循环流化床锅炉和煤粉炉对比研究

大屯煤电公司发电厂 刘剑锐

循环流化床锅炉和煤粉炉对比研究

大屯煤电公司发电厂 刘剑锐

随着国家最新环境评价标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223–2011）的实施和煤粉炉技术的飞速发展，虽然循环流化床的优势正在逐渐消失，但是与煤粉炉技术相比，循环流化床技术仍然具有一定的优势。本文，笔者从燃料适应性、脱硫能力、氮氧化物（NOx）排放量、负荷调节范围 、灰渣综合利用情况等方面对循环流化床锅炉和煤粉灰锅炉进行对比分析，以期为同行有所参考。

一、燃料适应性方面

在我国，褐煤约占总储量的12.76%，但是由于褐煤具有水分大、孔隙大、密度小、挥发分高、不黏结，一般发热量较低，灰熔点低，灰中含氧化钙较多等特点，使它曾经无法满足煤粉炉对燃煤的要求，只能适应循环流化床等炉种。但随着塔式炉型煤粉炉的出现，褐煤也可以被煤粉炉使用，这在一定程度上抵消了循环流化床的优势。塔式炉型之所以能燃用褐煤，有以下几个原因。

1.对于燃用具有灰熔点低、灰中含氧化钙较多的褐煤，选取较低的燃烧温度是必须的，这就要求在同等负荷条件下，加大燃料量。塔式布置炉型可以采用相对较大炉膛断面，同时也可以采取较低的屏底烟气温度，正好可以满足褐煤的使用要求。

2.对于水分大的褐煤，由于风扇式磨煤机可以在热风入口管道内对煤进行预热，所以煤的干燥条件好，可以磨水分较大的煤。但风扇式磨煤机既是磨煤机又是排粉机，再加上风扇本身较强的通风能力；因此，风扇式磨煤机主要用于直吹式给粉系统。由于循环流化床锅炉的给粉系统为双烟道炉型，布置起来十分困难；而在塔式炉型中布置却十分容易。

3.由于风扇式磨煤机磨出的煤粉均匀性差，且褐煤的水分大，使煤粉的细度较粗，在此情况下，就要求炉型要有较高的燃尽率；而塔式炉型煤粉炉则具有这个能力。

二、脱硫能力

炉内脱硫曾经是循环流化床锅炉的一大优势，当钙硫比为1.5 ～ 2.0时，脱硫效率可达85% ～ 90%，然而随着国家对环保的重视，这一脱硫效率已经不能满足环保的要求。根据最新的环境评价标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223–2011），二氧化硫排放浓度限值为100 mg/Nm3，循环流化床锅炉的脱硫效率要求达到96.5%以上才能满足上述要求，但光靠炉内脱硫已不能满足，必须加装炉外脱硫。如果同时安装有炉内和炉外2套脱硫系统，则无论从系统、运行、管理及投资方面来说，都是不合适的。这这一方面，两种类型的锅炉均无优势可言。

三、氮氧化物（NOx）排放量方面

循环流化床锅炉可以实现低氮燃烧。循环流化床燃烧温度为800 ～ 900℃，远低于NOx的热力型生成温度，故NOx形成仅来源于燃料中的氮，生成的NOx不超过200 mg/Nm3。超临界煤粉炉采用低NOx旋转燃烧器，分级送风燃烧，可以大大减少NOx的排放量；对挥发性较高的煤质，NOx可控制在350 mg/Nm3以内。根据最新的环境评估标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223–2011），燃煤锅炉氮氧化物排放浓度限值为100 mg/Nm3，而循环流化床炉的低温燃烧NOx排放已不能满足环保要求。因此，无论是循环流化床炉还是煤粉炉，都必须安装脱硝设备。两种锅炉在这一方面也均无优势。

四、负荷调节范围

由于循环流化床锅炉炉内有大量的高温床料，物料的温度允许范围为800 ～ 960℃，且可以在一定程度上控制外循环的物料量，其负荷调节范围一般为30% ～ 110%，要比煤粉炉宽很多。而煤粉锅炉的负荷调节范围通常在70% ～ 110%，若在低负荷时要维持稳定燃烧，需投油枪进行助燃。

随着四角切圆燃烧技术的出现，煤粉炉负荷调节范围得到了很大的提高。由于采用四角切圆燃烧技术的锅炉各角着火燃烧相互支持，相互作用，在炉内形成一个完整的火球，具有良好的着火燃烧条件，因此具有较强的低负荷适应能力。锅炉设计低负荷比较低，煤粉锅炉无油助燃稳定运行最低负荷为40%。从而使煤粉炉的负荷调节范围扩宽到了40% ～ 110%。与煤粉锅炉相比，循环流化床锅炉具有些许优势。

五、灰渣综合利用方面

循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低（含炭量小于1%），属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用。如，灰渣可以用作水泥掺和料或建筑材料，而且对灰渣的利用随着对粉煤的综合利用已取得了很好的成绩。在一些粉煤灰综合利用较好的国家，如荷兰、意大利、丹麦等，利用率已超过90%。粉煤灰的综合利用主要表现在以下几个方面。

1.用作水泥原材料。粉煤灰是一种火山灰混合料，具有一定的活性，可做水泥原材料。

2.用作水泥混凝土和沙浆的原材料。粉煤灰是混凝土建筑构件的有效材料，这是因为粉煤灰可以代替一部分水泥，并且还可以减少骨料用量，并将特定骨料和水泥结合，组成合理的颗粒级配，从而使混凝土构件实现其设计所要求的机械力学性能。

3.用作筑路原材料。随着经济的发展和交通运输量的迅速增长，高等级公路的建设也在快速发展。由于高等级公路是全封闭、全立交式的，同时为了减少引桥坡度，都要提高道路标高，需要填筑高路基。用粉煤灰代替土石填筑高路基是大量利用粉煤灰的重要途径。