摘要：循環(huán)流化床(CFB)鍋爐實現(xiàn)了對煤矸石，煤泥，高硫煤，無煙煤，石油焦，油頁巖等劣質(zhì)煤的清潔高效利用。本文著重介紹了大型CFB鍋爐的發(fā)展過程和應(yīng)用現(xiàn)狀，并介紹了解決水冷壁磨損和底灰冷卻等問題的解決方案。

　　關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床、鍋爐、發(fā)展、應(yīng)用

　　到目前為止，煤炭仍然是世界上最主要的能源之一，其中大部分是無煙煤和高硫煤。在煤炭生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了許多劣質(zhì)煤，例如煤矸石和煤泥等。循環(huán)流化床(CFB)鍋爐在清潔和有效利用這些煤炭資源和石油焦，油頁巖中發(fā)揮著重要作用。作為一種成熟的清潔煤發(fā)電技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐在全世界得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其單位容量不斷擴大。與傳統(tǒng)的粉煤(PC)鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐具有許多優(yōu)點，例如僅將石灰石粉注入爐中時脫硫效率高，由于燃燒溫度低而導(dǎo)致NOx排放低，可以減少煙氣對于大氣和環(huán)境的污染且對設(shè)備鋼材的強度沒有過高的要求，燃料適應(yīng)性廣，可以使用劣質(zhì)煤燃燒，負(fù)載調(diào)節(jié)能力出色。

　　循環(huán)流化床鍋爐廣泛應(yīng)用于電力和供熱系統(tǒng)，石油和石化行業(yè)，化學(xué)氯堿行業(yè)以及造紙和紡織行業(yè)。在過去的近40年中，循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試、運行和維護以及設(shè)備管理方面的已經(jīng)積累大量的經(jīng)驗，并且機組的可靠性，經(jīng)濟性和環(huán)保水平逐年提高。

　　1、循環(huán)流化床的發(fā)展

　　循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是在鼓泡床鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的較為先進的技術(shù)，在這之前，舊鍋爐的改造和新鍋爐的研發(fā)為此提供了數(shù)據(jù)和豐富的經(jīng)驗，近10年來，循環(huán)流化床鍋爐作為一種高效、清潔的燃燒技術(shù)得到了迅速發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用[1]。循環(huán)流化床的主要特點是燃料適應(yīng)性廣、過?？諝庀禂?shù)小、受熱面積相對較小、燃燒效率高、降負(fù)荷比大、負(fù)荷跟蹤能力好、有害污染物排放量低[1]。循環(huán)流化床鍋爐的智能化設(shè)計有賴于充分了解燃燒室內(nèi)的物理和化學(xué)流體動力學(xué)，從燃燒動力學(xué)的角度看，煤在流化床中的燃燒一般與溫度、粒徑和氧向顆粒表面的轉(zhuǎn)移速率有關(guān)。

　　1.1可靠性

　　CFB鍋爐的燃燒模式與PC鍋爐的燃燒模式的不同之處在于，它可以燃燒熱值低，灰分高的劣質(zhì)煤。但由于早期階段僅有限的維護和操作經(jīng)驗，鍋爐的受熱面始終會遭受嚴(yán)重磨損，這會導(dǎo)致大量計劃外停機。根據(jù)2004年對30臺100-135 MW e CFB鍋爐運行情況統(tǒng)計，計劃外停機的數(shù)量為每臺機組5.61次，平均水平的鍋爐可以連續(xù)運行74天，而最長的連續(xù)運行時間是139天，最短的連續(xù)運行時間只有33天[2]。

　　隨著操作經(jīng)驗的積累和抗磨技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐的可靠性得到了提高，鍋爐可以實現(xiàn)長期運行。2017年對81臺100-300 MW e CFB鍋爐的運行情況進行統(tǒng)計，表明計劃外停機的平均次數(shù)下降到僅為0.37次，其中135 MW e為每年0.26次，而300 MW e為每年0.46次年，基本上與PC鍋爐的運行情況相同。CFB鍋爐的平均可用小時為7880小時，其中135 MW e為7884小時，300 MW e為7875小時。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，寶利華集團的300 MW e鍋爐的連續(xù)運行時間為434天，伊利公司的200 MW e鍋爐的連續(xù)運行時間為341天，上灣公司的150 MW e鍋爐的連續(xù)運行時間為384天，而盤山的135 MW e鍋爐則為311天，均有良好的可靠性。

　　1.2經(jīng)濟性

　　用于供電的煤炭消耗量和輔助功率比是判斷鍋爐能效的重要技術(shù)指標(biāo)。由于CFB鍋爐燃料大多為劣質(zhì)煤和灰分，CFB鍋爐的熱效率相對較低。在燃燒過程中，大量的燃料處于懸浮狀態(tài)，因此有必要克服空氣分配器和分離器的阻力。故CFB鍋爐的輔助功率比要高于傳統(tǒng)PC鍋爐的輔助功率比，特別是某些CFB鍋爐的風(fēng)機選型規(guī)模大，運行效率低，增加了能耗率。但是基于流模式重構(gòu)的一些300 MW e CFB鍋爐的輔助功率比可以降低到約4%，可以做到接近PC鍋爐的輔助功率比。

　　1.3排放

　　自從我國大型CFB鍋爐開始應(yīng)用以來，主要實施方式是2003年和2011年版的熱電廠空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223)。主要的結(jié)合指標(biāo)是粉塵，二氧化硫和氮氧化物。在粉塵控制方面，CFB鍋爐和PC鍋爐之間沒有明顯差異。早期的CFB鍋爐主要采用靜電除塵器(ESP)，但在爐中加入石灰石脫硫會影響粉煤灰的電阻率和介電性能。因此，一些CFB鍋爐采用了靜電和織物復(fù)合過濾器。隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進一步提高，大多數(shù)CFB鍋爐都開始使用袋式過濾器，以期達到環(huán)保要求。

　　對于SO2的控制，CFB鍋爐主要采用石灰石脫硫，排放濃度標(biāo)準(zhǔn)在400 mg/m3以上時，爐內(nèi)鈣硫摩爾比一般為1-2，環(huán)保成本相對較低;當(dāng)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)為200–400 mg/m3時，需要將鈣硫摩爾比提高至2-4;當(dāng)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)低于200mg/m3或僅使用外部脫硫裝置時，通常采用爐內(nèi)脫硫和外部脫硫的結(jié)合。半干式脫硫工藝主要用于外部脫硫，同時也采用濕式脫硫工藝輔助脫硫。

　　對于NOx的控制，我國CFB鍋爐通過在不同時期燃燒不同類型的煤，可以達到GB13223-2003中的NOx排放濃度標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)在役CFB鍋爐也可以根據(jù)GB13223-2011中要求的NOx排放濃度標(biāo)準(zhǔn)(200 mg/m3)使用。對于新鍋爐(100 mg/m3)和關(guān)鍵區(qū)域(50 mg/m3)，可以使用SNCR技術(shù)，反硝化效率通?？梢赃_到60%–85%。CFB鍋爐中只有一小部分采用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)或SNCR / SCR聯(lián)合技術(shù)。

　　《中國火電節(jié)能減排升級改造行動計劃(2014-2020年)》要求新建燃煤機組達到排放限值，這意味著粉塵、SO2和NOx排放濃度應(yīng)降低 分別大于10、35和50 mg/m3[3]。CFB鍋爐已經(jīng)實施了許多技術(shù)路線來滿足環(huán)保要求。與傳統(tǒng)PC鍋爐相比，不同煤種的CFB鍋爐有更經(jīng)濟，更合理的技術(shù)路線。

　　2、循環(huán)流化床的問題及解決方法

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