循環流化床鍋爐的優點和技術發展方向

張炳偉

（云南大唐國際紅河發電有限責任公司，云南 紅河 661600）

1 引言

據當前我國的流化床鍋爐技術的發展現狀來看，循環流化床鍋爐技術憑借著其燃料適應性廣且燃料的使用效率高等特點被廣泛應用。而隨著我國煤炭使用總量的提高以及我國的煤炭資源儲存現狀，再加上煤炭燃燒對于我國環境帶來的壓力，如何能夠有效解決當前能源與環境之間的問題，最大程度發展循環流化床鍋爐技術成為當前工作人員急需解決的實際問題。

2 流化床鍋爐技術國內發展現狀

我國對流化床鍋爐的研究在20世紀60年代就開始了，至今已經取得了較大的成績。而在當前，循環流化床鍋爐技術是工業化程度最高的潔凈煤燃燒技術。我國對流化床鍋爐的研究分為了三個階段，第一個階段是20世紀60年代到70年代，我國的流化床鍋爐技技術主要是通過對劣質燃料的應用，進而將其他工廠中鏈條鍋爐和快裝鍋爐進行改裝。這一階段的流化床鍋爐技術對于煤炭的使用率較低，并且產生的飛灰能夠極大地污染空氣；第二階段則是開始了對新煤爐的研究，在這一階段通對鼓泡流化床的成功研制，使得我國的鍋爐熱量提升到了80%，褐煤式的流化床甚至達到了88%[1]。最后一個階段就是循環流化床鍋爐技術，循環流化床鍋爐技術開創了清潔煤灰燃燒技術的全新階段。另外，我國的循環流化床鍋爐技術已經得到了完整的知識產權，并且其已經在我國各大型的鍋爐廠廣泛使用。盡管我國已經擁有了世界上最多的CFB鍋爐，但當前的CFB鍋爐的脫硫技術依舊沒有達到理想的程度。隨著當前環境的逐步惡化，以及人們對于環境問題關注度的提高，煤炭深度脫硫技術的研究成為相關工作人員面臨的嚴峻問題。

3 循環流化床鍋爐技術的優點

3.1 燃料適應性廣且燃料的使用效率高

循環流化床鍋爐最大的優點就是其能夠使用多種多樣的燃料，并且對于燃料的燃燒使用效率極高。對于循環流化床鍋爐來說，如果按照重量來進行計算，其燃料的重量僅僅占據了整個鍋爐的1-3%，而其他的則是例如灰渣等不可燃燒的物質。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行全部包圍，而在流化床內部的混合反應中，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。而在這個加熱的全過程中，由于燃料所吸收的熱量十分少，因此對整個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部的溫度保持一定的平穩，這也是循環流化床燃料適應性廣且燃料的使用效率高的主要原因。

3.2 高效脫硫

循環流化床鍋爐的第二個優點就是其有著高效的脫硫功能。循環流化床鍋爐在日常工作中，在對飛灰進行循環燃燒時，循環流化床內部沒有進行脫硫反應的飛灰能夠被再次送至流化床的內部進行燃燒使用。另外一方面，對于已經在循環流化床鍋爐發生了脫硫反應的飛灰，其在發生相應的反應后會形成大量的硫酸鈣大粒子，這些大粒子在進行重新循環燃燒中會發生強烈的碰撞，進而使得新的氧化鈣粒子重新暴露在硫化反應中，極大地提高了脫硫反應的效率。另一方面，與同期的鍋爐相比，循環流化床鍋爐還能夠將一氧化氮的濃度有效控制在一定的范圍內，極大降低了環境污染。

3.3 燃燒強度高，煤炭需求量小

循環流化床鍋爐第二個優點就是其燃燒強度高，且煤炭需求量小。由于循環流化床的截面熱負荷在3.5-4.5MW/m2之間，其熱負荷承受值已經接近煤粉爐或者遠遠超過了煤粉爐的熱負荷承受值。而就鼓泡流化床鍋爐來說，在同樣的熱負荷值域下，其所需要的爐膛截面積遠遠大于循環流化床鍋爐的爐膛截面積。而也正是有由于循環流化床鍋爐爐膛截面積小，使得循環流化床鍋爐對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，這也是當前循環流化床鍋爐被廣泛應用的重要原因。

4 循環流化床鍋爐技術發展方向

4.1 深度脫硫和脫硝

循環流化床鍋爐自身具有能夠將空氣分級供給的功能，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，循環流化床鍋爐能夠降低氧氮含量高達20%，并且能夠將一氧化氮的濃度降低到300mg/m3。盡管我國已成為當前世界上CFB鍋爐擁有量最多的國家，且我國的循環流化床鍋爐已經能夠降低氧氮含量高達20%，將一氧化氮的濃度降低到300mg/m3，但是CFB鍋爐的脫硫技術依舊沒有較大提升[3]。另外，我國的循環流化床鍋爐與傳統的濕化脫硫技術相比，其能在脫硫時加入石灰石，但這種方式還需要對灰渣進行相應的處理。隨著近年來我國對于各種化合物排放標準的逐步提高，對于循環流化床鍋爐進行更深度的脫硫和脫硝成為循環流化床鍋爐發展的新方向。

4.2 綜合利用能源

在當前，世界各國面臨的統一問題就是資源緊缺，而對于我國的循環流化床鍋爐來說，對于能源的綜合利用成為其發展的另一個重要方向。首先，我國在有效使用循環流化床鍋爐技術，進而對一些普通的能源進行綜合利用。在這一方面，我國已經取得了較大的成就，不僅能夠對垃圾、泥質等進行處理，還能夠對焦煤、生物質進行有效處理。其次，在對循環流化床鍋爐進行使用時，將其他原材料以及能源進行高度結合，目前成為CFB技術當中需要攻破的難關之一。最后，就是對循環流化床鍋爐在進行使用時所產生的灰渣進行二次高度利用。在鍋爐的內部增加石灰石來對灰渣進行脫硫，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量，而出于化學反應以及其他反應所具有的差異性，使得灰渣無法正常進行統一處理[4]。因此，就當前情況來看，通過進行硫化反應來對灰渣進行解決，是當前我國循環流化床鍋爐發展的重要方向。

4.3 超臨界大型化

對于循環流化床鍋爐超臨界大型化發展方向，與其自身所擁有的燃燒的特性有著不可分割的關系。在循環流化床鍋爐中，其自身的固體傳熱系數和固體的濃度越高，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于溫度的控制。循環流化床鍋爐對于飛灰進行分離工作中所采用的是飛灰分離循環燃燒技術，并且鍋爐所采用的工作系統也較為簡單，有利于大型化生產技術的研究。其次，不論是我國國內所研發的下排旋風分離器和水冷異性分析器，還是國外研發的方形分離器，其在一定程度上都能夠和鍋爐自身進行融合。

5 結論

通過本文論述可知，循環流化床鍋爐技術憑借著其自身能對于燃料適應性廣且燃料的使用效率高、高效脫硫、燃燒強度高，煤炭需求量小等優點被廣泛應用。而就當前經濟發展水平來說，人們對于循環流化床鍋爐技術提出了更高的要求。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流化床鍋爐技術發展的全新方向。望此次研究能夠被當代學者所重視，并在此基礎上進行創新應用，為我國循環流化床鍋爐技術發展獻上綿薄之力。