循环流化床锅炉及其在煤矿供热系统中的应用的分析

李 波

（大同煤矿集团白洞矿业有限公司， 山西 大同 037029）

引言

循环流化床是在传统沸腾炉技术的基础上衍生出的新一代产品，该技术具有更高的效率及更少的污染。循环流化床主要是利用硫化剂对锅炉内的床料反复进行低温燃烧和脱硫反应，不但能够使锅炉脱硫效率达到98%，还能实现与煤粉相同的燃烧效率，使锅炉排放的气体中一氧化氮的浓度也达到较低水平，具有燃烧效率高、有害气体排放量少、使用范围广的优点[1]。

1 循环流化床锅炉工作原理

该锅炉炉膛的下方安装两相流化床，两相流化床具有较高的固体颗粒浓度。在正常工作时，锅炉内的床料在浓相区沸腾后，里面发生扬析的较小颗粒会伴随烟雾移动到炉膛出口内的高温分离器内，高温分离器能够将烟雾中的较小颗粒与气体进行分离，分离后的较小颗粒再次回到炉膛内，气体则漂移到锅炉尾部，较小颗粒再次经过高温分离器后扬析、分离，使整个循环形成闭合回路。经过对颗粒反复的循环，使该设备炉膛内颗粒浓度为普通燃烧炉的三百倍。这种工艺与传统的工艺相比具有较大的改变[2]。

2 循环流化床锅炉优点

2.1 燃料适应性广

该设备可以使用普通燃烧炉无法使用的燃料。比如：劣质的无烟煤、劣质的高灰烟煤、泥煤、矸石等。

2.2 燃烧效率高

各类物料在该设备内能够产生剧烈反应，反应后的物料及灰渣经过再回收，能够将物料的燃烧效率达到85.4%～98.3%。

2.3 脱硫效率高

该锅炉正常的燃烧温度通常在965～995 ℃，石灰石及白云石在该温度区域可以进行脱硫。由于物料脱硫是一个漫长的过程，因此可以将脱硫剂放置在炉内较长时间，以达到充分的脱硫效果。通常锅炉经过脱硫后的脱硫效率能够达到98%左右[3]。

2.4 NO 排放低

当锅炉内的温度达到1 300～1 400 ℃时会大量产生NO，而该锅炉内的温度通常为965～995 ℃，因此使用该锅炉不会产生大量的NO。此外，燃烧的全部过程都在炉膛内进行，因此对炉膛内的布风与分级燃烧进行合理控制，能够有效降低NO 的出现。经过统计，该锅炉内能够有效将NO 的排放量控制在0.001 mg/m3.

2.5 负荷调节比大

该锅炉由于具有较大的热容量，热量不论是在径向还是在高度上都具有较均匀的分布，因此增大给煤量对锅炉内的燃烧稳定性影响不大。经过计算后可以将物料的调节比增大，锅炉不仅能够在一定范围内保持正常的运转，而且还具有较高的燃烧率，非常适合各类电厂使用。

2.6 锅炉体积小

由于该锅炉比普通锅炉具有更高的热负荷，因此该锅炉的受热面积仅仅是普通锅炉的50%，体积是原来锅炉的一半，生产锅炉的成本也较低[4]。

2.7 给料点少

该锅炉内的物料能够在燃烧区域进行扩展，因此一个给料点能够满足50 个给料点提供的负荷。虽然体积较小，但能够达到220 t/h 的蒸发量。

2.8 受热面磨损轻

由于该锅炉没有埋管部分，减少了原来锅炉埋管磨损的难题。锅炉内的分离器将烟雾中的颗粒进行回收，降低了颗粒物对尾部受热面的损害。

2.9 燃烧制备简单

该锅炉对各类颗粒均具有良好的适应性，在30 mm 以下的颗粒均能使用，因此减少了制粉过程，降低了生产成本。

2.10 灰渣利用率高

经过锅炉内965～995 ℃高温燃烧，燃烧后的灰渣由于没有融化，且具有抗腐蚀性和高强度性。因此可以利用这些灰渣制作水泥及陶瓷[5]。

3 循环流化床锅炉应用前景

1）在更广的范围内利用循环硫化床锅炉技术，可以将原来废弃的劣质无烟煤、劣质高灰烟煤、泥煤、矸石充分使用来产生热量，不仅能够变废为宝，还能产生较大的供热效率，降低大气中废气的排放量，非常适合现代化煤矿的发展理念。如果能够将该技术与供热、供电点结合，合理统一进行规划布局，能够大大提高煤矿的电力效率，降低污染物的排放，直接推动煤矿的经济发展。

2）该技术不仅能够降低废气中污染物的排放量，还能将原有的废旧资源进行重新整合后使用，满足节约化矿井的建设要求。如果在年产量为1000 万t的矿井中使用该锅炉，能够在使用原来一半煤矸石的基础上产生大量热能及电能，大大节约供热及供电资源，每年能够为矿井节约资金200 万元。劣质的无烟煤、劣质的高灰烟煤、泥煤、矸石的成本均比较低，循环流化床锅炉能够将这些资源充分利用，这是

传统锅炉无法比拟的优势。循环流化床锅炉如果能结合矿井供热及供电的需求，对矿井资源分布、使用区域进行合理化分配，对矿井可持续发展具有较大的意义。

4 实际应用效果

大同煤矿集团白洞矿业有限公司工业场地安装了SHL10-1.25-AⅡ型蒸汽锅炉，锅炉蒸发量为1.25 t/h，供热效率为60%～72%，供热效率相对较低，热能损耗大，浪费严重，且锅炉房分散性大，不利于集中管理。

2018 年4 月白洞矿业对场地锅炉系统进行优化，采用了循环流化床锅炉，并利用煤矸石、煤泥等作为燃源，截止2018 年8 月系统改造完成，从2018年10 月截止2019 年5 月，通过7 个月供热应用来看，采用循环流化床锅炉后脱硫效率达95%以上，大大减少了NOx排放量，全年可节约优质燃煤量达12.4 万t，减少了煤矸石排放量。