DQZHAN技術訊：專業(yè)丨循環(huán)流化床燃燒技術的發(fā)展
自改革開放以來，我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展越來越快，循環(huán)流化床鍋爐大型化普及，開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐也會成為流化床燃燒技術發(fā)展的一個重要的目標。循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)進入中國電力市場，并將進一步完善和放大，并向高參數(shù)、超臨界發(fā)展。走出具有中國特色的大型循環(huán)流化床開發(fā)和應用之路。基于此，本文主要闡述了循環(huán)流化床技術特點、循環(huán)流化床技術的發(fā)展趨勢、循環(huán)流化床燃燒技術的應用，以供參考。
循環(huán)流化床燃燒技術是一項近二十年發(fā)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(nèi)脫硫、負荷調節(jié)比大和負荷調節(jié)快等突出優(yōu)點。自循環(huán)流化床燃燒技術出現(xiàn)以來，循環(huán)床鍋爐在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用，大容量的循環(huán)床鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。
一、循環(huán)流化床技術特點
1.1燃料的適應性
循環(huán)流化床鍋爐有一個較大的儲熱層，能夠穩(wěn)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(huán)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(wěn)定燃燒。
1.2低溫分級強化燃燒
由于循環(huán)流化床采用850℃~900℃的低溫燃燒，因此可以方便高效地實現(xiàn)爐內(nèi)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(huán)境的污染。爐內(nèi)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(nèi)都能調節(jié)負荷的變化范圍為100%~25%，負荷的連續(xù)變化率可達每分鐘5%~10%，負荷調節(jié)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(huán)流化床技術的發(fā)展趨勢
2.1循環(huán)流化床高參數(shù)化
循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的一個重要的目標是開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。常壓循環(huán)流化床燃燒技術是國際上公認的商業(yè)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(yōu)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(fā)電技術。由于超臨界技術及大型循環(huán)流化床均是已經(jīng)掌握的技術，將兩者結合形成的超臨界循環(huán)流化床鍋爐將在環(huán)保及效率上實現(xiàn)雙突破。
近期的研究證明，循環(huán)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(chǎn)生的技術綜合了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染控制及高供電效率兩個優(yōu)勢。超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術實現(xiàn)難度低于超臨界煤粉爐，由于燃燒室內(nèi)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(qū)具有自然循環(huán)性質，運行十分**。
2.2循環(huán)流化床調峰機組
循環(huán)流化床鍋爐已證明具有遠高于煤粉爐的負荷調節(jié)特性。它可以在30%MCR下不投油穩(wěn)定運行。冷卻型分離器循環(huán)流化床鍋爐具有頻繁調負荷的能力。因此，我國電網(wǎng)峰谷差逐年加大，調峰循環(huán)流化床鍋爐是一個良好的解決方案。今后應加強調峰循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)工作。
2.3循環(huán)流化床熱水鍋爐
中國城鎮(zhèn)社區(qū)的快速發(fā)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(jīng)濟到資源方面均不宜大面積推廣。循環(huán)流化床熱水鍋爐是一個良好選擇。我國新開發(fā)的116MW循環(huán)流化床熱水鍋爐經(jīng)3年運行經(jīng)驗證明了該爐在節(jié)能、環(huán)保、可靠性方面的突出優(yōu)勢。
三、循環(huán)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(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點，同時有效地克服該爐型的缺陷，F(xiàn)oster 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(huán)流化床鍋爐被稱為**代循環(huán)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(nèi)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(nèi)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(nèi)側防磨問題。該公司投運的循環(huán)流化床鍋爐從未發(fā)生回料系統(tǒng)結焦的問題，也未發(fā)生旋風筒內(nèi)磨損問題，充分顯示了其優(yōu)越性。這樣，高溫絕熱型旋風分離循環(huán)床的優(yōu)點得以繼續(xù)發(fā)揮，缺點則基本被克服。當然，任何一種設計都難以盡善盡美，F(xiàn)W式水(汽)冷旋風分離器的問題是制造工藝及生產(chǎn)成本，這使其商業(yè)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(tǒng)鍋爐**的形式。為了各部件的熱膨脹而設置的大型膨脹節(jié)成為該爐型*薄弱的環(huán)節(jié)，損壞事故頻繁發(fā)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(huán)流化床燃燒技術發(fā)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(chuàng)造性地提出了Pyroflow Compact設計構想。Pyroflow Compact循環(huán)床鍋爐采用其獨特**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(huán)流化床鍋爐。它與常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐的*大區(qū)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(huán)系統(tǒng)的一部分，因此與爐膛之間免除熱膨脹節(jié)。同時方型分離器可緊貼爐膛布置從而使整個循環(huán)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(jīng)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(huán)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(jié)快等優(yōu)點，在國內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展。如今，中型容量的循環(huán)流化床鍋爐的研制與開發(fā)已進入商業(yè)化運行階段，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，必須走產(chǎn)業(yè)化和大型化的道路，開發(fā)制造具有我國自主知識產(chǎn)權的大型循環(huán)流化鍋爐，并在容量上盡快達到煤粉爐的水平。
