【碳中和技術】發(fā)電減碳技術——煤炭清潔利用技術

循環(huán)流化床技術

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現(xiàn)湍流流化床狀態(tài)并將大部分逸出的細粒料形成循環(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：

一是床內(nèi)物料橫向傳遞相對迅速，給煤點可相對減少；

二是爐膛上下床溫均勻，燃燒反應強化，細粒燃料因循環(huán)而在爐內(nèi)停留時間增加，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)可不設或少設埋管受熱面，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、技術現(xiàn)狀 我國循環(huán)流化床燃燒技術、裝備研發(fā)及運行控制技術已經(jīng)達到國際領先水平。

循環(huán)流化床鍋爐技術是在鼓泡床鍋爐的基礎上發(fā)展出來的較為先進的技術，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、清潔的燃燒技術得到了迅速發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用。循環(huán)流化床的主要特點是燃料適應性廣、過�？諝庀禂�(shù)小、受熱面積相對較小、燃燒效率高、降負荷比大、負荷跟蹤能力好、有害污染物排放量低。循環(huán)流化床鍋爐的智能化設計依賴于充分了解燃燒室內(nèi)物理化學流體動力學，在燃燒動力學特性方面，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。

案例：四川白馬1×600MW循環(huán)流化床機組示范工程 四川白馬600MW超臨界循環(huán)流化床示范電站是我國自主創(chuàng)新研發(fā)的、在燃煤發(fā)電領域擁有完全自主知識產(chǎn)權的、世界容量最大的全國首臺600MW超臨界循環(huán)流化床示范電站，蒸汽參數(shù)達到25.4MPa/571℃/569℃，機組效率達到43.2%，總投資30.85億元。機組通過爐內(nèi)直接脫硫脫硝技術，具有更高的環(huán)保性能，可以有效利用國內(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備、緊急補水系統(tǒng)、一次風機等輔機設備也同步研發(fā)制造，填補了我國電站裝備制造業(yè)的多項空白。項目的實施標志著我國大型CFB潔凈煤發(fā)電技術上了一個新的臺階，走在了世界的前列，在特大型CFB鍋爐的設計、制造、安裝、調(diào)試、檢修、運行等方面的技術達到世界領先水平。

三、 發(fā)展趨勢

（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越來越重要的考慮因素。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，該技術具有除塵效率高、煙氣潔凈、循環(huán)費用低等優(yōu)點。

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

（4）實現(xiàn)能源綜合性利用。煤炭為不可再生能源，因此，循環(huán)流化床鍋爐如何能實現(xiàn)資源利用最大利用率是當前主要的問題。對于循環(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，這些技術有廣闊的發(fā)展前景。