浅谈能源结构调整中循环流化床燃烧技术的重要性

焦春然（天津天铁炼焦化工有限公司,天津　300163）

浅谈能源结构调整中循环流化床燃烧技术的重要性

焦春然
（天津天铁炼焦化工有限公司,天津300163）

循环流化床锅炉是一种低污染、高效率的节能设备，在工业生产中有着广泛的应用，它对改善环境、促进可持续工业的发展、充分利用能源、提升机械制造业技术水平有着重要的意义。本文着重介绍循环流化床锅炉的发展历程，应用现状和在环保节能方面的优势。

循环流化床，锅炉，环保，炉渣利用

0　前言

社会的进步,人们生活水平的提高,经济全球化进程的加快,节能环保越来越成为全人类共同面临的问题。由于我国“富煤、贫油、少气”的先天能源结构决定了煤炭作为我国的一次能源在未来仍会持续很长时间。又由于人均资源占有量比较少，如何有效合理的利用能源，就成为我国首要解决的问题。燃煤锅炉是目前工业中常用的供暖或者供汽设备，在北方地区使用十分普遍。传统锅炉普遍存在热效率低，污染严重，炉渣利用率低等问题。作为当今世界上商业应用最成功的洁净煤燃烧技术之一，循环流化床燃烧技术能有效的解决这一问题。拼产量，将速度的时代已经过去，综合效益的提高才是真正的可持续发展道路。

1　国外循环流化床燃烧技术的发展历程和现状

循环流化床（CFB）锅炉是一种新型煤燃烧技术。在短短的三十年间，流化床技术得到了飞速发展，由最初的鼓泡流化床发展到了循环流化床，其应用也有小型锅炉发展到容量与煤粉炉大体相当的大型电站锅炉。

自从1979年，芬兰奥斯龙公司研制出世界第一台循环流化床锅炉的商用级，20t/h的蒸发量，并在Pihlava成功投运开始。30多年来，CFB燃烧技术在国外发展迅速,到目前为止，国外已投运的商用电站级CFB锅炉其容量大于200MW的已经有20多台。美国已经将CFB锅炉的检验、安全规程列入ASME标准，标志着该项技术已基本成熟。

2009年，世界第一台超临界460MWCFB锅炉被美国福斯特惠勒（FW）公司成功开发，并在波兰Lagisza电站投入商业应用[49]。据英国贸工部预计，到2020年，全球的燃煤CFB锅炉将达到近150000MW的容量。

2　国内循环流化床燃烧技术的发展历程和现状

相对于发达国家，我国的CFB锅炉技术的研究和应用起步较晚，但由于我国特殊的能源国情，使得该项技术自进入我国便得到非常大的重视，因此发展非常迅速。自20世纪九十年代，我国首台50MWCFB锅炉成功投运以来，在短短20年间，我国CFB锅炉已完成从高压、超高压、亚临界300MW到超临界600MW的跨越式发展，从引进国外先进技术到完全自主创新。就在2013年4月14日，东锅完全自主知识产权的600MWCFB锅炉，也是世界上首台600MW超临界CFB锅炉在四川白马顺利通过168小时满负荷运行，这标志着我国大容量、高参数流化床燃烧技术已然从以前的靠引进国外技术跨越到现今的走在世界前列了。

3　技术优势

3.1燃烧效率高

CFB锅炉在燃烧高品质煤时，其燃烧效率可以媲美煤粉炉，达到97-99%，并且炉膛截面热负荷高达3～5MW/m2，与煤粉炉相当且为鼓泡床锅炉、层燃锅炉的数倍。

3.2燃料适应性广

CFB锅炉不仅可以燃烧普通常见煤种，如烟煤、褐煤、无烟煤，还可以燃烧低热值、高灰分的泥煤、石煤、煤矸石、油页岩、石油焦、生活垃圾以及生物质燃料等，这一优点对对充分利用劣质燃料具有总大意义。

3.3环保指标优越

循环流化床锅炉正常运行时床温控制在850℃～950℃，同时根据燃煤特性以一定的Ca/S向炉内加入石灰石粉作为脱硫剂，在燃烧的过程中脱去燃烧生成的SO2，而石灰石粉在850℃～950℃范围内脱硫效率最高，所以循环流化床锅炉采用850℃～950℃燃烧温度可以达到较高的脱硫效率,脱硫率一般可达80%～95%，燃烧率比煤粉炉约高5%。同时循环流化床在850℃～950℃燃烧温度下能有效地抑制热反应型NOx的生成，再加上采用了分级燃烧方式送入二次风，又有效地控制了燃料型NOx的生成。NOx的排放一般在200mg/Nm3以下。

循环流化床洁净煤燃烧技术的污染控制成本是目前其它技术无法匹敌的，是已经为世界各国公认的较为成熟而最有前途的洁净煤燃烧技术。

3.4负荷调节范围大、调峰性能好

CFB锅炉可以通过调节炉膛内的灰浓度，以及外循环灰量来调节锅炉负荷（CFB锅炉最低能在满负荷的1/3左右稳定运行），能满足调峰机组的要求，特别适合川渝地区，由于水电占电网的比例较高，对火电机组的调峰能力要求也高。

3.5 燃料制备系统简单、经济

由于CFB锅炉对燃料的要求远低于煤粉炉，入炉煤的粒径为8mm以下，因此对燃料制备系统的要求不高，不仅能延长燃料制备系统的寿命，同时也能提高其经济性。

3.6灰渣综合利用性好

（1）灰渣的物理特性。研究表明粒度分布均匀时,易形成松散结构,当受到动载荷时,容易造成工程破坏,表面沦陷。而像循环流化床锅炉这样宽筛分的灰渣,颗粒大小混杂,易形成紧密结构,是建筑工程上的理想结构。

（2）灰渣的化学特性。灰渣的化学特性包括化学组成和矿物组成等。由于灰渣中存在大量的CaO和CaSO4及SiO2,因而具有一定的自硬性能,而且向灰渣中加水时容易发生如下化学反应:CaO+H2O―→Ca(OH)2因此,循环流化床灰渣一般呈碱性,其PH值在11.5～12.5之间。

（3）综合利用性。灰渣排出温度约800℃，可利用其余热加热水。与粘土混合烧焙，可以大幅度节约燃料成本。农业中灰渣也有很丰富的用途：可利用灰渣中残留的石灰中和酸性土壤。制成硅肥可很好的治疗农作物因倒伏造成的减产。同时灰渣也是很好的环保原料：灰渣烧结砖，与普通砖相比，强度相同重量约轻20%，

（4）导热系数小，不易风裂，易于干燥，是国家环保技术策略手推的煤粉综合利用项目，前景广阔。另外，通过应用单位，技术及质量监督部门的鉴定，“清洁土”、“人行道砖”已具备商业生产的必备条件。

[1]程乐鸣,周兴龙等.大型流化床锅炉的发展[A].浙江大学,2008. [2]高廷源.循环流化床锅炉脱硫灰渣特性及综合利用研究[D].四川大学,2004.

焦春然（1984-），男，天津人，本科，助理工程师。