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循环流化床燃烧技术在清洁生产中应用前景探讨

文档作者：林文强文档来源：福建省特种设备监督检验院		点击数：	更新时间： 2025年05月06日
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循环流化床燃烧技术在清洁生产巾
应团前景探芝寸
林文强
(福建省特种设备监督检验院福建福州350003)
摘要讨论循环流化床(CBF)燃烧技术在清洁生产中的前景。
关键词循环流化床燃烧技术清洁生产
中图分类号：TK229．6+1 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2010)01-0034-02
循环流化床(CBr)燃烧技术能更有效地提高燃烧效率．
降低SO：和NO。的排放，以及在燃用劣质燃料、生物质燃料、
垃圾的焚烧处理等方面具有独特的前景．随着理论研究的不
断创新和实际应用技术的13臻完善．循环流化床燃烧技术必
将为清洁生产，发展循环经济发挥出更大的作用。
1循环流化床燃烧技术简介
循环流化床锅炉与其他燃用固体燃料的锅炉最主要的
区别是其燃料(包括惰性炉料)颗粒处流态化的燃料反应与
热交换的过程。以煤为例．其颗粒度大小介于层烧炉块煤和
粒煤与粉煤炉的煤粉之间(一般为1．10ram)。在气流的作用
下．气流的吹托力和颗粒在气流中的浮力之和大于或等于颗
粒的重力时，颗粒就可漂浮起来。颗粒间的距离扩大，并能在
在一定的高度范围内作一定程度的移动。随着气流速度的提
高，颗粒层高度增加．颗粒运动加剧，上下翻滚，好象液体在
沸点时的沸腾现象，燃料在这种状态下燃烧称为流化燃烧。
燃料颗粒在炉膛中．质量密度较大的颗粒被气流带到一定高
度．因为力的平衡关系而悬浮在一定的空间区域内。由于流
动结构冈素．颗粒间碰撞等而引起向四面八方运动．形成横
向或纵向翻滚返混。质量密度大的颗粒在炉膛下部(密相区)
燃烧、分解与破碎。形成小颗粒；质量较小的颗粒被气流托向
炉膛上部(稀相区)继续燃烧。对于循环流化床来讲，一般的
流化速度较高．小颗粒被吹起很多。在稀相区产生很高的颗
粒浓度．以致于炉膛出口烟气物料浓度依然很高。大量的细
物料被带出炉膛出口．而经分离器捕集后，由回料装置送到
炉膛。简要的说。有大量的物料在炉膛一分离器一回料器一
炉膛之间循环．这就是循环流化床锅炉燃烧区域的二相流的
重要特征．
2循环流化床锅炉的特点
2．1燃料适应广
循环流化床锅炉在燃用任何燃料时不需要添加辅助燃
料。无论是优质煤、劣质煤、油页岩、石油焦还是废木材、垃圾
等生物质燃料。由于气固混合良好，燃烧速率高。特别是通过
颗粒分离回送循环燃烧。因此具有较高的燃烧效率。
2．2高强度热量、质量和动量传递过程
在循环流化床锅炉中．大量的固体物料在强烈湍流下通
过炉膛内热量、质量和动量的传递十分强烈．这就使整个炉
膛高度温度分布均匀。与其他燃烧方式的锅炉相比。在燃用
同样燃料的情况下，锅炉有较高的热效率．有较大的负荷调
节范围．较快的负荷调节速度。
2．3低温燃烧能高效地脱硫、脱氮。排放污染小。灰渣可综
合利用
由于循环流化床锅炉的燃烧温度控制在850。900。C左
右，有效地提高了脱硫效率；而且。还原气氛低温动力燃料和
二次风分段送入。抑制了空气和燃料中的氮转化为Nox，且
能使锅炉灰渣含碳量低且低温动力燃烧形成的灰渣活性不
大．易于实现灰渣的综合利用或稀有金属的提取．资源得到
有效综合利用。
3 中小容量循环流化床锅炉的作用
3．】产品的结构特色和技术要点
上世纪70年代从流化床发展为循环流化床的燃烧技
术．经过近30a的研究和实践，在我国用于热电结合的35．
220t／}l的中压(3．9MPa)、次高压(5．3MPa)、高压(9．8MPa)参
数循环流化床锅炉的理论研究和应用技术13渐成熟．产品日
臻完善。
以南通万达锅炉股份有限公司为例．企业与浙江大学密
切合作．在以岑可法院士为首的教授专家的指导下．开发出
35．130t／h各种压力、温度，燃用各种燃料(除烟煤和劣质煤
外，还包括煤和垃圾混烧、煤与生物质混烧等)的热电联产的
循环流化床锅炉。
该锅炉在炉膛结构和高度尺寸的选择．床下点火装置和
水冷风室的布置．双鸭嘴型定向风帽结构改进和在布风板上
的合理配置。高温旋风分离器的结构优化．100pseal平衡式回
料密封装置的选用等方面都进行了优化组合。水冷风室与膜
式水冷壁连成一体的结构．非金属柔性膨胀节在高温旋风分
作者简介：林文强(1980-,)，男，工程师，主要从事锅炉压力容器检验设备工程的研究与检验工作。
2010．No．1． o
万方数据
离器进出口处采用．炉膛和各受热面烟速的控制，密相区向
稀相区扩口处水冷壁管外弯小R弧结构的应用．稀相区入
El等处喷涂耐热耐磨镍基合金．烟道转角处焊制导向鳍片，
采用膜式省煤器．卧式空气预热器等每一处的设计细节都努
力周到考虑．以解决好膨胀、密封和磨损等问题．无论是性能
参数指标．还是燃料的适应性、负荷调整速度。以及运行操作
的可靠性等方面都表现出技术成熟．结构完善。
3．2产品在农业产业结构调整和加快小城镇建设中的作用
35～220t／h中小容量热电联产各类循环流化床锅炉机
组．不仅能逐渐取代目前大量使用的热效率低，排放污染重，
只能燃用优质煤的工业锅炉产品．而且还具有下列4方面的
优势。
优势1：这类循环流化床锅炉除能燃用优质煤和劣质煤
之外．还能燃用农产品集中加工中的副产物(用煤助燃或补
燃)如果壳、甘蔗渣、稻糠、秸杆等生物质燃料和生活垃圾等，
甚至能燃用某些经过处理的畜牧业废弃物(如牛马粪便)、工
业加工的副产物(如制取酒精、柠檬酸、糠醛等产品的下脚糠
糟类)、工业造纸污泥、煤矿洗煤泥等下脚废弃物。通过与煤
掺烧，得到优质热、电能量供给。节省燃煤，减少生态环境的
污染。特别引起我们关注的是．已有实验研究表明．通过煤与
生物质类的混和燃烧．对煤燃烧过程中的脱硫和抑制NOx
的生成，尤其是抑制破坏臭氧层N20生成，能起到很好作用。
优势2：我国地域辽阔．小城镇分布地Ⅸ广袤．各地可以
根据各自不同的资源条件和产业模式因地制宜地选择合适
的循环流化床锅炉，利于组织清洁生产，发展循环经济，保护
生态环境。
优势3：循环流化床锅炉机组起停灵活．负荷调节快，能
快速缓和热电供求矛盾。对主力电网调峰有利。
优势4：就我国目前的经济发展、投资金额、收益周期来
说，中小热电机组有明显优势．对充分发挥地方财力和民营
投资方面有很好的作用．
4循环流化床燃烧技术的发展前景
4．1 高参数、大容量循环流化床发电锅炉的发展
循环流化床锅炉自上世纪80年代以来．不仅已在中小
型锅炉竞争中占有相当的市场份额．并且迅速向大型燃煤发
电锅炉发展。目前我国几大主要制造厂在135MW(44m．465t，
h)循环流化床锅炉的制造和运行技术上都已成熟。已有几十
台产品实现了商业化投运或即将投运。与此同时我国对
600～800MW容量的超临界参数的CFB锅炉机组进行了可
行性分析。提出了初步设计方案。
世界上几大著名电站锅炉制造商如F．w公司等．自
1995年11月首台250MW循环流化床锅炉成功投运以后．
陆续对250MW，300—350MW等级的产品进行技术开发．同
时也开始更大容量(400．600MW)超临界压力参数锅炉的研
究和前期产品开发工作。300MW亚临界参数循环流化床锅
炉已于2003年Taeksonvill投运。在2003年3月F．W公司获
得世界上首台460MW超临界循环流化床锅炉(LgiszaPoland)
的制造合同。这是迄今为止世界上最大的循环流化床
锅炉机组。目前来讲，虽然常压循环流化床(ACFB)燃烧技术
已经成为国际上公认的商业化程度最好的洁净煤技术．但目
前的容量和参数尚不足以满足电力生产的需要．已投运的最
大仅为300MW．多数以高压和超高压为主．而发电效率的提
高只能通过提高蒸汽参数来实现。因而超临界、甚至超超临
界的蒸汽压力参数的循环流化床(CFB)锅炉作为下一代
CBF技术将为更高效，低成本和洁净。显示出了巨大潜力。
4．2常压i或增压)循环流化床应用于燃气——蒸汽联合循
环发电
燃气——蒸汽联合发电技术能大幅度提高发电设备循
环效率，同时进一步降低污染物的排放。如部分煤气化结合
流化床燃烧技术的联合循环(PC；FBC——tC)发电系统的供
电效率．比常规的燃煤发电系统高7．10个百分点：整体煤气
化燃气——蒸汽联合循环(IGCC)发电系统同样具有非常高
的供电效率。以煤为燃料，常压(或增压)循环流化床的煤气
化燃烧利用系统和新型近零排放煤气化燃烧集成系统的实
验研究和开发．是目前世界上的热点，世界各国都在争分夺
秒地进行．循环流化床的发展前景必将更加令人瞩目。
参考文献
1 黄家瑶．Ⅱ类无烟煤工业锅炉的研制与设计技术特点．武汉工业大
学出版社．2000
—‰，_●I-一～—■-J_¨—■_—■M—h，州¨-—_●-—-I．—一-—■●—一-汹_—■-—■●-—■-—_--_一肿¨—‰—’M●—‘■●-一一嘲-—Ⅵ●—o_●_—_●¨—■●—一llp一峨_，_Hp—_●●—州●I_一_¨—一．神_’一H-p，州¨。_h，嘲l-—m●-—-●-—o●l—‰—■_
(上接第12页)
优点，在我国燃煤电厂一直受到广泛的应用。目前在我国燃
煤电厂锅炉防护领域中应用最广泛的是电弧喷涂技术．此
外．超音速火焰喷涂技术及火焰喷涂技术也有一定的应用。
5 总结
循环流化床锅炉因其特殊的燃料循环燃烧方式．发生磨
损是不可避免的．这是多年来一直制约循环流化床锅炉朝着
大容量、高参数发展的关键因素。但是我们研究清楚其磨损
发生的机理后。随着新技术、新材料和新工艺在锅炉设计、制
造。安装、运行中的推广和应用及运行经验的不断成熟，完全
可以利用一些相应的预防手段来减轻甚至控制一些部位磨
损的发生。从而减少锅炉的停炉次数。使循环流化床锅炉更
加安全经济稳定地运行．为企业为社会创造更多的经济、环
境效益。
参考文献
l卢啸风．大型循环流化床锅炉设备与运行．中国电力出版社，2007
2赖开忠．等．440t／h循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析和对策研究．
电力设备．V01．9 No．7 2008
3钱宁．等．循环流化康锅炉防磨技术．热力发电，2007(6)
4昊文赶．循环流化床锅炉效率与磨损问题．电力科学与技术学报。
2007，22(2)
5 由俊坤。等．循环流化床锅炉磨损同题分析．能源研究与信息．2007，23
(2)

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