循环流化床锅炉的发展前景与目前存在的问题

刘侃

【摘  要】循环流化床燃烧锅炉是近年来发展起来的一种新型锅炉。由于它具有氧化氮排放量低、脱硫效果好、负荷调节性能好、燃用劣质煤等一系列优点，所以近年来在国内外得到了迅速发展。本文阐述了循环流化床锅炉的特点、问题及其发展前景。

【关键词】循环流化床锅炉;特点;发展前景

随着技术的不断进步，燃煤发电向着高效率、低污染的方向发展，以满足人类社会对能源和环境的要求。而循环流化床锅炉是一种高效、清洁的燃烧设备。因此，循环硫化锅炉在电力事业发展中具有很强的现实意义。

一、循环流化床锅炉概述

循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料锅炉，物料在炉膛内不断聚焦、沉降、吹散、上升又再積聚，使循环床中气体与固体粒子间发生剧烈的热量和质量的交换，形成炉内的循环。同时气流对固体颗粒的夹带作用较大，使大量未燃尽的固体物料（包括部分未完全反应的固硫剂颗粒）随烟气一起离开炉膛，被烟气气流带出炉膛的大部分物料颗粒经过旋风分离器分离出来，经回料装置送回炉膛，以维持炉内床料总量不变的连续工作状态，加大可燃物燃烧深度和固硫剂的利用率，从而形成炉外物料循环系统。

此外，循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。

二、循环流化床锅炉的特点

1、燃料适应性广。这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1～3%，其余是不可燃的固体颗粒。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，且煤种适应性广的原因所在。

2、负荷调节性能好。循环流化床锅炉在运行过程中的负荷可调节，其调节的范围基本可控制在100%～30%间，当锅炉的燃烧负荷处于30%时，不需投油助燃，锅炉中燃料的燃烧十分稳定。由于循环流化床锅炉具有该优点，所以可用于电网供能，为电网提供充足且稳定的能量。

3、环保性能好。循环流化床锅炉运行过程中的床层温度一般控制在850℃～950℃间。根据燃煤的特性可在锅炉中加入石灰石作为脱硫剂，可以在燃烧过程中脱去燃料燃烧生成的部分二氧化硫。同时，循环流化床锅炉的运行温度维持在850℃～950℃间，能有效抑制热反应型NOx的生成。另外，采用分级燃烧的方式送入二次风，也可以有效控制NOx的生成，因此，循环流化床锅炉是一种比较洁净的燃烧技术。

三、循化流化床锅炉存在的问题

1、磨损问题：因循环流化床锅炉燃料粒径大且炉膛内物料浓度高，因此受热面磨损问题是当前影响循环流化床锅炉稳定运行的主要问题。磨损在气固分离器入口弧面部位最为严重，因该处直接受炉膛出来的烟气冲刷，若该部位炉衬施工质量不佳，可能因磨损导致爆管事故。

2、厂用电量大：因炉床部位布风装置及床层的送风阻力远大于煤粉炉和链条炉，且增设的气固分离器也对烟气系统存在阻力，因此循化流化床锅炉需设置功率更强的一次风机和引风机，因而厂用电量大。

3、飞灰含碳量高：虽然循环流化床低渣含碳量低，但飞灰含碳量相对高。

4、局部炉衬易损：循环流化床锅炉回料器区域因未设置吸热面，因而炉衬结构相对复杂，多层炉衬结构在机组多次启停后易发生保温层侵蚀现象。

四、循环流化床锅炉研制中的重要问题

1、大型化问题。大型化是循环流化床锅炉的发展趋势，也是它的生命力所在。目前，我国对循环流化床锅炉大型化的努力不够成功，这是因许多性能和结构问题没有很好地解决，同时较低的燃烧效率使大型循环流化床锅炉的研制失去了动力。大型化不是一个孤立的问题，实际上是循环流化床技术问题的总和，所以，不必要在大型化问题上急于求成，只有真正解决了目前存在的技术问题，大型循环流化床锅炉的研制才能成为可能。

2、炉内脱硫。床内加钙固硫是循环流化床锅炉的优点之一，对高硫煤而言，这一点尤为重要。近年来，我国为此做过一些实验室规模的试验研究，甚至做过一些工业性试验，但在已投运的循环流化床锅炉中没有正式使用过。脱硫系统的设计是一个比较复杂的问题，它不仅包括脱硫剂的破碎、给料等硬件设计，而且需考虑加入脱硫剂对燃烧的传热影响。但脱硫系统设计是循环流化床锅炉设计不可分割的一部分，只有真正解决脱硫系统设计问题，循环流化床锅炉才能在高硫煤燃烧领域确定其不可动摇的地位。

3、外置式热交换器与回料阀。外置式热交换器不但可回收灰渣物理热，而且可对负荷及床温进行快速控制和调节，是循环流化床锅炉的重要设备。但我国的循环流化床锅炉没有配备外置式热交换器，这是因对外置式热交换器的设计原则和结构特性没有完全掌握，并且外置式热交换器对回料阀的要求高，而我国的物料回送装置不完善，无法随参数变化完成对循环灰量的调节，有时甚至出现堵灰的现象。由于外置式热交换器对完善循环流化床锅炉的性能十分重要，所以必须将外置式热交换器和回料阀的设计列入循环流化床锅炉的研究中，并予以充分重视。

4、分离器问题。分离器是循环流化床锅炉的关键设备，循环流化床锅炉所要求达到的一系列技术参数，如循环倍率、燃烧效率、燃料适应性等，都必须通过分离器的稳定高效运行来实现。可以说，分离器的技术水平很大程度上决定了循环床锅炉的水平。

目前我国的循环流化床锅炉中使用的分离器种类较多，有各种撞击式分离器、平面流化分离器和百叶窗式分离器，甚至有一些系统非常复杂的两级式或多级式分离器。但这些分离器也都不能很好地解决磨损问题，并且大部分的分离器效率较低。分离效率直接影响循环流化床锅炉的燃烧效率，而燃烧效率低是目前制约循环流化床锅炉发展的重要因素。因此，有必要重视循环流化床锅炉使用的分离器问题。

五、循环流化床锅炉的发展前景

循环流化床锅炉的燃烧方式是一种高效、清洁的燃烧方式，它在燃烧过程中集脱硫脱硝于一体，且操作简单、经济性好，所以，从战略角度上讲，随着全社会对环境问题的日益重视，循环流化床锅炉必然会得到很大的发展，在不久的将来，大型循环流化床锅炉将会参与到大型电站锅炉竞争的行列中。同时，在现阶段，循环流化床锅炉存在的问题还很多。因此，必须有一个清醒的认识，在对待循环流化床锅炉的问题上不能盲目乐观，认为前景一片光明，也不能因运行中发生较多的问题而一概否定，对运行发生的问题应仔细分析，找出原因，并进行认真研究，逐个加以解决。只有这样，循环流化床技术才能健康发展。相信经过不懈的努力，能研制出适合我国煤资源特点的新一代高效低污染循环流化床锅炉。

六、结语

我国是一个以煤炭为主要能源资源的国家，煤炭资源虽作为主要能源资源为世界的经济做出了巨大贡献，但由于煤炭在生产和利用过程中产生大量的空气污染物，而这些污染物是导致目前全球性的四大公害，因此清洁高效的利用煤炭资源是今后的主要发展方向。而循环流化床锅炉就是在近年来快速发展起来的一种清洁燃烧技术，由于其燃料适应性广，而得到了快速推广。

参考文献：

[1]付萍.循环流化床锅炉特点分析[J].锅炉技术，2015（15）.

（作者单位：中海油大同煤制气项目筹备组）