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循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在清潔生產(chǎn)中應(yīng)用前景探討

文檔作者：林文強(qiáng) 文檔來源：福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院		點(diǎn) 擊數(shù)： 15 1	更新時(shí)間： 2025年05月06日
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上一篇：壓力容器制造監(jiān)督檢驗(yàn)常見的問題及解決辦法

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循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在清潔生產(chǎn)巾
應(yīng)團(tuán)前景探芝寸
林文強(qiáng)
(福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院福建福州350003)
摘要討論循環(huán)流化床(CBF)燃燒技術(shù)在清潔生產(chǎn)中的前景。
關(guān)鍵詞循環(huán)流化床燃燒技術(shù)清潔生產(chǎn)
中圖分類號(hào)：TK229．6+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2010)01-0034-02
循環(huán)流化床(CBr)燃燒技術(shù)能更有效地提高燃燒效率．
降低SO：和NO。的排放，以及在燃用劣質(zhì)燃料、生物質(zhì)燃料、
垃圾的焚燒處理等方面具有獨(dú)特的前景．隨著理論研究的不
斷創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的13臻完善．循環(huán)流化床燃燒技術(shù)必
將為清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)揮出更大的作用。
1循環(huán)流化床燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介
循環(huán)流化床鍋爐與其他燃用固體燃料的鍋爐最主要的
區(qū)別是其燃料(包括惰性爐料)顆粒處流態(tài)化的燃料反應(yīng)與
熱交換的過程。以煤為例．其顆粒度大小介于層燒爐塊煤和
粒煤與粉煤爐的煤粉之間(一般為1．10ram)。在氣流的作用
下．氣流的吹托力和顆粒在氣流中的浮力之和大于或等于顆
粒的重力時(shí)，顆粒就可漂浮起來。顆粒間的距離擴(kuò)大，并能在
在一定的高度范圍內(nèi)作一定程度的移動(dòng)。隨著氣流速度的提
高，顆粒層高度增加．顆粒運(yùn)動(dòng)加劇，上下翻滾，好象液體在
沸點(diǎn)時(shí)的沸騰現(xiàn)象，燃料在這種狀態(tài)下燃燒稱為流化燃燒。
燃料顆粒在爐膛中．質(zhì)量密度較大的顆粒被氣流帶到一定高
度．因?yàn)榱Φ钠胶怅P(guān)系而懸浮在一定的空間區(qū)域內(nèi)。由于流
動(dòng)結(jié)構(gòu)岡素．顆粒間碰撞等而引起向四面八方運(yùn)動(dòng)．形成橫
向或縱向翻滾返混。質(zhì)量密度大的顆粒在爐膛下部(密相區(qū))
燃燒、分解與破碎。形成小顆粒；質(zhì)量較小的顆粒被氣流托向
爐膛上部(稀相區(qū))繼續(xù)燃燒。對(duì)于循環(huán)流化床來講，一般的
流化速度較高．小顆粒被吹起很多。在稀相區(qū)產(chǎn)生很高的顆
粒濃度．以致于爐膛出口煙氣物料濃度依然很高。大量的細(xì)
物料被帶出爐膛出口．而經(jīng)分離器捕集后，由回料裝置送到
爐膛。簡(jiǎn)要的說。有大量的物料在爐膛一分離器一回料器一
爐膛之間循環(huán)．這就是循環(huán)流化床鍋爐燃燒區(qū)域的二相流的
重要特征．
2循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)
2．1燃料適應(yīng)廣
循環(huán)流化床鍋爐在燃用任何燃料時(shí)不需要添加輔助燃
料。無論是優(yōu)質(zhì)煤、劣質(zhì)煤、油頁巖、石油焦還是廢木材、垃圾
等生物質(zhì)燃料。由于氣固混合良好，燃燒速率高。特別是通過
顆粒分離回送循環(huán)燃燒。因此具有較高的燃燒效率。
2．2高強(qiáng)度熱量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞過程
在循環(huán)流化床鍋爐中．大量的固體物料在強(qiáng)烈湍流下通
過爐膛內(nèi)熱量、質(zhì)量和動(dòng)量的傳遞十分強(qiáng)烈．這就使整個(gè)爐
膛高度溫度分布均勻。與其他燃燒方式的鍋爐相比。在燃用
同樣燃料的情況下，鍋爐有較高的熱效率．有較大的負(fù)荷調(diào)
節(jié)范圍．較快的負(fù)荷調(diào)節(jié)速度。
2．3低溫燃燒能高效地脫硫、脫氮。排放污染小。灰渣可綜
合利用
由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度控制在850。900。C左
右，有效地提高了脫硫效率；而且。還原氣氛低溫動(dòng)力燃料和
二次風(fēng)分段送入。抑制了空氣和燃料中的氮轉(zhuǎn)化為Nox，且
能使鍋爐灰渣含碳量低且低溫動(dòng)力燃燒形成的灰渣活性不
大．易于實(shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用或稀有金屬的提取．資源得到
有效綜合利用。
3 中小容量循環(huán)流化床鍋爐的作用
3．】產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特色和技術(shù)要點(diǎn)
上世紀(jì)70年代從流化床發(fā)展為循環(huán)流化床的燃燒技
術(shù)．經(jīng)過近30a的研究和實(shí)踐，在我國用于熱電結(jié)合的35．
220t／}l的中壓(3．9MPa)、次高壓(5．3MPa)、高壓(9．8MPa)參
數(shù)循環(huán)流化床鍋爐的理論研究和應(yīng)用技術(shù)13漸成熟．產(chǎn)品日
臻完善。
以南通萬達(dá)鍋爐股份有限公司為例．企業(yè)與浙江大學(xué)密
切合作．在以岑可法院士為首的教授專家的指導(dǎo)下．開發(fā)出
35．130t／h各種壓力、溫度，燃用各種燃料(除煙煤和劣質(zhì)煤
外，還包括煤和垃圾混燒、煤與生物質(zhì)混燒等)的熱電聯(lián)產(chǎn)的
循環(huán)流化床鍋爐。
該鍋爐在爐膛結(jié)構(gòu)和高度尺寸的選擇．床下點(diǎn)火裝置和
水冷風(fēng)室的布置．雙鴨嘴型定向風(fēng)帽結(jié)構(gòu)改進(jìn)和在布風(fēng)板上
的合理配置。高溫旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化．100pseal平衡式回
料密封裝置的選用等方面都進(jìn)行了優(yōu)化組合。水冷風(fēng)室與膜
式水冷壁連成一體的結(jié)構(gòu)．非金屬柔性膨脹節(jié)在高溫旋風(fēng)分
作者簡(jiǎn)介：林文強(qiáng)(1980-,)，男，工程師，主要從事鍋爐壓力容器檢驗(yàn)設(shè)備工程的研究與檢驗(yàn)工作。
2010．No．1． o
萬方數(shù)據(jù)
離器進(jìn)出口處采用．爐膛和各受熱面煙速的控制，密相區(qū)向
稀相區(qū)擴(kuò)口處水冷壁管外彎小R弧結(jié)構(gòu)的應(yīng)用．稀相區(qū)入
El等處噴涂耐熱耐磨鎳基合金．煙道轉(zhuǎn)角處焊制導(dǎo)向鰭片，
采用膜式省煤器．臥式空氣預(yù)熱器等每一處的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都努
力周到考慮．以解決好膨脹、密封和磨損等問題．無論是性能
參數(shù)指標(biāo)．還是燃料的適應(yīng)性、負(fù)荷調(diào)整速度。以及運(yùn)行操作
的可靠性等方面都表現(xiàn)出技術(shù)成熟．結(jié)構(gòu)完善。
3．2產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加快小城鎮(zhèn)建設(shè)中的作用
35～220t／h中小容量熱電聯(lián)產(chǎn)各類循環(huán)流化床鍋爐機(jī)
組．不僅能逐漸取代目前大量使用的熱效率低，排放污染重，
只能燃用優(yōu)質(zhì)煤的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品．而且還具有下列4方面的
優(yōu)勢(shì)。
優(yōu)勢(shì)1：這類循環(huán)流化床鍋爐除能燃用優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤
之外．還能燃用農(nóng)產(chǎn)品集中加工中的副產(chǎn)物(用煤助燃或補(bǔ)
燃)如果殼、甘蔗渣、稻糠、秸桿等生物質(zhì)燃料和生活垃圾等，
甚至能燃用某些經(jīng)過處理的畜牧業(yè)廢棄物(如牛馬糞便)、工
業(yè)加工的副產(chǎn)物(如制取酒精、檸檬酸、糠醛等產(chǎn)品的下腳糠
糟類)、工業(yè)造紙污泥、煤礦洗煤泥等下腳廢棄物。通過與煤
摻燒，得到優(yōu)質(zhì)熱、電能量供給。節(jié)省燃煤，減少生態(tài)環(huán)境的
污染。特別引起我們關(guān)注的是．已有實(shí)驗(yàn)研究表明．通過煤與
生物質(zhì)類的混和燃燒．對(duì)煤燃燒過程中的脫硫和抑制NOx
的生成，尤其是抑制破壞臭氧層N20生成，能起到很好作用。
優(yōu)勢(shì)2：我國地域遼闊．小城鎮(zhèn)分布地Ⅸ廣袤．各地可以
根據(jù)各自不同的資源條件和產(chǎn)業(yè)模式因地制宜地選擇合適
的循環(huán)流化床鍋爐，利于組織清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)
生態(tài)環(huán)境。
優(yōu)勢(shì)3：循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組起停靈活．負(fù)荷調(diào)節(jié)快，能
快速緩和熱電供求矛盾。對(duì)主力電網(wǎng)調(diào)峰有利。
優(yōu)勢(shì)4：就我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、投資金額、收益周期來
說，中小熱電機(jī)組有明顯優(yōu)勢(shì)．對(duì)充分發(fā)揮地方財(cái)力和民營
投資方面有很好的作用．
4循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展前景
4．1 高參數(shù)、大容量循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐的發(fā)展
循環(huán)流化床鍋爐自上世紀(jì)80年代以來．不僅已在中小
型鍋爐競(jìng)爭(zhēng)中占有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額．并且迅速向大型燃煤發(fā)
電鍋爐發(fā)展。目前我國幾大主要制造廠在135MW(44m．465t，
h)循環(huán)流化床鍋爐的制造和運(yùn)行技術(shù)上都已成熟。已有幾十
臺(tái)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化投運(yùn)或即將投運(yùn)。與此同時(shí)我國對(duì)
600～800MW容量的超臨界參數(shù)的CFB鍋爐機(jī)組進(jìn)行了可
行性分析。提出了初步設(shè)計(jì)方案。
世界上幾大著名電站鍋爐制造商如F．w公司等．自
1995年11月首臺(tái)250MW循環(huán)流化床鍋爐成功投運(yùn)以后．
陸續(xù)對(duì)250MW，300—350MW等級(jí)的產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)開發(fā)．同
時(shí)也開始更大容量(400．600MW)超臨界壓力參數(shù)鍋爐的研
究和前期產(chǎn)品開發(fā)工作。300MW亞臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋
爐已于2003年Taeksonvill投運(yùn)。在2003年3月F．W公司獲
得世界上首臺(tái)460MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐(LgiszaPoland)
的制造合同。這是迄今為止世界上最大的循環(huán)流化床
鍋爐機(jī)組。目前來講，雖然常壓循環(huán)流化床(ACFB)燃燒技術(shù)
已經(jīng)成為國際上公認(rèn)的商業(yè)化程度最好的潔凈煤技術(shù)．但目
前的容量和參數(shù)尚不足以滿足電力生產(chǎn)的需要．已投運(yùn)的最
大僅為300MW．多數(shù)以高壓和超高壓為主．而發(fā)電效率的提
高只能通過提高蒸汽參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。因而超臨界、甚至超超臨
界的蒸汽壓力參數(shù)的循環(huán)流化床(CFB)鍋爐作為下一代
CBF技術(shù)將為更高效，低成本和潔凈。顯示出了巨大潛力。
4．2常壓i或增壓)循環(huán)流化床應(yīng)用于燃?xì)狻羝?lián)合循
環(huán)發(fā)電
燃?xì)狻羝?lián)合發(fā)電技術(shù)能大幅度提高發(fā)電設(shè)備循
環(huán)效率，同時(shí)進(jìn)一步降低污染物的排放。如部分煤氣化結(jié)合
流化床燃燒技術(shù)的聯(lián)合循環(huán)(PC；FBC——tC)發(fā)電系統(tǒng)的供
電效率．比常規(guī)的燃煤發(fā)電系統(tǒng)高7．10個(gè)百分點(diǎn)：整體煤氣
化燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)同樣具有非常高
的供電效率。以煤為燃料，常壓(或增壓)循環(huán)流化床的煤氣
化燃燒利用系統(tǒng)和新型近零排放煤氣化燃燒集成系統(tǒng)的實(shí)
驗(yàn)研究和開發(fā)．是目前世界上的熱點(diǎn)，世界各國都在爭(zhēng)分奪
秒地進(jìn)行．循環(huán)流化床的發(fā)展前景必將更加令人矚目。
參考文獻(xiàn)
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—‰，_●I-一～—■-J_¨—■_—■M—h，州¨-—_●-—-I．—一-—■●—一-洶_—■-—■●-—■-—_--_一腫¨—‰—’M●—‘■●-一一嘲-—Ⅵ●—o_●_—_●¨—■●—一llp一峨_，_Hp—_●●—州●I_一_¨—一．神_’一H-p，州¨。_h，嘲l(fā)-—m●-—-●-—o●l—‰—■_
(上接第12頁)
優(yōu)點(diǎn)，在我國燃煤電廠一直受到廣泛的應(yīng)用。目前在我國燃
煤電廠鍋爐防護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的是電弧噴涂技術(shù)．此
外．超音速火焰噴涂技術(shù)及火焰噴涂技術(shù)也有一定的應(yīng)用。
5 總結(jié)
循環(huán)流化床鍋爐因其特殊的燃料循環(huán)燃燒方式．發(fā)生磨
損是不可避免的．這是多年來一直制約循環(huán)流化床鍋爐朝著
大容量、高參數(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。但是我們研究清楚其磨損
發(fā)生的機(jī)理后。隨著新技術(shù)、新材料和新工藝在鍋爐設(shè)計(jì)、制
造。安裝、運(yùn)行中的推廣和應(yīng)用及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷成熟，完全
可以利用一些相應(yīng)的預(yù)防手段來減輕甚至控制一些部位磨
損的發(fā)生。從而減少鍋爐的停爐次數(shù)。使循環(huán)流化床鍋爐更
加安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定地運(yùn)行．為企業(yè)為社會(huì)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)、環(huán)
境效益。
參考文獻(xiàn)
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(2)

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