【碳中和技術(shù)】發(fā)電減碳技術(shù)——煤炭清潔利用技術(shù)

循環(huán)流化床技術(shù)

一、基本特征 循環(huán)流化床利用氣固兩相流化床工藝，在較高的流速條件下實(shí)現(xiàn)湍流流化床狀態(tài)并將大部分逸出的細(xì)粒料形成循環(huán)重返床內(nèi)的一種燃用固體燃料的燃燒方式。

由于采用較高的運(yùn)行氣速，爐內(nèi)流化狀態(tài)呈湍流床(底部)至快速床(上部爐膛)，氣/固之間滑移速度增大、湍動(dòng)混合加劇，并且由于高溫灰的循環(huán)倍率(循環(huán)灰流量/給煤量)達(dá)到20～40倍，使全爐膛尤其是上部稀相區(qū)的床層密度較之鼓泡床有顯著增加，

因此循環(huán)床燃燒具有下述特點(diǎn)：

一是床內(nèi)物料橫向傳遞相對(duì)迅速，給煤點(diǎn)可相對(duì)減少；

二是爐膛上下床溫均勻，燃燒反應(yīng)強(qiáng)化，細(xì)粒燃料因循環(huán)而在爐內(nèi)停留時(shí)間增加，故可獲得較高的飛灰燃盡率；

三是循環(huán)灰將爐底密相區(qū)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量帶到爐膛上部，爐膛上部水冷壁及懸吊受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及溫壓增加，因而吸熱效果增大，爐膛底部密相區(qū)可不設(shè)或少設(shè)埋管受熱面，免除或很大程度上減少了埋管磨損問題；四是在同樣條件下(Ca/S≈2)，可獲得較高的脫硫效率(≥90%)。

二、技術(shù)現(xiàn)狀 我國(guó)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)、裝備研發(fā)及運(yùn)行控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到水平。

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(lái)的較為*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(yàn)。近10年來(lái)，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。循環(huán)流化床的主要特點(diǎn)是燃料適應(yīng)性廣、過?？諝庀禂?shù)小、受熱面積相對(duì)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。循環(huán)流化床鍋爐的智能化設(shè)計(jì)依賴于充分了解燃燒室內(nèi)物理化學(xué)流體動(dòng)力學(xué)，在燃燒動(dòng)力學(xué)特性方面，流化床中煤的燃燒一般與溫度、顆粒尺寸和氧向顆粒表面的轉(zhuǎn)移速率有關(guān)。

案例：四川白馬1×600MW循環(huán)流化床機(jī)組示范工程 四川白馬600MW超臨界循環(huán)流化床示范電站是我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的、在燃煤發(fā)電領(lǐng)域擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、世界容量的臺(tái)600MW超臨界循環(huán)流化床示范電站，蒸汽參數(shù)達(dá)到25.4MPa/571℃/569℃，機(jī)組效率達(dá)到43.2%，總投資30.85億元。機(jī)組通過爐內(nèi)直接脫硫脫硝技術(shù)，具有更高的環(huán)保性能，可以有效利用國(guó)內(nèi)大量低熱值煤炭，大幅提高資源綜合利用水平，能有效減少環(huán)境污染。配套的諸如冷渣器設(shè)備、緊急補(bǔ)水系統(tǒng)、一次風(fēng)機(jī)等輔機(jī)設(shè)備也同步研發(fā)制造，我國(guó)電站裝備制造業(yè)的多項(xiàng)空白。項(xiàng)目的實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)大型CFB潔凈煤發(fā)電技術(shù)上了一個(gè)新的臺(tái)階，走在了世界的前列，在特大型CFB鍋爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、檢修、運(yùn)行等方面的技術(shù)達(dá)到水平。

三、 發(fā)展趨勢(shì)

（1）向超臨界、大型化方向轉(zhuǎn)變。隨著鍋爐尺寸和容量的增大，鍋爐的總體運(yùn)行參數(shù)不斷提高，蒸汽參數(shù)由亞臨界逐漸提高到超臨界。循環(huán)流化床鍋爐適用于流化燃燒技術(shù)和超臨界蒸汽參數(shù)的組合。

（2）深度脫硫與脫硝。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，空氣污染已成為世界各國(guó)越來(lái)越重要的考慮因素。鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的大量污染空氣中，主要是含氧氮化物和二氧化硫。二氧化硫是酸雨和其他形式大氣污染的主要成分之一，循環(huán)流化床脫硫是一種新的脫硫方法，該技術(shù)具有除塵效率高、煙氣潔凈、循環(huán)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

（3）提升防磨損技術(shù)。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，由于燃料的高速運(yùn)動(dòng)和燃燒造成的高溫摩擦對(duì)鍋爐本體造成了極其嚴(yán)重和不可逆轉(zhuǎn)的性損傷。這一缺陷大大縮短了鍋爐設(shè)備的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本。因此，探索降低材料磨損的技術(shù)，開發(fā)更多的耐磨爐料是今后循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的新發(fā)展方向。

（4）實(shí)現(xiàn)能源綜合性利用。煤炭為能源，因此，循環(huán)流化床鍋爐如何能實(shí)現(xiàn)資源利用利用率是當(dāng)前主要的問題。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐燃料燃燒產(chǎn)生的大量灰份還沒有完善的處理方法，這些技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。