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循环流化床锅炉技术的现状及发展前景 | 技术前沿

发布时间:2021-06-19
循环流化床锅炉技术是近年新兴的煤燃烧技术,在过去的30年间,它的应用已经从小型锅炉发展成300 MW机组容量的配套锅炉。从大量实践应用来看,CFB锅炉有很好的脱硫功能,NOx的生成相对较小,它具有负荷调整能力好、燃料适应性好、综合应用等特性。目前,一次性能源在整个燃煤中占据着主体功能,而工业则以煤电为主,并且国内发电煤质交叉,所以大型循环硫化锅炉技术对电力事业发展具有很强的现实意义。
 
 
1、循环流化锅炉的发展现状
 
(1)鼓泡流化锅炉技术
 
沸腾炉(鼓泡流化床)早产生在20世纪60年代后期,通过坚持不懈的研究,工作人员终于解决了难点,同时在摸索中一直归纳经验,这让鼓泡流化床锅炉技术得到了进一步发展。但事实上,鼓泡流化床锅炉在产品研发与研究中,很多人员都发现该技术燃料有很多局限,后只得使用油页岩作为高灰燃料,所以鼓泡流化床的技术发展受到了制约。
 
(2)小型循环流化床锅炉技术
 
在20世纪80年代初,国家科委会首次对煤的流化床燃料技术进行了深入的研究,随后对循环流化床锅炉与相关产品进行了深入的研发。1984年,国内科学院物理研究所中2.8 MW的热功率循环流化床燃烧试验诞生,表明流化床燃烧技术开始从冷态实验与理论研究转向热态。从80年代中期开始,大多数中小型锅炉制造厂开始与研究院成立合作关系,并且对循环流化床锅炉实施项目研发。到90年代中期,已经有200多台75 t/h的循环流化床锅炉进入运行状态。这类小容量的循环流化床锅炉在应用中也存在诸多问题,主要体现为主气温偏低、磨损较大、出力不足、辅机故障率偏高、自动水水平不够等,虽然目前也进行了优化,也很好地解决了一些问题,机组应用率有了明显改善,但小容量循环流化床锅炉整体水平依然不够,还需要进一步提高。
 
(3)中等容量循环流化床
 
到90年代中期,国内锅炉制造公司先后引进了一大批先进的技术,220 t/h循环流化床锅炉进入国内市场,机组中的中等含量循环流化床锅炉让国内循环流化床锅炉技术得到了整体改善,同时也在商业市场上获得了很好的位置。在这过程中,为显著的是四川白马发电总坝,成功投运了410 t/h的高温高压循环流化床锅炉,这对国内循环流化床锅炉发展发挥了很大作用,它不仅体现了良好的循环流化床锅炉与容量优势,同时也印证了循环流化床锅炉对国内无烟煤的影响。到90年代末,中国开始重视环境问题,同时电力工业也对产业结构进行了协调,整体上开始倾向于老机组改造,以促进循环流化床锅炉技术的应用,这为循环流化床锅炉迎来了新的亮点。在2009年,西安热工研究院与哈尔滨锅炉厂对330 MW CFB锅炉实施了研究,江西分宜公司试运后正式运行。
 
2、循环流化床锅炉技术特点与存在问题
 
增压循环、整体煤气化、常压循环流化床技术为国际认可的洁煤技术。常压循环流化床技术也一直是国际认可的商业技术,该技术是八十年代兴起的新型的清洁与燃烧技术,能很好地处理劣质煤与高硫煤,满足国际发展要求。从循环流化床的洁煤技术来看,它有很大优势,具体如:很好的适应性,而不是局限在油页岩各种高灰燃料上,调节幅度较大,符合环保指标。
 
因为循环流化床锅炉低温燃烧特性等因素影响,氮氧化物与二氧化硫的浓度相对较小,氧化物生成温度一般在1000℃左右,排放浓度(质量分数)控制在200×10-6内,这也是煤粉与链条炉很难实现的,因为循环燃烧让煤渣内部不存在任何碳物质,并且以黄褐色的小颗粒呈现,所以能作为水泥掺合料,以减少总的出渣量。从当前国内循环流化床锅炉问题来看,主要表现在高温分离器、设计定值、物料返送器结焦、受热面与耐火材料磨损、锅炉排烟温度等方面。
 
 
针对流化不良的问题,保障布风板内小孔通畅,同时将床面与风帽小孔清理干净,在运行之后,风量要大于临界的流化风量。在升压升温期间,要避免炉内部出现风帽堵塞,同时将煤粒度控制于6~10 mm间,这样才能避免对锅炉安全运行带来不良影响。通过控制燃煤铁块含量,定期排除大颗粒物料,这样才能拥有良好的流化。在调整负荷时,不能猛增猛减调风。对于超温结焦,首先要控制好床压,避免燃煤直接和风帽接触。在启动点火时,需要合理控制油枪与配风,这样燃油才能完全燃烧,从而避免不必要的结焦。
 
3、循环流化床锅炉技术的发展前景
 
循环流化床锅炉技术已经成为商业化典型的清洁煤技术,在全球储煤不断减少的同时,也对环保提出了很多新要求。
 
煤炭作为重要的能源,若大量使用储量也会降低,大型煤粉锅炉业将被限制。事实上,循环流化床有很好的适应性,适合不同燃料燃烧,同时帮助城市处理垃圾,所以会得到政府支持,这也是循环流化床锅炉技术的优势。
 
图片
 
循环硫化锅炉拥有低温燃烧与空气分级等作用,它能帮助生成氧化物,和同期锅炉相比,它能减小氮氧含量,使NO质量浓度始终处在300 mg/m3内。深度脱硝脱硫已经成为重点研究方向,CFB在国内分布范围较广,虽然数量很多,但技术还需要进一步改良,从而让深度脱硫成为发展目标。
 
对于高硫份设备与高灰份设备等容易燃烧的设备,循环流化床锅炉有很多技术优势,针对低负荷的调峰电厂,循环流化床锅炉燃烧有很多优势。目前,410 t/h与220 t/h的循环流化床锅炉已经投入运行。在整个发展中该技术将朝着更加大型的方向递进,所以循环流化锅炉有良好的生命力与应用前景。
 
4、结语
 
循环流化床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的固体物料循环实现的,炉内的热量、质量和动量的传递和交换非常迅速,使得整个炉膛内温度分布很均匀,因此具有排放少、适应性好等优势。各种循环流化床锅炉技术都在更新与改进中,同时,增压循环流化床燃烧技术也处在研发与探究中,蒸汽联合发电与增压床燃气,极大地提高了热效率,所以循环流化床燃烧技术将迎来革新。将流态循环燃烧应用到企业中,不仅能提高工作效率,简化工作进程,还能提高工作效率。
 
from张文忠. 循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J]. 科技创新导报,2019,16(5):66-67.

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