循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展過程及趨向

吳勇

【摘 要】循環(huán)流化床鍋爐是一種新型的低污染和節(jié)能技術(shù)，是未來相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用中的方向。然而，盡管循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在應(yīng)用過程中具有自身的優(yōu)勢，但在很多方面，尤其是節(jié)能方面還存在一定的不足。在綠色節(jié)能理念下，進(jìn)一步研究循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)十分必要。基于此，本研究在概述循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展過程進(jìn)行了總結(jié)，并總結(jié)了其發(fā)展趨向，希望為該技術(shù)的進(jìn)一步深入研究提供參考。

【Abstract】Circulating fluidized bed boiler is a new type of low pollution and energy saving technology， which is the direction of application in related fields in the future. However， although circulating fluidized bed boiler technology has its own advantages in the process of application， there are still some shortcomings in many aspects， especially in energy saving. Under the concept of green energy saving， it is necessary to further study the circulating fluidized bed boiler technology. On this basis， based on summarizing the related theory of circulating fluidized bed boiler technology， this study summarizes the development process of circulating fluidized bed boiler at home and abroad， and summarizes its development trend. Hoping to provide reference for the further study of this technology.

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床；鍋爐；發(fā)展過程；發(fā)展趨向

【Keywords】circulating fluidized bed； boiler； development process； development trend

【中圖分類號】TK229.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0164-02

1 引言

目前，我國正面臨著嚴(yán)峻的能源緊缺問題。外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的出現(xiàn)，為最大限度的利用能源，減少資源矛盾起到了很好的效果和作用。外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)不僅能夠提高鍋爐的發(fā)電效率，還能夠節(jié)約煤炭資源，也能夠降低運(yùn)行的成本，更能夠提高環(huán)境保護(hù)的水平[1]。外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展與我國正在推進(jìn)的綠色節(jié)能理念、低碳理念等相符合，因而未來必然有著良好的發(fā)展前景[2]。因此，本研究通過對已有文獻(xiàn)的檢索和研究，對外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展過程和趨向進(jìn)行了研究。

2 循環(huán)流化床鍋爐相關(guān)理論概述

循環(huán)流化床鍋爐是在循環(huán)流化床鍋爐中適應(yīng)循環(huán)流化床潔凈燃燒技術(shù)的一種產(chǎn)品，這種產(chǎn)品的優(yōu)勢在于高效節(jié)能以及低污染。循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，在鍋爐的爐膛內(nèi)部，存在大量的物料。物料在循環(huán)的過程中，產(chǎn)生高傳熱系數(shù)，進(jìn)而促使鍋爐熱負(fù)荷額調(diào)節(jié)范圍增大。同時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)還具有較強(qiáng)的燃料適應(yīng)性，并能夠有效改善鍋爐燃燒的能源結(jié)構(gòu)。第二，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)還具有較高的燃燒效率，不僅能夠充分燃燒劣質(zhì)燃料，還具有較好的環(huán)保性能[3]。

3 循環(huán)流化床鍋爐在國內(nèi)外的發(fā)展過程

3.1 循環(huán)流化床鍋爐在國外的發(fā)展過程

在國外，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，是在鼓泡流化床鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展的。20世紀(jì)70年代，第一臺循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在芬蘭被建造，在建造的過程中，主要是商用。該鍋爐在燃用泥煤的過程中，熱功率為15MW，采用的主要是鍋爐外高溫旋風(fēng)分離器。1981年美國第一臺循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)問世。1982年德國第一臺循環(huán)流化床鍋爐問世，主要用于生產(chǎn)蒸汽和供熱。1984年瑞典與美國合作，共同生產(chǎn)了循環(huán)流化床鍋爐。隨著時(shí)代的發(fā)展和社會的進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)也獲得了很大的發(fā)展。國外在研究的過程中，更為注重循環(huán)流化床鍋爐容量的增大和蒸汽參數(shù)的提高。

3.2 循環(huán)流化床鍋爐在國內(nèi)的發(fā)展過程

在我國，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展也起源于20世紀(jì)60年代后期，發(fā)展的基礎(chǔ)也是鼓泡流化床鍋爐。自20世紀(jì)60年代后期開始，我國的鼓泡流化床鍋爐的研究和產(chǎn)品開發(fā)逐漸受到關(guān)注和重視，研發(fā)出的產(chǎn)品被廣泛投入到市場中，蒸汽量已從4t/h發(fā)展到130t/h。在20世紀(jì)80年代，約有3000多臺鼓泡流化床鍋爐已經(jīng)投運(yùn)到市場中。20世紀(jì)90年代中期，我國研發(fā)了蒸發(fā)量為130t/h的流化床鍋爐，自此我國邁入了中容量循環(huán)流化床鍋爐研發(fā)階段。在這一階段，循環(huán)流化床鍋爐的蒸汽參數(shù)為3.82Mpa，溫度為450℃。然而，在這一階段，我國研發(fā)的循環(huán)流化床鍋爐還處于簡單的自然循環(huán)鍋爐階段，還有很大的研發(fā)空間。在20世紀(jì)90年代后期，我國引進(jìn)國外技術(shù)，為發(fā)展大型循環(huán)流化床電鍋爐提供了經(jīng)驗(yàn)。在時(shí)代和科技的發(fā)展下，循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)被提出，并獲得廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)末，為更好地解決燃煤發(fā)電所引發(fā)的環(huán)境問題，我國加大了對循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的進(jìn)一步研究。在這一階段，我國研發(fā)了高壓、高溫循環(huán)流化床鍋爐。進(jìn)入21世紀(jì)，我國在這方面的研究依然在不斷的加強(qiáng)和完善，并取得了一定的成績。其中，蒸汽量、蒸汽參數(shù)已經(jīng)達(dá)到了1025t/h、17.4/3.72Mpa、540℃。在新時(shí)期，在綠色節(jié)能理念下，我國對該項(xiàng)技術(shù)的研究依然要給予不斷的關(guān)注和重視。有研究學(xué)者在超臨界循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)研究中，600MW循環(huán)流化床鍋爐大容量也已經(jīng)研制出，并被廣泛應(yīng)用到研究和試驗(yàn)中?？傊?，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)還會不斷的發(fā)展。通過對已有文獻(xiàn)的研究和檢索，不同的研究學(xué)者均從不同的角度對循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進(jìn)行了研究，有的研究學(xué)者從節(jié)能的角度進(jìn)行研究，有的研究學(xué)者從擴(kuò)大容量的角度進(jìn)行研究。在容量方面，已經(jīng)達(dá)到600MW。由此可見，我國在循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展的過程中，也已經(jīng)取得了很大的成績。

4 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展趨向

在國內(nèi)外工業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大的過程中，工業(yè)企業(yè)對工業(yè)鍋爐容量提出了更高的要求。與此同時(shí)，人們對于工業(yè)鍋爐的蒸汽參數(shù)也提出了一定的要求。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的未來發(fā)展趨向也必然體現(xiàn)在這兩個(gè)方面。這主要是由于隨著人們生活水平的提高，人們對電網(wǎng)容量的需求也呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。在這一背景下，電廠發(fā)電機(jī)組的高功率也必須獲得飛速的增長。而循環(huán)流化床鍋爐容量的擴(kuò)大就是一種必然。目前，最大的單臺煤粉燃燒電站鍋爐可配1300MW發(fā)電機(jī)組。為在未來的市場競爭中占據(jù)重要的地位，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)必須開發(fā)配300MW以上等級的大容量鍋爐。目前，經(jīng)過多年的研究和開發(fā)，我國研發(fā)的最大超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐和蒸汽參數(shù)分別已經(jīng)達(dá)到了800MW、31MPa、605/620℃。隨著技術(shù)的進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)未來在這兩方面的研究力度和強(qiáng)度也必然會逐漸加大。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟的商業(yè)化技術(shù)，在我國潔凈煤發(fā)電的過程中占有很高的地位，并發(fā)揮著日益顯著的作用。隨著我國綠色節(jié)能理念的不斷深入和推進(jìn)，循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國最實(shí)用的燃煤設(shè)備。在這一理念下，循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用范圍也逐漸增加。循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在較高的燃料適應(yīng)性以及穩(wěn)定性上。然而，目前在我國煤炭能源日益緊缺的情況下，在采用煤供電的過程中，部分煤電站會使用劣質(zhì)煤料，進(jìn)而導(dǎo)致熱效率下降，煤耗增加等等，這與節(jié)能理念嚴(yán)重悖離。為進(jìn)一步推動綠色節(jié)能理念，提高循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究深度和力度是十分必要的。為進(jìn)一步加大這方面的研究力度和深度，在綠色節(jié)能理念下，研究循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展過程和趨向是十分的關(guān)鍵和重要的。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展過程和趨向的研究，本研究主要得出以下四個(gè)方面的結(jié)論。

①循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在發(fā)展的過程中，無論是在國內(nèi)，還是在國外，均是在20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的，且發(fā)展的基礎(chǔ)是鼓泡流化床。

②經(jīng)過多年的發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)由于自身具有諸多的優(yōu)勢，因而獲得了飛速的發(fā)展。目前，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可配300MW等級發(fā)電機(jī)組的水平。同時(shí)，關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究還在進(jìn)行和完善。

③循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展方向是提高蒸汽參數(shù)和增加容量，這點(diǎn)與煤粉鍋爐是一致的。在增大容量的過程中，應(yīng)注重新構(gòu)件的開發(fā)。

④在市場競爭的過程中，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)未來的發(fā)展趨向必然走向更加高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和安全。總之，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展趨向是非常良好的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉吉臻，洪烽，呂游，等.循環(huán)流化床鍋爐床溫動態(tài)模型[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36（8）：2168-2174.

【2】蔡毅，程樂鳴，許霖杰，等.循環(huán)流化床鍋爐組合脫硫系統(tǒng)運(yùn)行策略研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017，37（1）：161-171.

【3】蔡潤夏，呂俊復(fù)，凌文，等.超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展[J].中國電力，2016，49（12）：1-7.