浅析循环流化床锅炉技术的现状及发展前景

吴昊

摘 要：循环流化床技术依托其燃料处理工序与负荷调节能力，发挥了低成本、高效率的作用，在锅炉厂中具有较强应用价值。本文分析了循环流化床锅炉技术的研究现状与技术特点，围绕大型化与超临界化、环境友好与减轻污染、低碳节能化发展等三个层面，探讨了对循环流化床锅炉技术的发展前景展望，以供参考。

关键词：循环流化床;锅炉技术;超临界化;脱硫技术

引言：1960年代我国开始投入研究循环流化床锅炉技术，经由半个多世纪的研发与技术革新，循环流化床锅炉已由小型化锅炉逐渐朝向660MW超超临界型锅炉发展。当前我国关于新型能源的研发尚处于起步阶段，燃煤发电仍在我国电力事业中占据主导地位，在此背景下研究循环流化床锅炉技术的现实意义不言而喻。

1循环流化床锅炉技术的研究现状与技术特点

1.1鼓泡流化床锅炉

在1960年代，我国首次研发出鼓泡流化床锅炉。受当时经济条件与生产力水平的限制，所应用到的燃料局限于油页岩、质量普遍较低，研究人员主要围绕工厂生产所使用的块状锅炉、链条锅炉进行研究与改造，最终研发出了鼓泡流化床锅炉。然而这种锅炉的燃煤利用率偏低，在煤炭燃烧的过程中还会产生大量的飞灰，碳含量的超标将严重污染生态环境、危害人体健康。

1.2小型循环流化床锅炉

在1980年代，国家科委会加大了对流化床燃烧技术的研发力度，经由综合试验后研发出了2.8MW热功率循环流化床，标志着流化床燃烧技术由冷态向热态的转型。在此基础上，研究院与国内多家中小型锅炉制造厂达成合作，从事循环流化床技术的研发，待1990年代便已研制出 循环流化床锅炉并投入使用。然而这类小型循环流化床锅炉的性能存在较大缺陷，诸如磨损情况严重、主气温偏低、自动化水平不足等，都严重影响到机组的使用效果。随后在1990年代中期，先进生产技术的引进为国内锅炉制造业创造了前所未有的发展机遇， 循环流化床锅炉正式投入市场，技术水平呈现出明显提升。2009年，330MW循环流化床锅炉投入试运行，在中等容量循环流化床技术的基础上为超临界化发展打下了良好的基础。

1.3超临界型循环流化床锅炉

随着国家对电力行业节能减排要求的提升，大容量超临界型循环流化床锅炉的研究已成为当前乃至未来锅炉技术研究的主导方向。超临界型循环流化床锅炉主要是指锅炉主蒸汽压力大于 ，而大容量超临界型锅炉的主蒸汽压力则高于 。相较于超临界煤粉锅炉而言，超临界循环流化锅炉所需的建设投资基本持平，但其炉内燃烧脱硫效果显著提升，所耗费的脱硫成本同比以往降低50%，所排放的 物质质量浓度将低于 。同时在炉内脱硫燃烧模式下，该技术所排放气体中的 物质质量浓度明显降低，经试验表明超临界型循环流化床锅炉排放烟气中 的质量浓度低于 ，使得排烟酸露点温度显著降低，进一步为其排烟温度低于 的目标与烟气余热利用创设了条件，使锅炉燃烧效率提高 ，具有显著的节能作用[1]。

2循环流化床锅炉技术的发展前景展望

2.1大型化、超临界化

当前我国循环流化床锅炉技术已朝向大型化、超临界化趋势发展，这一发展趋势与其特有的燃烧机制密切相关。通常情况下，循环流化床锅炉所产生的煤粉热量低于常规锅炉，在工作状态下随着锅炉温度及其固定浓度的降低，循环流化床锅炉所生成的固体传热系数反而明显升高，进而作用于水冷壁发挥温度调控功能，使循环流化床锅炉收获显著的应用成效。基于此，未来循环流化床锅炉必将朝向大型化、超临界化方向发展，依托其低成本投资与高结构性能创造更加宽广的应用价值。

2.2环境友好、减轻污染

受循环流化床锅炉自身良好适应性的影响，可在低温状态下保持正常燃烧，同时具有空气分级供给燃烧效能，在其工作运行的过程中使氧氮化物得到充分释放，相较于一般锅炉而言其氧氮化物浓度低于 ，真正实现减少污染的目标。在当前国家不断加大工业污染控制力度的背景下，关于电厂燃煤发电锅炉所排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度限值已被调整为35mg/m3和50mg/m3，未来循环流化床锅炉的深度脱硫、脱硝必将成为该技术研发革新的主要方向[2]。相较于以往的湿脱硫技术来说，通过在循环流化床锅炉中添加石灰石的方法，可以更好地提升其脱硫效果。然而该技术还需针对燃煤后炉内残余的灰渣进行处理，生产工序的增加不利于生产效率的提高，因此未来还需着重加强对循环流化床锅炉深度脱硫技术的研究，强化电厂的综合竞争实力。

2.3低碳节能化发展

当前发展低碳经济是贯彻实现可持续发展目标的重要举措，低碳经济的其中一项要求便是实现能源节约与综合利用，这也成为循环流化床锅炉技术未来发展的主要攻克方向。其研究重点主要体现在以下三方面：其一是通过研究循环流化床锅炉技术，为部分低级能源利用率的提高创设有效平台，实现整合能源的目标;其二是在现有循环流化床锅炉技术的基础上，配合其他燃料、能源等提高能源利用率，实现技术的研发与革新;其三是实现能源的综合利用，尤其以循環流化床锅炉中产生的灰渣作为研究对象，通过研究灰渣的化学性质寻找到不同物质之间的性能差异，进而实现对灰渣的统一、集成化处理，进一步实现能源的高效利用与最大限度开发。

结论：总而言之，循环流化床锅炉技术能够在高浓度、高速率条件下实现固体燃料在炉内的高效循环，实现热量、动量、质量的均匀传导与分布，具有良好的适应性与低污染效果，在清洁煤技术研究领域具有较强的商业应用价值。因此务必要不断加强技术研发创新，进一步拓展其应用前景，助推电力事业长效发展。

参考文献：

[1]常太华，徐浩，高明明.大型循环流化床锅炉超临界化技术与控制难点分析[J].华电技术，2011，33，（9）：31-33.

[2]吕清刚，宋国良，王东宇，等.新型660MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术研究[J].中国电机工程学报，2018，38，（10）.