循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

潘獻軍

摘 要：通過對目前的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進行分析，得出循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展前景，不斷的采取有效的措施對我國的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)中各方面的技術(shù)內(nèi)容進行改進，從而使得循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)能夠得到進一步的發(fā)展和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；鍋爐；現(xiàn)狀；發(fā)展

引言

現(xiàn)階段，煤炭燃燒的主要應(yīng)用爐型就是循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)，該鍋爐技術(shù)的應(yīng)用，使得煤炭實現(xiàn)了清潔燃燒的目的，同時，該鍋爐技術(shù)在實際的應(yīng)用中，還具有適應(yīng)性強以及調(diào)節(jié)范圍大等諸多的應(yīng)用優(yōu)勢，這就使得該鍋爐技術(shù)逐漸受到了相關(guān)人員的青睞。

一、循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

迄今為止，流化床鍋爐技術(shù)經(jīng)過了50多年的發(fā)展，已經(jīng)初步成熟，基本能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是在鼓泡床鍋爐（沸騰爐）的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的較為先進的技術(shù)，在這之前，舊鍋爐的改造和新鍋爐的研發(fā)為此提供了數(shù)據(jù)和豐富的經(jīng)驗。

在將流化床鍋爐技術(shù)投入使用的初期，由于國家的經(jīng)濟和科技發(fā)展還有一定的缺陷，這一階段的任務(wù)主要是工廠舊鍋爐的改造，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了鼓泡床鍋爐（沸騰爐）。鼓泡床鍋爐的煤炭利用率很低，對環(huán)境污染較為嚴重。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，流化床鍋爐技術(shù)進入了新階段，對鼓泡床鍋爐進行技術(shù)革新和升級，提高了燃料利用率，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出了新型鍋爐，進一步提高了生產(chǎn)效率。近年來，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進入了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，使得我國的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展突飛猛進，生產(chǎn)效率急劇提高，對生態(tài)環(huán)境的危害大大降低。目前，在研發(fā)工作人員的努力下，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用，由此可見，該技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。

二、運行分析

2.1 給煤量調(diào)節(jié)

給煤泥量多少是和鍋爐負荷相適應(yīng)的，不同洗選煤泥，煤泥量也發(fā)生相應(yīng)變化。一般，在增加負荷時，是先加風，后加煤泥；而在減小負荷時，應(yīng)先減煤泥，后減風，以減少燃燒損失。因煤泥有結(jié)團燃燒的特點，采用了從爐膛頂部的高位給煤，以延長水分蒸發(fā)時間和揮發(fā)份的析出，避免顆粒團粘性過大，粘連床上物料。從運行來看，不同水分的煤泥，同樣給煤量，整個爐膛溫度場變化不同，試驗表明，水分對煤泥結(jié)團強度影響較大，過高或過低水分都會使凝聚團強度降低。強度較低，細顆粒增多，中上部溫度變化較明顯；強度較高，底部密相區(qū)溫度變化較明顯。前墻三臺給煤機做為備用。為保證燃燒穩(wěn)定，一般規(guī)定進入爐膛的煤泥含水量控制在28%～32%之間。鍋爐正常運行中，通過調(diào)整煤泥泵的泵送次數(shù)控制燃料量，如煤泥泵突然故障，燃料中斷，氧量表指示將升高，爐膛出口負壓增大，床溫略有下降（特別是爐膛出口溫度下降較快），此時，可以啟用備用給煤機，采用沖量調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)穩(wěn)定床溫。

2.2 風量調(diào)節(jié)

1） 一次風量的調(diào)節(jié)。一次風的主要作用是保證底部床料處于良好的流化狀態(tài)，提供一定流化風速，為爐膛底部燃燒提供部分氧氣。一次風量的調(diào)整一般依據(jù)負荷量的要求來調(diào)整，但一般不能低于運行中所需最低運行風量（此爐型一般保持在32000～42000m3/s）。風量過低，床料不能正常流化，影響鍋爐負荷，還可能造成結(jié)焦；風量過大，爐膛下部難以形成穩(wěn)定燃燒的密相區(qū)，增加了鍋爐內(nèi)、外循環(huán)，使各受熱面磨損加劇，風機電耗增加。如風量突然增大過多，還可能出現(xiàn)吹穿、溝流等現(xiàn)象，在爐膛差壓高的情況下，會因大量細灰進入返料，造成返料器堵塞事故。

2） 二次風量調(diào)節(jié)。二次風分三層進入爐膛，一是補充燃燒所需空氣，二是擾動作用，加強氣、固兩相混合，三是改變爐內(nèi)物料的分布。二次風的調(diào)節(jié)與負荷和燃料特性有關(guān)系，一般情況下，鍋爐并爐前期才啟用二次風機，用以提高蒸汽溫度，隨著負荷增加相應(yīng)增加二次風量。在穩(wěn)定工況下，一、二次風的比例在6∶4，如果煤泥灰份大，為了增加中上部的燃燒份額，可適當提高二次風比例。運行中發(fā)現(xiàn)，此種工況下的調(diào)節(jié)，可以使爐膛出口溫度穩(wěn)定在850℃以上，爐膛內(nèi)上中下溫度差在50℃左右，溫度場比較均勻，鍋爐負荷最高可達85t。

2.3 料層高度的調(diào)節(jié)

維持相對穩(wěn)定的床層高度是CBF 鍋爐安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。使用DCS （分散控制系統(tǒng)） 系統(tǒng)，可以通過策略（風室壓力- 密相層上部壓力） 在微機上直接顯示料層差壓，料差過高或過低都會影響流化質(zhì)量，甚至引起結(jié)焦。因為煤泥凝聚結(jié)團性，分裂后顆粒度較小，容易揚希夾帶，所以此爐型的另一大特點就是不排渣連續(xù)運行，煤泥發(fā)熱量高時，鍋爐可連續(xù)1～2 天不排渣，料層也許還有下降的可能。為穩(wěn)定運行，保證床料合理的顆粒度要求，確保鍋爐在異重流化下燃燒，公司選用煤矸石作為床料進行添加，其在床內(nèi)劇烈翻滾運動，可以將大凝聚團碰碎和磨損，還原成細灰粒，提高了燃盡程度，保證了很高的燃燒效率。運行人員根據(jù)需要，隨時保持料差高度在要求范圍內(nèi)（一般在7200Pa～9200Pa 之間）。

2.4 爐膛差壓

燃燒室密相層上部區(qū)域與爐膛出口之間的壓力差稱為爐膛差壓，它是一個反映爐膛內(nèi)循環(huán)物料濃度量大小的參數(shù)。分離器效率高時，燃用高灰份的煤泥時爐膛差壓會較高，運行時一般控制在800～2000Pa之間；超過2000Pa 可從返料放灰管中放掉部分循環(huán)物料以減少返爐膛內(nèi)的返料量。運行中，盡量建立并保持較高的爐膛差壓，因為爐膛差壓越大，爐內(nèi)傳熱系數(shù)越高，爐膛內(nèi)溫度場越均勻，鍋爐負荷越高。差壓過低，細灰量少，無法把密相層的熱量帶到鍋爐中上部，床溫就會偏高，加不上煤泥，帶不起負荷。爐膛差壓高低還是反映返料裝置工作是否正常的參數(shù)，當返料裝置堵塞，返料停止后，爐膛差壓會突然降低，甚至為負，運行中要格外注意。

三、循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展前景

3.1向超臨界、大型化方向轉(zhuǎn)變

循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)基本能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求，但對未來國家經(jīng)濟的發(fā)展還不能完全跟上腳步，勢必要進行更高程度的技術(shù)革新。由于循環(huán)流化床鍋爐自身的燃燒特性，未來的鍋爐技術(shù)將朝著超臨界、大型化的方向發(fā)展。一方面，相對煤粉爐來說，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度要低得多，鍋爐向超臨界方向發(fā)展能夠有效地調(diào)節(jié)水冷壁溫度。另一方面，循環(huán)流化床鍋爐床體的固體傳熱系數(shù)與鍋爐的溫度成反比，這樣的熱流分布特點有利于水冷壁的溫度控制。

3.2深度脫硫與脫硝

低溫燃燒是循環(huán)流化床鍋爐獨有的特性，這一優(yōu)勢使得燃料燃燒的產(chǎn)生的副產(chǎn)物NOX含量相對較低。但就目前的發(fā)展形勢而言，國家對環(huán)境保護問題愈加重視，未來必將對污染物的排放標準提出更加嚴格的要求。因此，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)必須在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上更上一層樓，才能更好地適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需求。

3.3實現(xiàn)能源綜合性利用

煤炭等鍋爐生產(chǎn)應(yīng)用的能源大多是不可再生能源，而全球的能源短缺問題十分嚴重，因此，如何實現(xiàn)能源的綜合性利用是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展面臨的一個技術(shù)難題。一方面，依靠現(xiàn)有的技術(shù)水平，研發(fā)人員可以考慮將部分低級能源想辦法利用起來，減小主要能源短缺帶來的生產(chǎn)壓力。另一方面，當前階段，循環(huán)流化床鍋爐燃燒燃料產(chǎn)生的大量灰渣還沒有一個很好的處理方式，就目前來看，這一問題擁有更加廣闊的發(fā)展前景，留給我們的還有很大的思考空間。

四、結(jié)束語

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐具有燃料的適廣性、有較高的燃燒率、污染物的排放濃度點相對較低等優(yōu)點，因而循環(huán)流化床鍋爐的研究和開發(fā)在我國具有很好的發(fā)展前景，擁有很多發(fā)展機遇。

參考文獻：

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