循環(huán)流化床在850℃～950℃燃燒溫度下能有效地抑制熱反應(yīng)型NOx的生成，再加上采用了分級燃燒方式送入二次風(fēng)，又有效地控制了燃料型NOx的生成。NOx的排放一般在200mg/Nm3以下。

循環(huán)流化床潔凈煤燃燒技術(shù)的污染控制成本是目前其它技術(shù)無法匹敵的，是已經(jīng)為世界各國公認(rèn)的較為成熟而最有前途的潔凈煤燃燒技術(shù)。

3.4負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、調(diào)峰性能好

CFB鍋爐可以通過調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的灰濃度，以及外循環(huán)灰量來調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷（CFB鍋爐最低能在滿負(fù)荷的1/3左右穩(wěn)定運(yùn)行），能滿足調(diào)峰機(jī)組的要求，特別適合川渝地區(qū)，由于水電占電網(wǎng)的比例較高，對火電機(jī)組的調(diào)峰能力要求也高。

3.5 燃料制備系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)

由于CFB鍋爐對燃料的要求遠(yuǎn)低于煤粉爐，入爐煤的粒徑為8mm以下，因此對燃料制備系統(tǒng)的要求不高，不僅能延長燃料制備系統(tǒng)的壽命，同時也能提高其經(jīng)濟(jì)性。

3.6灰渣綜合利用性好

（1）灰渣的物理特性。研究表明粒度分布均勻時,易形成松散結(jié)構(gòu),當(dāng)受到動載荷時,容易造成工程破壞,表面淪陷。而像循環(huán)流化床鍋爐這樣寬篩分的灰渣,顆粒大小混雜,易形成緊密結(jié)構(gòu),是建筑工程上的理想結(jié)構(gòu)。

（2）灰渣的化學(xué)特性。灰渣的化學(xué)特性包括化學(xué)組成和礦物組成等。由于灰渣中存在大量的CaO和CaSO4及SiO2,因而具有一定的自硬性能,而且向灰渣中加水時容易發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):CaO+H2O―→Ca(OH)2因此,循環(huán)流化床灰渣一般呈堿性,其PH值在11.5～12.5之間。

（3）綜合利用性?；以懦鰷囟燃s800℃，可利用其余熱加熱水。與粘土混合燒焙，可以大幅度節(jié)約燃料成本。農(nóng)業(yè)中灰渣也有很豐富的用途：可利用灰渣中殘留的石灰中和酸性土壤。制成硅肥可很好的治療農(nóng)作物因倒伏造成的減產(chǎn)。同時灰渣也是很好的環(huán)保原料：灰渣燒結(jié)磚，與普通磚相比，強(qiáng)度相同重量約輕20%，

（4）導(dǎo)熱系數(shù)小，不易風(fēng)裂，易于干燥，是國家環(huán)保技術(shù)策略手推的煤粉綜合利用項(xiàng)目，前景廣闊。另外，通過應(yīng)用單位，技術(shù)及質(zhì)量監(jiān)督部門的鑒定，“清潔土”、“人行道磚”已具備商業(yè)生產(chǎn)的必備條件。

[1]程樂鳴,周興龍等.大型流化床鍋爐的發(fā)展[A].浙江大學(xué),2008. [2]高廷源.循環(huán)流化床鍋爐脫硫灰渣特性及綜合利用研究[D].四川大學(xué),2004.

焦春然（1984-），男，天津人，本科，助理工程師。