清洁能源技术――循环流化床(CFB)电站锅炉

电力18讯：    引言

    西部大开发是我国的又一重大经济发展战略，这对于扩大内需、推动国民经济持续增长、促进各地区协调发展等都具有十分重要的意义，受到国内外注目，各方纷纷提出许多有针对性的建议，其中有一点是大家十分关注的，这就是在加强西部基础设施建设的同时必须注重对于生态环境的保护。

    我国电力生产所燃用的煤炭还会在未来很多年中保持其在一次能源供应中的中心地位。作为一个地域广阔的煤电大国，我国电力燃煤的含硫量分布很不均匀，其中约有50％为中、高硫煤(Sar>1％)，燃煤发电时排放的二氧化硫、氮氧化物等有害气体对环境造成的污染日趋加重。目前，我国燃煤机组容量达3亿千瓦，年约排放S02 1400万吨(约占全国S02总排放量的1／3)、NOx600万吨，将进一步破坏人类赖以生存的大气环境，成为电力工业和国民经济可持续发展的重要问题之一。

    常压循环流化床(CFB)锅炉由于其高效低污染、煤种适应性好、调负荷能力强、造价相对便宜、技术相对容易掌握等特点，已成为目前最为实际的煤清洁燃烧技术之一，得到了较快的发展。国内外应用实践表明，与常规煤粉锅炉相比，采用这种技术可使燃煤电站锅炉排烟中S02和N0x等有害气体含量减少80％一90％左右，可有效减轻燃煤发电对于大气环境的污染。

    随着西部大开发建设的进程和需要，在条件适合的地方发展和采用循环流化床锅炉技术是推动我国西部地区电力工业--这一传统产业--优化升级的重要举措之一，将对我国西部地区国民经济的发展和生态环境的保护均起到积极的作用。

1．循环流化床(CFB)锅炉技术介绍

    循环流化床锅炉热效率与常规煤粉炉相当，同时由于采用低温分级燃烧和向炉膛内给入石灰石，可在燃烧过程中方便地脱除含硫燃料产生的S02，并抑制Nox生成量，使其具有高效低污染、燃料适应性广等突出特点。

1．1 基本设备

    循环流化床锅炉包括本体设备和辅助系统两部分。

・本体 循环流化床锅炉本体由炉膛及布风装置、循环灰分离器、回料阀、尾部受热面竖井烟道及可以加置的外置式循环灰换热器组成。其中炉膛由膜式水冷壁构成，底部为布风板。炉膛下部锥段(浓相区)用耐火防磨材料覆盖，并依燃烧工艺要求开设二次风口、 循环灰回灰口(给煤及石灰石通常与循环灰一并入炉)、排底渣(粗灰)口以及点火启动油燃烧器等孔口。上部直段炉膛四壁为水冷壁受热面。炉膛出口与循环灰分离器入口相连，分 离器出口则与布置过热器、省煤器和空预器等对流受热面的尾部竖井连接。为平衡炉膛换热量，可在炉膛内或灰循环回路中另布置部分受热面。炉膛下部外置底渣冷却处理系统。为提高燃烧效率，有时采用飞灰再循环技术，将尾部除尘器收集的飞灰气力回送至炉膛底部复燃。炉膛出口处、分离器及回料系统内壁面也大都覆盖耐火防磨材料。锅炉本体多采 用钢架悬吊和支承相结合的方式固定。

    除因燃烧工艺要求，在部分受热面的布置上有所差异外，循环流化床锅炉汽水系统的工作原理及功能与常规煤粉炉相同。由于循环床锅炉自身蓄热量大，采用汽包炉更为安全和经济。

・辅助系统 辅助系统的性能直接影响循环流化床锅炉的可靠性和经济性。主要辅助系统罗列如下。（1）风烟系统 锅炉采用平衡通风方式，特点是风机压头要求较高，一、二次风机的压头分别达18KPa和12KPa左右。（2）煤制备系统 比常规制粉系统简单，一般需采用两级锤击式破碎机和防沾堵能力强的筛子(如圆盘筛)。（3）石灰石制备系统 两级制备，第一级多为锤击式破碎机，第二级可用低速棒式磨或钢球磨。（4）灰渣处理系统 从各灰斗收集的飞灰可用浓相气力输送方式送至飞灰仓；底渣经冷渣器或水冷绞龙冷却后送至底渣仓。（5）燃油点火启动系统 常采用床下热烟发生炉和床上燃烧器联合加热的方式，加床料至煤的着火温度，设计燃油热功率相当于锅炉额定热功率的30％或略高些。（6）热控系统 比煤粉炉热控系统多了床温、床压、S0z排放等回路控制系统。

1．2 技术流派

    目前，世界上循环流化床锅炉的主要炉型为：德国Lurgi型、芬兰Pyroflow型、美国FW型、德国Circofluid型和内循环型。

    Lurgi型 炉膛布置膜式水冷壁受热面，采用工作温度与炉膛燃烧温度(～870℃)相近的高温型旋风分离器，循环灰回路上布置炉外灰换热器(EHE)，关键部件为控制EHE进灰量的锥型阀。目前，此型锅炉的最大容量等级为250Mwe，由法国Stein公司制造。美国ABB--CE公司也基于此技术，完成了330MW锅炉机组的设计。

    Pyrorlow型 采用绝热高温型旋风分离器，膜式壁炉膛内布置抗磨的Ω管屏或翼墙式受热面。回灰系统采用分叉式自平衡U型回料阀，部分冷烟气再循环，目前