循环流化床锅炉的优点和技术发展方向

张炳伟

（云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南 红河 661600）

1 引言

据当前我国的流化床锅炉技术的发展现状来看，循环流化床锅炉技术凭借着其燃料适应性广且燃料的使用效率高等特点被广泛应用。而随着我国煤炭使用总量的提高以及我国的煤炭资源储存现状，再加上煤炭燃烧对于我国环境带来的压力，如何能够有效解决当前能源与环境之间的问题，最大程度发展循环流化床锅炉技术成为当前工作人员急需解决的实际问题。

2 流化床锅炉技术国内发展现状

我国对流化床锅炉的研究在20世纪60年代就开始了，至今已经取得了较大的成绩。而在当前，循环流化床锅炉技术是工业化程度最高的洁净煤燃烧技术。我国对流化床锅炉的研究分为了三个阶段，第一个阶段是20世纪60年代到70年代，我国的流化床锅炉技技术主要是通过对劣质燃料的应用，进而将其他工厂中链条锅炉和快装锅炉进行改装。这一阶段的流化床锅炉技术对于煤炭的使用率较低，并且产生的飞灰能够极大地污染空气；第二阶段则是开始了对新煤炉的研究，在这一阶段通对鼓泡流化床的成功研制，使得我国的锅炉热量提升到了80%，褐煤式的流化床甚至达到了88%[1]。最后一个阶段就是循环流化床锅炉技术，循环流化床锅炉技术开创了清洁煤灰燃烧技术的全新阶段。另外，我国的循环流化床锅炉技术已经得到了完整的知识产权，并且其已经在我国各大型的锅炉厂广泛使用。尽管我国已经拥有了世界上最多的CFB锅炉，但当前的CFB锅炉的脱硫技术依旧没有达到理想的程度。随着当前环境的逐步恶化，以及人们对于环境问题关注度的提高，煤炭深度脱硫技术的研究成为相关工作人员面临的严峻问题。

3 循环流化床锅炉技术的优点

3.1 燃料适应性广且燃料的使用效率高

循环流化床锅炉最大的优点就是其能够使用多种多样的燃料，并且对于燃料的燃烧使用效率极高。对于循环流化床锅炉来说，如果按照重量来进行计算，其燃料的重量仅仅占据了整个锅炉的1-3%，而其他的则是例如灰渣等不可燃烧的物质。因此，在锅炉中被新加入的煤块颗粒就像是被蓄热池一样的灰渣进行全部包围，而在流化床内部的混合反应中，灰渣有着极大的热量，能够轻而易举将煤块加热到燃烧的温度。而在这个加热的全过程中，由于燃料所吸收的热量十分少，因此对整个床层的温度也有着极低的影响[2]。另外，新燃烧的燃料所释放出的热量能够使流化床内部的温度保持一定的平稳，这也是循环流化床燃料适应性广且燃料的使用效率高的主要原因。

3.2 高效脱硫

循环流化床锅炉的第二个优点就是其有着高效的脱硫功能。循环流化床锅炉在日常工作中，在对飞灰进行循环燃烧时，循环流化床内部没有进行脱硫反应的飞灰能够被再次送至流化床的内部进行燃烧使用。另外一方面，对于已经在循环流化床锅炉发生了脱硫反应的飞灰，其在发生相应的反应后会形成大量的硫酸钙大粒子，这些大粒子在进行重新循环燃烧中会发生强烈的碰撞，进而使得新的氧化钙粒子重新暴露在硫化反应中，极大地提高了脱硫反应的效率。另一方面，与同期的锅炉相比，循环流化床锅炉还能够将一氧化氮的浓度有效控制在一定的范围内，极大降低了环境污染。

3.3 燃烧强度高，煤炭需求量小

循环流化床锅炉第二个优点就是其燃烧强度高，且煤炭需求量小。由于循环流化床的截面热负荷在3.5-4.5MW/m2之间，其热负荷承受值已经接近煤粉炉或者远远超过了煤粉炉的热负荷承受值。而就鼓泡流化床锅炉来说，在同样的热负荷值域下，其所需要的炉膛截面积远远大于循环流化床锅炉的炉膛截面积。而也正是有由于循环流化床锅炉炉膛截面积小，使得循环流化床锅炉对于煤炭的需求量极低，一定程度上有利于加快煤炭的燃烧速度。因此，这也是当前循环流化床锅炉被广泛应用的重要原因。

4 循环流化床锅炉技术发展方向

4.1 深度脱硫和脱硝

循环流化床锅炉自身具有能够将空气分级供给的功能，因此，在一定程度上，其能够极大地利用氧氮化物的形成。另外，与其他锅炉相比，循环流化床锅炉能够降低氧氮含量高达20%，并且能够将一氧化氮的浓度降低到300mg/m3。尽管我国已成为当前世界上CFB锅炉拥有量最多的国家，且我国的循环流化床锅炉已经能够降低氧氮含量高达20%，将一氧化氮的浓度降低到300mg/m3，但是CFB锅炉的脱硫技术依旧没有较大提升[3]。另外，我国的循环流化床锅炉与传统的湿化脱硫技术相比，其能在脱硫时加入石灰石，但这种方式还需要对灰渣进行相应的处理。随着近年来我国对于各种化合物排放标准的逐步提高，对于循环流化床锅炉进行更深度的脱硫和脱硝成为循环流化床锅炉发展的新方向。

4.2 综合利用能源

在当前，世界各国面临的统一问题就是资源紧缺，而对于我国的循环流化床锅炉来说，对于能源的综合利用成为其发展的另一个重要方向。首先，我国在有效使用循环流化床锅炉技术，进而对一些普通的能源进行综合利用。在这一方面，我国已经取得了较大的成就，不仅能够对垃圾、泥质等进行处理，还能够对焦煤、生物质进行有效处理。其次，在对循环流化床锅炉进行使用时，将其他原材料以及能源进行高度结合，目前成为CFB技术当中需要攻破的难关之一。最后，就是对循环流化床锅炉在进行使用时所产生的灰渣进行二次高度利用。在锅炉的内部增加石灰石来对灰渣进行脱硫，在一定程度上能够起到良好的脱硫作用。但是，这种方式却极大地增加了飞灰的数量，而出于化学反应以及其他反应所具有的差异性，使得灰渣无法正常进行统一处理[4]。因此，就当前情况来看，通过进行硫化反应来对灰渣进行解决，是当前我国循环流化床锅炉发展的重要方向。

4.3 超临界大型化

对于循环流化床锅炉超临界大型化发展方向，与其自身所拥有的燃烧的特性有着不可分割的关系。在循环流化床锅炉中，其自身的固体传热系数和固体的浓度越高，锅炉中的温度就越低，这种特性在一定程度上极大地提高了水冷壁对于温度的控制。循环流化床锅炉对于飞灰进行分离工作中所采用的是飞灰分离循环燃烧技术，并且锅炉所采用的工作系统也较为简单，有利于大型化生产技术的研究。其次，不论是我国国内所研发的下排旋风分离器和水冷异性分析器，还是国外研发的方形分离器，其在一定程度上都能够和锅炉自身进行融合。

5 结论

通过本文论述可知，循环流化床锅炉技术凭借着其自身能对于燃料适应性广且燃料的使用效率高、高效脱硫、燃烧强度高，煤炭需求量小等优点被广泛应用。而就当前经济发展水平来说，人们对于循环流化床锅炉技术提出了更高的要求。因此，深度脱硫和脱硝、综合利用能源、超临界大型化成为循环流化床锅炉技术发展的全新方向。望此次研究能够被当代学者所重视，并在此基础上进行创新应用，为我国循环流化床锅炉技术发展献上绵薄之力。