【碳中和技术】发电减碳技术——煤炭清洁利用技术

循环流化床技术

一、基本特征 循环流化床利用气固两相流化床工艺，在较高的流速条件下实现湍流流化床状态并将大部分逸出的细粒料形成循环重返床内的一种燃用固体燃料的燃烧方式。

由于采用较高的运行气速，炉内流化状态呈湍流床(底部)至快速床(上部炉膛)，气/固之间滑移速度增大、湍动混合加剧，并且由于高温灰的循环倍率(循环灰流量/给煤量)达到20～40倍，使全炉膛尤其是上部稀相区的床层密度较之鼓泡床有显著增加，

因此循环床燃烧具有下述特点：

一是床内物料横向传递相对迅速，给煤点可相对减少；

二是炉膛上下床温均匀，燃烧反应强化，细粒燃料因循环而在炉内停留时间增加，故可获得较高的飞灰燃尽率；

三是循环灰将炉底密相区燃料燃烧产生的热量带到炉膛上部，炉膛上部水冷壁及悬吊受热面传热系数及温压增加，因而吸热效果增大，炉膛底部密相区可不设或少设埋管受热面，免除或很大程度上减少了埋管磨损问题；四是在同样条件下(Ca/S≈2)，可获得较高的脱硫效率(≥90%)。

二、技术现状 我国循环流化床燃烧技术、装备研发及运行控制技术已经达到国际领先水平。

循环流化床锅炉技术是在鼓泡床锅炉的基础上发展出来的较为先进的技术，在这之前，旧锅炉的改造和新锅炉的研发为此提供了数据和丰富的经验。近10年来，循环流化床锅炉作为一种高效、清洁的燃烧技术得到了迅速发展，并在世界范围内得到广泛的应用。循环流化床的主要特点是燃料适应性广、过剩空气系数小、受热面积相对较小、燃烧效率高、降负荷比大、负荷跟踪能力好、有害污染物排放量低。循环流化床锅炉的智能化设计依赖于充分了解燃烧室内物理化学流体动力学，在燃烧动力学特性方面，流化床中煤的燃烧一般与温度、颗粒尺寸和氧向颗粒表面的转移速率有关。

案例：四川白马1×600MW循环流化床机组示范工程 四川白马600MW超临界循环流化床示范电站是我国自主创新研发的、在燃煤发电领域拥有完全自主知识产权的、世界容量最大的全国首台600MW超临界循环流化床示范电站，蒸汽参数达到25.4MPa/571℃/569℃，机组效率达到43.2%，总投资30.85亿元。机组通过炉内直接脱硫脱硝技术，具有更高的环保性能，可以有效利用国内大量低热值煤炭，大幅提高资源综合利用水平，能有效减少环境污染。配套的诸如冷渣器设备、紧急补水系统、一次风机等辅机设备也同步研发制造，填补了我国电站装备制造业的多项空白。项目的实施标志着我国大型CFB洁净煤发电技术上了一个新的台阶，走在了世界的前列，在特大型CFB锅炉的设计、制造、安装、调试、检修、运行等方面的技术达到世界领先水平。

三、 发展趋势

（1）向超临界、大型化方向转变。随着锅炉尺寸和容量的增大，锅炉的总体运行参数不断提高，蒸汽参数由亚临界逐渐提高到超临界。循环流化床锅炉适用于流化燃烧技术和超临界蒸汽参数的组合。

（2）深度脱硫与脱硝。随着现代工业的发展，空气污染已成为世界各国越来越重要的考虑因素。锅炉燃烧过程中产生的大量污染空气中，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气污染的主要成分之一，循环流化床脱硫是一种新的脱硫方法，该技术具有除尘效率高、烟气洁净、循环费用低等优点。

（3）提升防磨损技术。在循环流化床锅炉运行过程中，由于燃料的高速运动和燃烧造成的高温摩擦对锅炉本体造成了极其严重和不可逆转的永久性损伤。这一缺陷大大缩短了锅炉设备的使用寿命，增加了生产成本。因此，探索降低材料磨损的技术，开发更多的耐磨炉料是今后循环流化床锅炉技术的新发展方向。

（4）实现能源综合性利用。煤炭为不可再生能源，因此，循环流化床锅炉如何能实现资源利用最大利用率是当前主要的问题。对于循环流化床锅炉燃料燃烧产生的大量灰份还没有完善的处理方法，这些技术有广阔的发展前景。