循环流化床燃烧技术及分析

循环流化床燃烧技术及分析

任力

（中国启源工程设计研究院有限公司陕西省西安市710077）

摘要：我国目前煤炭年消费量约10多亿吨，其中大多数通过燃烧被利用。随着我国环保要求日益严格，电厂负荷调节范围较大、煤种多变、原煤直接燃烧比例高，燃煤与环保的矛盾日益突出。然而，燃烧设备陈旧、效率低、排放无控制造成了煤炭的浪费和环境污染,节约能源与环境保护已成为现有燃煤技术所需解决的重点。因此，寻求高效、低污染燃烧技术成为关键。循环流化床燃烧技术作为一种新型的高效低污染清洁煤技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节快等优点，在国内外都得到了迅速发展。如今，中型容量的循环流化床锅炉的研制与开发已进入商业化运行阶段，但要充分发挥其优势，必须走产业化和大型化的道路,开发制造具有我国自主知识产权的大型循环流化锅炉,并在容量上尽快达到煤粉炉的水平。一旦该技术实现了大型化和国内的产业化,就能切实地显现其重大的经济效益、社会效益和环境效益。

关键词：循环流化床；燃烧；技术；分析

引言：循环流化床燃烧技术是国家“八五”技术攻关的一种新型燃烧技术，是燃烧工艺的一场革命。它具有燃烧效率高，煤种适应性强，负荷调节特性好，脱硫简便易行、效果好，炉渣综合利用率高等优点。十余年来，流化床锅炉经历了从最初的引进、设计、制造、投产到迅速推广应用的过程，现今已经遍布全国各行业，数量达到数百台。显示了循环流化床燃煤技术的强大生命力。循环流化床技术是一门新兴的发展极为迅速的洁净煤燃烧技术，相比较于传统技术有着明显的优势，在国内被广泛地采用。文章先介绍基本内容；其次分析具有的特点和优势；最后论述目前的现状，要树立起创新的意识，攻克技术方面的难题，取得更大的进步。

1.循环流化床技术的特点

首先循环流化床采用的是低温燃烧，可以快速的实现炉内脱硫，有效控制二氧化氮的排放，不会出现结渣的情况，便于综合利用等；其次锅炉的储热层具有强大的作用，可以保证劣质燃料的充分燃烧，具有很好的适应性。对无烟煤、劣质烟煤、褐煤、石煤等燃料，都有着较高的燃烧率。再次和第一代流化床锅炉相比，循环流化床燃烧效率高、脱硫效率高、传热系数高、磨损问题可以很好的解决；最后和煤粉炉相比，它的系统比较复杂一点，而且造价成本高，但具有的优点可以解决目前面临的问题，所以被普遍采用。

2.循环流化床燃烧技术的发展

循环流化床锅炉是近年来发展起来的一种新型煤燃烧技术。在短短的30年间，流化床技术得到了飞速发展，从德国鲁奇公司首先取得循环流化床燃烧技术的专利，至今已经形成多个技术流派：绝热旋风筒带有外置换热床的循环流化床燃烧技术；带有汽冷旋风分离的循环流化床燃烧技术；燃烧室内布置翼形受热面的高温绝热旋风分离的循环流化床燃烧技术等。上世纪90年代中期，又出现了冷却式方型分离紧凑式循环流化床燃烧技术。由笨重易损的热旋风筒进步到90年代初的精巧耐用的汽冷旋风筒,进而开发出冷却式方型分离紧凑式循环流化床锅炉，为循环流化床锅炉最终回归到传统锅炉的简洁布置做下铺垫。目前，国外大型化循环流化床技术正日趋成熟，逐渐达到与煤粉炉容量相当的水平。而国内中小型循环流化床技术也已相当成熟，但在大型化循环流化床锅炉的开发研究方面，与先进国家仍有相当的大的差距。

3.旋风分离器

旋风分离器是循环流化床的重要组成部分，主要的作用是可以保证飞出炉膛并且不被分离器收集的细颗粒一次燃尽，不能完全燃烧的粗颗粒最终会完全燃烧。分离器的分离效率和风筒直径有着密切的关系，要进行科学合理的选择，才能解决过程中遇到的问题。为了避免系统的复杂性和减少成本，要尽量选择大型的旋风筒，可以满足实际的要求。在循环床锅炉中，分离效率要比预先计算的大，因为进入分离器的颗粒浓度比其它应用场合要高的多。直径在7-8m的风筒运行过程非常稳定，更大直径的风筒需要经过多次的试验，才能正式的投入使用，保证具有强大的功能。除了旋风分离器之外，还有U型槽、百页窗等，但是旋风分离器具有明显的优势。

3.1燃煤粒度

进入流化床的煤颗粒的粒度大约在0～8mm之间，对传热非常的重要。颗粒一般分为两种类型，第一，粗颗粒，主要在床内停留、翻滚与燃烧，最后只剩下底渣；而是部分细小的灰则会在过程中排出；第二，循环燃烧直到磨细作为飞灰排出，粗大颗粒会对传热造成严重影响，从而导致流化不均匀情况的出现。颗粒中构成循环灰的中等粒度颗粒很多而且不易磨碎，循环灰是无法排放出来的，使得灰在炉内会持续增加，床压也会随之升高，实际运行锅炉会偏离设计值。颗粒粒度的选择非常重要，必须满足燃烧的要求，把产生的不利影响降到最低，使其更加的优化。

3.2流化风速与循环倍率

循环倍率是指循环灰质量与入炉煤质量之比，循环流化床风度与循环倍率的选择需要一个过程，这是必须经历。在实际中不断总结经验，为发展提供宝贵的经验，可以在现有的基础上取得重大突破。最初的锅炉采用较高的流化风速与循环倍率，燃烧和传热的效果会变得更好，锅炉内的空间得到充分利用，对钢材的需求减少。但风机消耗与受热面的磨损也在增大，情况严重会会带来直接的经济损失，不利于长期的使用。目前普遍认为循环风速应该控制在4-6m/s之间，高温分离的循环流化床倍率为30-35，低温分离在15-20℃，满足以上条件，才能让燃料完全的燃烧。

4.循环流化床燃烧方式的优点

4.1燃料适应性广

燃料适应性广是循环流化床最显著的一个优点，可以提高燃料的使用效率，发挥出更大的作用，产生更多的热量。在循环流化床锅炉中，燃料只占灼热床料的1%-3%，其余是不可燃的固体颗粒，例如脱硫剂、飞灰、沙等，其具有的流体动力特性使得气固混和固固混合非常的快，保证燃料的充分混合。只有燃料热值大于加热燃料本身和所需的空气至着火温度所需的热量，才可以燃烧任何形式的燃料。流化床锅炉目前的性能就可以实现不同燃料的燃烧，燃料的类型是非常多的，都可以进行很好的燃烧。

4.2负荷调节比大和负荷调节快

循环流化床锅炉中由于截面气速高和吸热控制起来是比较容易的，让负荷调节变的很快。从目前情况来看，一些商用装置的负荷调节速度可以达到每分钟4%，是一个非常理想的状态，保证实现预期的目标。由于大量惰性床料的存在，导致床内的蓄热很大，随着社会的发展，未来会面临更加复杂的难题，所以要及时的总结经验，运用先进的技术投入研究，才能促进循环流化床的改革升级，满足生产活动的需要。要借鉴西方发达国家的技术，坚持以我国为主，为我国所用的原则，从而指明发展的方向。

总结：综上所述，循环流化床作为一项洁净煤燃烧技术，具有着显著的优点，可以普遍的推广使用。众多的技术流派让CFB技术呈现出百花齐放的趋势，通过相互之间的融合学习，可以成为成熟的洁净煤燃烧技术。

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