循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向

張炳偉

（云南大唐國(guó)際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 紅河 661600）

1 引言

據(jù)當(dāng)前我國(guó)的流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)憑借著其燃料適應(yīng)性廣且燃料的使用效率高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。而隨著我國(guó)煤炭使用總量的提高以及我國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)存現(xiàn)狀，再加上煤炭燃燒對(duì)于我國(guó)環(huán)境帶來的壓力，如何能夠有效解決當(dāng)前能源與環(huán)境之間的問題，最大程度發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)成為當(dāng)前工作人員急需解決的實(shí)際問題。

2 流化床鍋爐技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)流化床鍋爐的研究在20世紀(jì)60年代就開始了，至今已經(jīng)取得了較大的成績(jī)。而在當(dāng)前，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是工業(yè)化程度最高的潔凈煤燃燒技術(shù)。我國(guó)對(duì)流化床鍋爐的研究分為了三個(gè)階段，第一個(gè)階段是20世紀(jì)60年代到70年代，我國(guó)的流化床鍋爐技技術(shù)主要是通過對(duì)劣質(zhì)燃料的應(yīng)用，進(jìn)而將其他工廠中鏈條鍋爐和快裝鍋爐進(jìn)行改裝。這一階段的流化床鍋爐技術(shù)對(duì)于煤炭的使用率較低，并且產(chǎn)生的飛灰能夠極大地污染空氣；第二階段則是開始了對(duì)新煤爐的研究，在這一階段通對(duì)鼓泡流化床的成功研制，使得我國(guó)的鍋爐熱量提升到了80%，褐煤式的流化床甚至達(dá)到了88%[1]。最后一個(gè)階段就是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)開創(chuàng)了清潔煤灰燃燒技術(shù)的全新階段。另外，我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)已經(jīng)得到了完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且其已經(jīng)在我國(guó)各大型的鍋爐廠廣泛使用。盡管我國(guó)已經(jīng)擁有了世界上最多的CFB鍋爐，但當(dāng)前的CFB鍋爐的脫硫技術(shù)依舊沒有達(dá)到理想的程度。隨著當(dāng)前環(huán)境的逐步惡化，以及人們對(duì)于環(huán)境問題關(guān)注度的提高，煤炭深度脫硫技術(shù)的研究成為相關(guān)工作人員面臨的嚴(yán)峻問題。

3 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 燃料適應(yīng)性廣且燃料的使用效率高

循環(huán)流化床鍋爐最大的優(yōu)點(diǎn)就是其能夠使用多種多樣的燃料，并且對(duì)于燃料的燃燒使用效率極高。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐來說，如果按照重量來進(jìn)行計(jì)算，其燃料的重量?jī)H僅占據(jù)了整個(gè)鍋爐的1-3%，而其他的則是例如灰渣等不可燃燒的物質(zhì)。因此，在鍋爐中被新加入的煤塊顆粒就像是被蓄熱池一樣的灰渣進(jìn)行全部包圍，而在流化床內(nèi)部的混合反應(yīng)中，灰渣有著極大的熱量，能夠輕而易舉將煤塊加熱到燃燒的溫度。而在這個(gè)加熱的全過程中，由于燃料所吸收的熱量十分少，因此對(duì)整個(gè)床層的溫度也有著極低的影響[2]。另外，新燃燒的燃料所釋放出的熱量能夠使流化床內(nèi)部的溫度保持一定的平穩(wěn)，這也是循環(huán)流化床燃料適應(yīng)性廣且燃料的使用效率高的主要原因。

3.2 高效脫硫

循環(huán)流化床鍋爐的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是其有著高效的脫硫功能。循環(huán)流化床鍋爐在日常工作中，在對(duì)飛灰進(jìn)行循環(huán)燃燒時(shí)，循環(huán)流化床內(nèi)部沒有進(jìn)行脫硫反應(yīng)的飛灰能夠被再次送至流化床的內(nèi)部進(jìn)行燃燒使用。另外一方面，對(duì)于已經(jīng)在循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生了脫硫反應(yīng)的飛灰，其在發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)后會(huì)形成大量的硫酸鈣大粒子，這些大粒子在進(jìn)行重新循環(huán)燃燒中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞，進(jìn)而使得新的氧化鈣粒子重新暴露在硫化反應(yīng)中，極大地提高了脫硫反應(yīng)的效率。另一方面，與同期的鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐還能夠?qū)⒁谎趸臐舛扔行Э刂圃谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)，極大降低了環(huán)境污染。

3.3 燃燒強(qiáng)度高，煤炭需求量小

循環(huán)流化床鍋爐第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是其燃燒強(qiáng)度高，且煤炭需求量小。由于循環(huán)流化床的截面熱負(fù)荷在3.5-4.5MW/m2之間，其熱負(fù)荷承受值已經(jīng)接近煤粉爐或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了煤粉爐的熱負(fù)荷承受值。而就鼓泡流化床鍋爐來說，在同樣的熱負(fù)荷值域下，其所需要的爐膛截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積。而也正是有由于循環(huán)流化床鍋爐爐膛截面積小，使得循環(huán)流化床鍋爐對(duì)于煤炭的需求量極低，一定程度上有利于加快煤炭的燃燒速度。因此，這也是當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐被廣泛應(yīng)用的重要原因。

4 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展方向

4.1 深度脫硫和脫硝

循環(huán)流化床鍋爐自身具有能夠?qū)⒖諝夥旨?jí)供給的功能，因此，在一定程度上，其能夠極大地利用氧氮化物的形成。另外，與其他鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐能夠降低氧氮含量高達(dá)20%，并且能夠?qū)⒁谎趸臐舛冉档偷?00mg/m3。盡管我國(guó)已成為當(dāng)前世界上CFB鍋爐擁有量最多的國(guó)家，且我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)能夠降低氧氮含量高達(dá)20%，將一氧化氮的濃度降低到300mg/m3，但是CFB鍋爐的脫硫技術(shù)依舊沒有較大提升[3]。另外，我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)的濕化脫硫技術(shù)相比，其能在脫硫時(shí)加入石灰石，但這種方式還需要對(duì)灰渣進(jìn)行相應(yīng)的處理。隨著近年來我國(guó)對(duì)于各種化合物排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行更深度的脫硫和脫硝成為循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的新方向。

4.2 綜合利用能源

在當(dāng)前，世界各國(guó)面臨的統(tǒng)一問題就是資源緊缺，而對(duì)于我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐來說，對(duì)于能源的綜合利用成為其發(fā)展的另一個(gè)重要方向。首先，我國(guó)在有效使用循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，進(jìn)而對(duì)一些普通的能源進(jìn)行綜合利用。在這一方面，我國(guó)已經(jīng)取得了較大的成就，不僅能夠?qū)⒛噘|(zhì)等進(jìn)行處理，還能夠?qū)姑骸⑸镔|(zhì)進(jìn)行有效處理。其次，在對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行使用時(shí)，將其他原材料以及能源進(jìn)行高度結(jié)合，目前成為CFB技術(shù)當(dāng)中需要攻破的難關(guān)之一。最后，就是對(duì)循環(huán)流化床鍋爐在進(jìn)行使用時(shí)所產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行二次高度利用。在鍋爐的內(nèi)部增加石灰石來對(duì)灰渣進(jìn)行脫硫，在一定程度上能夠起到良好的脫硫作用。但是，這種方式卻極大地增加了飛灰的數(shù)量，而出于化學(xué)反應(yīng)以及其他反應(yīng)所具有的差異性，使得灰渣無法正常進(jìn)行統(tǒng)一處理[4]。因此，就當(dāng)前情況來看，通過進(jìn)行硫化反應(yīng)來對(duì)灰渣進(jìn)行解決，是當(dāng)前我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的重要方向。

4.3 超臨界大型化

對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐超臨界大型化發(fā)展方向，與其自身所擁有的燃燒的特性有著不可分割的關(guān)系。在循環(huán)流化床鍋爐中，其自身的固體傳熱系數(shù)和固體的濃度越高，鍋爐中的溫度就越低，這種特性在一定程度上極大地提高了水冷壁對(duì)于溫度的控制。循環(huán)流化床鍋爐對(duì)于飛灰進(jìn)行分離工作中所采用的是飛灰分離循環(huán)燃燒技術(shù)，并且鍋爐所采用的工作系統(tǒng)也較為簡(jiǎn)單，有利于大型化生產(chǎn)技術(shù)的研究。其次，不論是我國(guó)國(guó)內(nèi)所研發(fā)的下排旋風(fēng)分離器和水冷異性分析器，還是國(guó)外研發(fā)的方形分離器，其在一定程度上都能夠和鍋爐自身進(jìn)行融合。

5 結(jié)論

通過本文論述可知，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)憑借著其自身能對(duì)于燃料適應(yīng)性廣且燃料的使用效率高、高效脫硫、燃燒強(qiáng)度高，煤炭需求量小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。而就當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來說，人們對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)提出了更高的要求。因此，深度脫硫和脫硝、綜合利用能源、超臨界大型化成為循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展的全新方向。望此次研究能夠被當(dāng)代學(xué)者所重視，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，為我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展獻(xiàn)上綿薄之力。