論循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

王坤

張家口市大力神鍋爐制造有限公司 河北張家口 075000

1 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點(diǎn)

1.1 燃料選擇范圍廣泛

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)有一個(gè)非常顯著的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，其可供于燃燒的燃料選擇范圍十分廣泛，對(duì)燃料的適應(yīng)性很高。這主要是因?yàn)樵谌紵^(guò)程中，參與傳熱的固體物料由床料（惰性物料）和燃料兩部分組成，爐內(nèi)的高溫惰性物料占床料的97%以上，這樣導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)可燃物份額極低，使得可燃物對(duì)整體燃燒狀況的影響非常小，這樣，即便很難著火的燃料也能快速與灼熱燃料混合，快速地燃燒，而燃燒物通過(guò)燃燒反應(yīng)而釋放的能量又可以使得床層溫度的數(shù)值得到相對(duì)的穩(wěn)定，繼而使得對(duì)燃料的選擇進(jìn)行范圍拓寬[1]。

1.2 燃燒的運(yùn)行效益高

循環(huán)流化床鍋爐因其燃燒溫度基本保證在850-900℃這樣的低溫環(huán)境，是爐內(nèi)脫硫的良好條件，這樣可以降低尾部脫硫設(shè)備投資費(fèi)用，同時(shí)由于旋風(fēng)分離器的存在，部分灰可進(jìn)行再循環(huán)利用，這使得在燃料中未能及時(shí)進(jìn)行脫硫反應(yīng)的物質(zhì)被再次送回床內(nèi)，減少燃料反應(yīng)過(guò)程中的浪費(fèi)。而已發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，通過(guò)再循環(huán)可以進(jìn)行新的化學(xué)反應(yīng)，讓氧化鈣再次處于硫化反應(yīng)中。這樣的過(guò)程，既能減少鈣的消耗，又能降低成本及投資資金的浪費(fèi)，繼而提升循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行效益。

1.3 低污染排放

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)還有一個(gè)很具有優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，氮氧化物的排放量較低。由于循環(huán)流化床鍋爐是通過(guò)低溫和分級(jí)燃燒的方式，從科學(xué)理論的角度限制了氮氧化物生成的條件，減少了氮氧化物的形成，并且也能讓部分已形成的氮氧化物被還原，繼而減少了污染物質(zhì)的排放，讓鍋爐更具環(huán)保性。

2 循環(huán)流化床技術(shù)發(fā)展前景

2.1 循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)

2.1.1 提升循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行安全性的具體措施

循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的應(yīng)用效果與其對(duì)實(shí)際生產(chǎn)情況的適應(yīng)性具有直接關(guān)系，為切實(shí)提升循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行期間的安全性，相關(guān)工作人員經(jīng)歷了多年的研究與總結(jié)。

首先，從循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化試驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)對(duì)煤量以及煤質(zhì)的調(diào)整，明確鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒調(diào)整以及風(fēng)量的實(shí)際分配手段，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整與控制，更好實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐高效穩(wěn)定運(yùn)行目標(biāo)。

其次，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐回料系統(tǒng)的堵塞問(wèn)題、結(jié)焦問(wèn)題以及煙氣反竄問(wèn)題等出現(xiàn)原因進(jìn)行深入研討，不斷改進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部回料系統(tǒng)，確保鍋爐的安全運(yùn)行[2]。

最后，針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行期間存在的問(wèn)題，建立起更加先進(jìn)的循環(huán)流化床鍋爐在線控制系統(tǒng)，對(duì)鍋爐內(nèi)部主要設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在線控制系統(tǒng)中，增設(shè)推理測(cè)試、推理解釋等功能，總結(jié)并控制床溫、控制調(diào)整規(guī)則，保障循環(huán)硫化鍋爐正常運(yùn)行。

2.1.2 循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

就目前來(lái)看，循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)歷經(jīng)了多年的研究與發(fā)展，獲得的成效更加顯著，隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，能源短缺問(wèn)題更加嚴(yán)重，為使循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)充分發(fā)揮出應(yīng)有的積極作用，循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)朝向更加先進(jìn)化、智能化發(fā)展方向。具體而言，將循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)與聚類融合控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，借助聚類融合控制技術(shù)中的多個(gè)傳感器設(shè)備，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際運(yùn)行期間的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行全程控制。

2.2 超（超）臨界大型循環(huán)流化床

超（超）臨界大型化是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的一個(gè)比較重要的方向，但目前大型化過(guò)程中存在很多問(wèn)題，如超超臨界水循環(huán)的的安全性、爐內(nèi)氣固流動(dòng)與傳熱、發(fā)電機(jī)組超低排放與超低能耗等關(guān)鍵技術(shù)需要攻克。目前，國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床發(fā)展處于持續(xù)上升期。如果超超臨界循環(huán)流化床原理及各項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)攻克后，鍋爐熱效率將極大提升，可能甚至達(dá)到93%以上，各項(xiàng)排放指標(biāo)可達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組熱效率也將極大提升。

2.3 深度做好脫硝和脫硫

傳統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐采用增設(shè)爐外煙氣脫硫系統(tǒng)并采用SCR脫硝方式來(lái)控制各項(xiàng)排放指標(biāo)，但這種技術(shù)路線無(wú)法完全發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)勢(shì)。其實(shí)在減排方面，循環(huán)流化床鍋爐有著比煤粉鍋爐更多、更經(jīng)濟(jì)也更合理的可選技術(shù)路線。

2.3.1 首先，在脫硫方面，從反應(yīng)能力、純度和粒度分布幾個(gè)方面優(yōu)化石灰石品質(zhì)，同時(shí)輔以較高的分離器效率以及穩(wěn)定可靠的石灰石輸送系統(tǒng)，然后配合運(yùn)行中的配風(fēng)、氧量、床溫優(yōu)化，可以進(jìn)行爐內(nèi)深度脫硫。

2.3.2 其次，脫硝方面，鍋爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式對(duì)NOx排放的影響較為明顯，目前最有效的控制手段是爐內(nèi)SNCR以及尾部SNCR技術(shù)。但是這樣就沒(méi)有充分利用好循環(huán)流化床的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐而言，如何避免高昂設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用的前提下，將循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保特性充分發(fā)揮才是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。這里首先應(yīng)考慮燃燒優(yōu)化調(diào)整和鍋爐本體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如優(yōu)化二次風(fēng)的布置，高效旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)，風(fēng)帽的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，加之給煤粒度優(yōu)化等技術(shù)并輔以SNCR脫硝技術(shù)，而后達(dá)到超低排放的目標(biāo)[3]。

2.4 實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用

循環(huán)流化床鍋爐在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要對(duì)能源展開(kāi)綜合利用，采用循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)可以對(duì)低級(jí)的能源做好整合，在整合的過(guò)程中展開(kāi)優(yōu)化。對(duì)能源和原材料做好加工，讓資源能夠高效的利用，對(duì)灰渣進(jìn)行加工，然后展開(kāi)利用。因?yàn)槿绻捎昧藸t內(nèi)脫硫技術(shù)，爐內(nèi)脫硫生成的CaSO3及CaO等成分不穩(wěn)定使得固硫灰渣利用較為困難，并且灰渣的數(shù)量會(huì)進(jìn)一步增多，為此對(duì)灰渣的處理方式還需要后期進(jìn)一步加大研究。

3 結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)相對(duì)于其他鍋爐技術(shù)而言，已經(jīng)擁有了較高的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，它未來(lái)的發(fā)展前景也擁有許多的、有價(jià)值的可能性。讓循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)得到進(jìn)步與完善，減少我國(guó)和國(guó)際前沿技術(shù)的差距，是所有相關(guān)技術(shù)研究者們共同努力的目標(biāo)，爭(zhēng)取讓循環(huán)流化床技術(shù)為社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)的效益。