流化床

我国以煤为主要一次能源的局面长期不会改变。

燃煤带来的污染以及温室气体的排放是影响我国可持续发展的主要问题之一。

循环流化床燃烧技术是洁净煤技术中最具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术，同时由于煤种适应性强，也是消纳煤炭生产带来的大量煤矸石的最有效手段。

我国自上世纪80年代初，在政府的大力支持下开展了循环流化床燃烧技术的研发，同时引进国外大型循环流化床锅炉技术。

通过自主研发和对国外技术的消化吸收，成功形成了具有自主知识产权的150MW中压到300MW亚临界循环流化床锅炉产品系列，完全占据了我国热电市场和部分电力市场。

在国家发改委、国家能源局、科技部的大力支持下，我国正集合国内主要循环流化床锅炉研究力量，在四川白马开展世界最大容量600MW 超临界循环流化床锅炉示范工程前期工作。

600MW超临界循环流化床机组发电可以将发电效率从亚临界的39%提高到42%，发电煤耗接近我国燃煤主力机组的水平，一方面实现节能减少二氧化碳排放，同时扩大循环流化床锅炉在低成本污染控制方面的优势。

该工程标志着我国循环流化床锅炉研发达到世界领先水平。

对我国以节能减排，减少二氧化碳排放的洁净煤事业做出重大贡献。

循环流化床燃煤技术由于燃烧室内强烈的气固混合和质交换，强化了燃烧和传热，使得装置可以实现中等温度稳定燃烧。

一方面可以燃用低热值燃料，而且在850℃左右是石灰石颗粒最佳的二氧化硫吸收反应温度区间，实现了低成本的脱硫；同时此温度区域的燃烧，氮氧化物生成量大幅度降低，直接排放已经能够满足环保要求，因此循环流化床燃煤技术是一种适应劣质煤燃烧、低成本污染控制的清洁煤技术。

我国循环流化床技术的未来展望目前，国际上认为超临界循环流化床是燃煤发电降低污染排放的重要突破性技术之一。

其原因是循环流化床燃烧已经证明在污染控制排放，包括未来要考虑的汞排放等方面具有其它燃烧方式不可替代的优势。

很可能大型燃煤发电要走循环流化床的方式。

因此必须解决循环流化床高参数，超临界化的问题，以给未来二氧化碳减排留下效率损失空间。

美国和欧洲均在超临界循环流化床研发方面做了大量工作。

特别是美国FW公司于2002年12月在波兰Lagisza电厂签订了世界第一台460MW超临界循环流化床锅炉供货合同后，电站项目于2006年1月开工，2009年3月开始调试，6月交付用户投入商业运行，根据现场反映回来的资料，该锅炉全面达到了设计指标。

供电效率达到43.3%，锅炉效率超过93%，运行平稳，负荷调节特性满足电网调度要求。

现在FW又在俄罗斯开始建设一台330MW超临界循环床锅炉。

我国在“十一五”期间安排了600MW超临界循环流化床的示范工程。

它将带动一批相同等级的循环流化床发电项目。

同时根据我国燃煤发电节能降耗，降低污染排放的需求，对循环流化床燃烧技术提出新的任务：1)发展更高供电效率的超超临界600MW到800MW循环流化床锅炉。

2)超临界循环流化床产品容量系列化，开发简易型300MW超临界循环流化床系列产品。

3)进一步挖掘循环流化床节能潜力，发展近期已在小容量循环流化床锅炉验证成功的节能型循环流化床技术，将该技术大型化。

4)开发适合于煤矸石，其它劣质燃料的大型循环流化床技术。

综上所述，国外当前水平的循不流化床锅炉在技术上的一些特点是值得我们参考的，要求锅炉稳定可靠地运行，就要保证锅炉整体设计的完善。

我们应努力改变目前国内CFB炉在某些方面的不足，选择合适的破碎设备及流程，达到燃煤粒度要求，应用防磨技术，保证锅炉连续可靠运行，尽快设计出先进的排渣设备，便于灰渣的综合利用并能提高锅炉的热效率，而完成上述工作必需的重要的一环是；工厂设计与锅炉设计在某些方面应协调一致，保证锅炉系统的完整统一，真正发挥出CFB锅炉的优越性。

循环流化床锅炉的发展和特点摘要：作为新-代高效低污染清洁燃煤技术，循环流化床锅炉技术发展迅速。

综述了循环流化床锅炉的发展和特点，介绍了其存在的优、缺点。

关键词：循环流化床；燃烧效率；磨损能源与环境是当今社会发展的两大问题。

我国是产煤大国，也是用煤大国，目前一次能源消耗中煤炭占76%，在今后若干年内还有上升的趋势，而其中84%的煤炭又直接用于燃烧，其燃烧效率不高，污染严重(我国每年排入大气的87%的SO2和67%的NOx均来源于煤的直接燃烧)。

可见，发展高效、低污染的清洁燃煤技术是当前亟待解决的问题。

循环流化床锅炉技术是近些年来国际上迅速发展起来的新一代高效低污染清洁燃煤技术，它不但能达到低NOx排放、90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，与层燃炉和煤粉炉相比，还具有燃料适应性广、负荷调节性能好。

灰渣易于综合利用等优点。

国际上该项技术在电站锅炉、工业锅炉、废弃物处理利用、石油、化工、冶金、能源、环保等工业领域中的气相加工和固相加工过程得到广泛应用。

可以预见，循环流化床技术必将在未来的几年得到飞速发展。

l、循环流化床锅炉在国内外的发展1.1循环流化床锅炉在国外的发展1921年12月德国人温克勒发明了第一台流化床，该流化床使用的是粗颗粒床料。

1938年12月麻省理工学院的刘易斯和吉里兰发明了快速流化床。

循环流化床真正成为具有工业实用价值的新技术是在20世纪50、60年代。

60年代末，德国鲁奇公司(Lurgi)发展并运行了 Lurgi/VAW循环流化床锅炉的氢氧化铝焙烧反应器。

1979年芬兰奥斯龙(Ahlstrom)公司生产了20t/h的循环流化床锅炉，1982年德国鲁奇(Lurgi)公司的第一台50t/h的商用循环流化床锅炉投入运行，这标志着作为煤燃烧设备的循环流化床锅炉诞生了。

通常把第一代流化床锅炉称为鼓泡床锅炉(又称沸腾床)；循环流化床锅炉称为第二代流化床锅炉。

两者之间既有联系，也有差别。

随后，循环流化床技术迅速发展起来，尤其在国外发展很快，并向大型化方向发展。

目前国外主要开发研制单位和生产厂家有德国鲁奇公司、芬兰奥斯龙公司、美国巴特尔研究中心、美国福斯特·惠勒公司、德国巴布科克和斯坦缪勒公司、瑞典斯图特斯维公司。

1.2 循环流化床锅炉在国内的发展我国的循环流化床燃烧技术的发展相对较晚，但进步很快。

早在20世纪60年代初就开始发展鼓泡(流化)床锅炉，但循环流化床锅炉的起步却较晚，1981年国家计委下达了"煤的流化床燃烧技术研究"课题，标志着我国循环流化床锅炉的研究和产品开发技术正式启动。

直到1989年11月第一台由中科院与济南锅炉厂共同研制的35t/h循环流化床锅炉在山东明水电厂投入运行。

近几年国内在开发和研制循环流化床锅炉技术方面发展迅速。

中国科学院、清华大学、浙江大学、西安热工研究所、西安交通大学、哈尔滨工业大学。

华中科技大学等科研单位和高校与锅炉厂合作开发和研制出多种技术的35t/h、65t/h、75t/h、120t/h、220t/h 中压、次高压及高压循环流化床锅炉。

1991年，锦西热电厂的75t/h循环流化床锅炉投入运行。

1992年哈尔滨锅炉厂与美国PPC公司合作设计和生产国内首台220t/h循环流化床锅炉。

到目前为止，已经投运的最大机组是装在四川内江的进口410t/h(100MW)奥斯龙循环流化床高压电站锅炉。

2、循环流化床锅炉的特点2.1 循环流化床锅炉的基本特点循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下：低温的动力控制燃烧；高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；高强度的热量、质量和动量传递过程。

2.2 循环流化床锅炉的主要优点1)燃料适应性广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。

循环流化床锅炉中按质量百分比计，燃料仅为床料的1%～3%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣或砂。

循环流化床锅炉的特殊流体动力特性使得气一固和固一固混合非常好。

因此，即使是很难着火燃烧的燃料，进入炉膛后由于很快与灼热的床料混合。

所以能被迅速加热至高于着火温度，这就决定了循环流化床锅炉不需辅助燃料而燃用任何燃料。

循环流化床锅炉既可燃用优质煤，也可燃用各种劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤秆石、煤泥，以及油页岩、泥煤、石油焦、尾矿、炉渣、树皮、废木头、垃圾等。

2)燃烧效率高在循环流化床锅炉中，燃烧区域扩展到整个炉膛乃至高温旋风分离器，携带出炉膛的粒子被高温旋风分离器捕集，并直接送回燃烧室下部循环再燃烧。

其燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，燃烧效率通常在97.5%～99.5%范围内。

在燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉锅炉持平；燃烧劣质煤时，循环流化床锅炉的燃烧效率约比煤粉炉高5%。

3)利于控制SO和NOx的排放2循环流化床燃烧温度一般为900℃左右，采用石灰石作为床料添加剂时，炉内脱硫效果好,在Ca/S为1.5～2.5时可达到90%的脱硫效果；而鼓泡流化床锅炉达到90%脱硫效率则需Ca/S为2.5～3甚至更高。

有时即使Ca/S比更高，鼓泡流化床锅炉也不能达到90%的脱硫效率。

与燃烧过程不同，脱硫反应进行得较为缓慢。

在鼓泡流化床锅炉中，气体在燃烧区域的平均停留时间为1～2s，而在循环流化床锅炉中则为3～4s，停留时间更长，反应较充分。

另外，循环流化床锅炉中石灰石粒径一般为0.1～0.3mm；而鼓泡流化床锅炉中则为0.5～1mm。

粒径小反应比面积大，反应充分。

循环流化床锅炉一般采用分级燃烧，燃烧温度不高，NOx 的生成量显著减少，循环流化床锅炉烟气中NOx的浓度为50～150ppm。

4)灰渣综合利用性能好循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低，易于实现灰渣的综合利用。

另外炉内加入石灰石后，灰渣成分也有变化，含有一定的CaSO4和未反应的CaO。

循环流化床锅炉灰渣可以用于制造水泥的掺合料或者其他建筑材料的原料，有利于灰渣的综合利用。

同时低温烧透也有利于提取灰渣中的稀有金属。

5)负荷调节性能好循环流化床锅炉由于截面风速高和吸热控制容易，所以负荷调节快。

负荷调节范围可低至10%～25%；负荷调节速度可达(5%～10%)/min。

2.3 循环流化床锅炉的缺点循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，它几乎可以消除鼓泡床锅炉所有的缺点。

但是最近几年的发展和实践表明，循环流化床锅炉也有其自身的缺点，有待进一步研究解决。

1)循环流化床锅炉部件的磨损和腐蚀严重由于循环流化床锅炉内的流速高、颗粒浓度大、为控制NOx的排放而采用分级燃烧时，炉膛内存在还原性气氛的区域等因素，会造成受热面与吊挂管的磨损与腐蚀，膜式水冷壁的变截面处和裸露在烟气冲刷中的耐火材料砌筑部件亦有磨损。

研究表明，磨损与风速的3石次方成正比，与浓度成正比。

在这方面应注意加强试验以及计算机数值试验方面的研究，以解决循环流化床锅炉发展过程中的这一重大问题。

2)N2O生成量高流化床燃烧技术可有效地抑制NOx、SOx排放，但是，又产生了另一个环境问题，即排放N2O问题。