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

【摘 要】從我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，依舊是以煤炭為主，而煤炭的燃燒給自然環(huán)境帶來(lái)了極大的影響。因此，在這一背景下，論文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行詳細(xì)探究。首先，論文對(duì)流化床鍋爐技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，其次，總結(jié)了循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，最后對(duì)當(dāng)前我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)分析。此次研究的目的主要是明確我國(guó)關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向，進(jìn)而提高循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)水平。

【Abstract】 According to the current energy structure of China， the coal resources is still the main source of energy， and the combustion of coal has a great impact on the natural environment. Therefore， under this background， the paper makes a detailed exploration on the advantages and technical development direction of the circulating fluidized bed boiler. Firstly， the paper briefly expounds the development situation of circulating fluidized bed boiler technology in China， and then summarizes the advantages of the circulating fluidized bed boiler. Finally， it makes a detailed analysis of the development direction of the circulating fluidized bed boiler technology. The main purpose of this study is to clarify the development direction of the circulating fluidized bed boiler in China， so as to improve the technical level of the circulating fluidized bed boiler.

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；工作優(yōu)點(diǎn)；技術(shù)發(fā)展

【Keywords】circulating fluidized bed boiler； working advantage； technical development

【中圖分類(lèi)號(hào)】TK229.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）09-0147-02

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(lái)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(lái)的壓力，如何能夠有效解決當(dāng)前能源與環(huán)境之間的問(wèn)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(wèn)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(méi)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(wèn)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(wèn)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(lái)說(shuō)，如果按照重量來(lái)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(guò)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(méi)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(guò)了煤粉爐的熱負(fù)荷承受值。而就鼓泡流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，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(méi)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(lái)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(wèn)題就是資源緊缺，而對(duì)于我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，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?、生物質(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(lái)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(wú)法正常進(jìn)行統(tǒng)一處理[4]。因此，就當(dāng)前情況來(lái)看，通過(guò)進(jìn)行硫化反應(yīng)來(lái)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(guò)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(lái)說(shuō)，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。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】鄔萬(wàn)竹，王虎，顧從陽(yáng).煤泥及矸石等低熱值煤循環(huán)流化床清潔高效利用關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤炭工程，2017，49（S1）：41-45.

【4】韓成.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2016，18（08）：67.