我國從20世紀80年代初期開始進行循環流化床技術的開發,取得了很大成效,特別是在中小型鍋爐燃用劣質煤并實現資源綜合利用時,CFB鍋爐是首選的能源轉換設備。
燃料適應性廣:這是CFB鍋爐的主要優點之一。在CFB鍋爐中按質量計,燃料僅占床料的1%~3%,其余是不可燃的固體顆粒,如脫硫劑、灰渣或砂。燃料進入爐膛后很快與大量床料混合,燃料被迅速加熱至著火溫度以上,而同時床層溫度沒有明顯降低。只要燃料的熱值大于加熱燃料本身和燃燒所需的空氣至著火溫度所需的熱量,上述特點就可以使得循環流化床鍋爐不需輔助燃料而燃用任何燃料。它既可燃用優質煤,也可燃用各種劣質燃料,如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、泥煤以及油頁巖、石油焦、尾礦、爐渣、樹皮、廢木頭、垃圾等,根據不同燃料,均可選擇到對應的CFB鍋爐。
燃燒效率高:CFB鍋爐的燃燒效率要比鼓泡流化床(即沸騰爐)鍋爐高,燃燒效率通常在92.5%~99.5%范圍內,可與煤粉鍋爐相當。由于其氣-固兩相混合良好,燃燒速率高,特別是對粗粒燃料,絕大部分未燃盡的燃料被返回爐膛循環燃燒。
高效脫硫:在CFB鍋爐中可實現爐內脫硫,其脫硫劑通常采用廉價的石灰石,粒徑通常為0.1~0.3mm。典型的循環流化床鍋爐達到90%脫硫效率時,所需的脫硫劑化學當量比(即Ca/S比)為1.5~2.5。因此循環流化床鍋爐為潔凈燃燒技術,對日益要求嚴格的環境保護是適應的。
氮氧化物(NOx)及其他污染物(CO、HCl、HF等)排放低:這是由于其在燃燒時有兩個特點:一是低溫燃燒,此時空氣中氮一般不會生成NOx;二是分段燃燒,抑制燃料中的氮轉化為NOx,并使部分已生成的NOx得到還原。
燃料預處理系統簡單:CFB的煤粒度一般小于10mm,因此,與煤粉爐相比,燃料的制備破碎系統大為簡單。此外,循環流化床鍋爐能直接燃用高水分煤(水分可達30%以上),當然用高水分燃料時也不需要專門的處理系統。
易于實現灰渣綜合利用:目前對燃煤鍋爐的環保要求,既要對在燃燒中產生的污染物加以控制和消除,又必須對燃燒排放的氣、液、固體廢棄物加以控制,不得造成二次污染,要實現無害化、資源化直至商品化。而CFB鍋爐在加入石灰石脫硫后生成的灰渣,可作為水泥摻合料或做建筑材料,完全達到上述的環保要求,因此受到人們的關注。
負荷調節范圍大,負荷調節塊:CFB鍋爐的負荷調節比可達(3-4)︰1,其調節速率一般可達每分鐘4%。
投資運行費用適中:CFB鍋爐的投資和運行費用略高于常規煤粉爐,但比配置脫硫裝置的煤粉爐低15%~20%。
任何事物都是一分為二的。這些年來的發展和實踐證明,CFB鍋爐也有某些缺點。比如:一次風機壓頭較高,電耗大;燃燒室下部膜式壁與耐火防磨層交界處的磨損嚴重;耐火耐磨層易磨損、開裂和脫落;點火啟動時間長;對燃煤粒徑要求嚴格;N2O生成量較高等。但不管怎樣,CFB鍋爐燃燒技術仍然是一種先進的潔凈煤燃燒技術。因此,未來CFB鍋爐仍將在我國發電技術領域得到廣泛應用,對該項技術的研究開發及完善也就十分必要。
(作者單位:新疆喀什地區特種設備檢驗檢測所)