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循环流化床锅炉发展现状以及未来

发布时间:2021-07-22 08:54:03 浏览数:


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摘 要:随着人们对环境保护重视程度的提升,节能环保技术的应用成为很多行业提升自身竞争力的主要手段,而对循环流化技术的开发和应用符合社会发展的需求。该技术是有助于实现煤清洁燃烧、促进煤炭行业可持续发展的重要技术,具有节能、环保、高效、安全等优点,循环流化床技术是具有高负载调节要求和频繁负载变化的峰值发电厂的最佳选择。

关键词:循环流化床;锅炉发展;展望

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.031

0 引言

采用循环流化床技术的锅炉的优点如下:(1)具有更广的使用范围。该技术能够燃烧劣质煤,故相比传统燃煤炉,在负荷适应性和灰分综合利用方面优势明显。(2)低温燃烧技术,对钢的要求不高。(3)脱硫效率高,可有效地减小煤炭燃烧过程中产生的烟气对大气的污染。虽然在实际应用中循环流化床锅炉具有较大优势,但其在使用中仍存在一些问题,如设备表面磨损严重、排渣问题明显、炉子启动用时较长、鼓风室积灰严重等,因此,有必要对循环流化床技术的特点和规律进行探讨,并对锅炉薄弱环节强化管理,确保锅炉运行的安全稳定性。

1 循环流化床锅炉发展现状

我国循环流化床技术始于上世纪80年代,历经40余年的发展,我国现今的循环流化床锅炉已有最初的小容量蒸汽锅炉逐渐向大型超临界锅炉发展,目前,我国现有的循环流化床设计理论正逐步走向世界。随着我国工业现代化建设进程的逐步推进,工业建设对能源的需求量也在不断地提高,而我国的能源分布以及供应情况决定了煤炭资源依然是我国现今工业建设方面最为主要的能源支撑。在实际应用中,由于高灰以及硫分含量高于1%的高硫煤使用最为广泛,据资料显示,灰分高于20%的使用煤约占总用煤量的一半以上。而循环流化床燃烧具有更为广阔的燃料适用性、环保型、经济性和负荷调节性,故现今循环流化床已经成为工业生产中所使用的大规模清洁设备。据2018年公布的资料显示,我国循环流化床燃烧锅炉发电容量已达1亿kW,总锅炉台數超过3000台,居世界第一。

2 循环流化床锅炉的特点

2.1 循环流化床锅炉的燃料适应性

燃烧室、分离器及返料器是循环流化床锅炉中的主循环回路,当燃料在锅炉内燃烧时,锅炉内会积存大量的灰分以及脱硫石灰粉,这些积存的杂质会造成锅炉燃烧室下部出现鼓泡床,上部出现快速床,由于锅炉下部的热物料能够为染料的着火提供热源,因此,在实际中对与燃料的要求不高。循环流化床锅炉在运行过程中,由于系统在流化工程中气固混合现象强烈,有助于燃烧反应速度的加快。据实验研究,在800-900℃条件下,锅炉的燃烧最为稳定,此时将石灰石加入锅炉内,则石灰石内碳酸钙能够在高温条件下分解产生氧化钙,进而吸收燃料燃烧所产生的二氧化硫。此外,由于低温燃烧形成的多孔灰颗粒对重金属有很强的吸附能力,烟气中重金属排放低。所以循环流化床是适应劣质煤的低成本污染控制的洁净燃烧技术。

2.2 循环流化床锅炉的环保性能

因为循环流化床锅炉在运行时能够运用低温燃烧以及炉内脱硫技术,故煤炭在燃烧后产生的烟气中氮化物以及二氧化硫的含量都较低。CFB协作网公布的资料显示:循环流化床锅炉机组所产生的污染物量浓度较低。资料显示,2017年,循环流化床锅炉机组排放烟气经处理后二氧化硫浓度低于50mg/Nm3,氮化物的排放浓度小于15mg/Nm3。

2.3 循环流化床锅炉的负荷调节性

由于循环流化床锅炉结构内的布风板上设置有许多循环床料,能够积存能量,因此,在小负荷条件下依然可完成燃煤的点燃,这也就使得锅炉可在低负荷条件下保持稳定的运行状态。

从表1中能够得知,循环流化床锅炉机组最小负荷远低于设计负荷(300MW),故其能够在电网负荷调峰中发挥较大作用。

3 循环流化床锅炉发展展望

随着全球能源危机的加剧,各行各业开始逐步将节能环保技术的使用作为自身的核心竞争力,而循环流化床在此背景下具有较好的发展机遇。例如,因为循环流化床能够适应各种类型的燃料,故其可以把城市产生的垃圾作为燃料,不仅有助于减轻环境压力,还能够为工业发展提供动力;此外,社会对环境质量的要求不断提升,各种煤炭脱硫技术得到应用,但各种脱硫技术需要进行配套设备的设计与安装,无疑增加了脱硫的成本与复杂程度,而循环流化床锅炉可以直接在锅炉内部使用喷钙脱硫技术,且脱硫率可达93%左右;另外,随着风机功率的不断提升,循环流化床结构在不断优化,其逐步向大型化、智能化发展。

4 结论

循环流化床锅炉是一种高效低污染的燃烧炉,只有对其运行机理、运行特点进行研究,才能逐步地对其进行优化,进而发挥更大作用。相信在不久的将来,随着计算机技术以及各种智能化设备的应用,循环流化床锅炉必将更加清洁、高效、安全。

参考文献:

[1]李建锋,郝继红,冀慧敏,杨迪,黄海涛.我国循环流化床锅炉发展现状以及未来[J].电力技术,2015(01):12-16.

[2]张文超,郭世全,吴剑锋.我国循环流化床锅炉发展现状及未来[J].化工管理,2015(33):145.

[3]邱桂芝.大型循环流化床环形炉膛气固流动特性CPFD数值模拟和实验研究[D].中国科学院研究生院(工程热物理研究所),2015.

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