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【摘 要】 目前燃煤锅炉因为成本低，占据了锅炉行业的主流。这类锅炉材料消耗大、热效率低，严重污染空气。循环流化床燃烧技术排放控制严格、成本较低，即使是劣质燃料也可拿来利用，在灰渣综合利用以及负荷适应性方面具有综合优势，在锅炉的节能环保改造方面提供了一条可行途径[1]。
【关键词】 锅炉 热效率 节能环保
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.04.008
引言
近些年来，循环流化床燃烧技术因具有燃烧清洁，高效能低污染等优点而迅速发展，在国际上的废弃物处理利用、燃煤锅炉等商业领域得到了广泛应用，循环流化床锅炉已逐步发展到几十万千瓦级的规模。该技术的开发应用在国内也逐渐兴起，正在制造或已投入运行的循环流化床锅炉已达上百台，该技术将会在未来几年内快速发展[2]。
1 循环流化床锅炉的优点
1.1 燃烧效率高
循环流化床锅炉的燃烧效率一般在95%～99%左右，比鼓泡流化床锅炉高，和煤粉锅炉不相上下。因具有较高的燃烧速率，良好的气固混合，飞灰可再循环燃烧等因素，所以循环流化床锅炉的燃烧效率高。
1.2 燃料适应性广
这是循环流化床技术的一个重要优点。按重量计算，燃料仅占循环流化床锅炉床料的1%～3%，剩余部分皆为不可燃的脱硫剂、灰渣等固体颗粒。灼热灰渣颗粒形成了一个“大蓄热池”，包围了新加入床中的煤颗粒。这些灼热的灰渣颗粒因为床内的剧烈混合，起到了无穷的“理想拱”的作用，煤料达到着火温度而燃烧，床层总热容量的千分之几在加热过程中被灼热灰渣颗粒吸收，对床层温度影响很小，床层的温度因煤颗粒燃烧所释放出的热量而保持在一定水平。这就是循环流化床锅炉燃料适应性广、容易着火的原因。
1.3 脱硫高效
床料中部分石灰和石灰石没有发生脱硫反应便被吹出燃烧室，又因为飞灰的循环燃烧而被送回至床内进行再利用。生成了硫酸钙的大粒子和部分已发生脱硫反应的床料，在循环燃烧过程中形成碰撞而破裂，在硫化反应的气氛中生成新的氧化钙粒子。与鼓泡流化床燃烧相比，循环流化床燃烧的脱硫性能大幅改善。鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉相比，达到相同脱硫效率时，钙的消耗量大了一倍。循环流化床锅炉不需要安装尾部脱硝脱硫装置，制造和运行费用与煤粉燃烧锅炉相比大大降低[3]。
1.4 燃烧强度高，炉膛截面积小
循环流化床锅炉的另一优点是炉膛单位截面积的热负荷高，是相同炉膛截面积下鼓泡流化床锅炉热负荷的（2～3）倍，约为（3.5～4.5）MW/m2。
1.5 氮氧化物排放低
循环流化床锅炉一个重要优点就是氮氧化物（NOX）排放低，范围约为（40～120）mg/MJ或（50～150）ppm，这是由以下两个因素决定的：
（1）空气中的氮在低温燃烧状态时，几乎不生成NOX；
（2）燃料中的氮元素在分段燃烧中被抑制转化成NOX，并能还原已生成的部分NOX。
1.6 给煤点少
循环流化床锅炉自身的炉膛截面积小，又因为扩展了燃烧区域，具有良好的固态混合环境，所以需要的给煤点数大幅降低。这既简化了给煤系统，又有利于燃料的燃烧。
1.7 简单的燃料预处理系统
循环流化床锅炉的给煤粒度在13mm以下，燃料的制备破碎系统相对于煤粉锅炉而言得到了很大的简化。
1.8 负荷调节快，调节范围大
既不像鼓泡流化床锅炉采用分床压火技术，也不像煤粉锅炉在低负荷时必须用油助燃，循环流化床锅炉在负荷变化时，只需要调节自身的物料循环量、给煤量和空气量，就可以稳定燃烧。一般情况下，其负荷调节速率可以达到每分钟4%，负荷调节比可达（3-4）：1。
1.9 床内不布置埋管受热面
不同于鼓泡流化床锅炉容易磨损埋管受热面，循环流化床锅炉的床内没有埋管受热面，因此结焦、启动、停炉处理所需时间少，可以长时间压火[4]。
1.10 灰渣综合利用容易实现
循环流化床锅炉在低温燃烧中，其灰渣含碳量因炉内优良的燃尽条件可低于1%。这有利于提取灰渣中的稀有金属，也利于对灰渣实行综合利用，将其制成建筑材料或者水泥掺和料。
2 影响循环流化床锅炉效率的因素
2.1 循环的速度
（1）循环速度是在一定给煤量时，以一次风量来控制，床温会随着风量加大而降低，温度场因燃烧效率降低变的不匀，增加了可燃物的排放并制约锅炉热效率，料层随着时间变化而增加，容易堵塞排渣管造成流化不良，有一定量大料存在于风帽与料层连接中，因长时间不能及时排掉而逐步大面积冷却，形成细燃料分层燃烧与死区，容易出现结焦事故[5]。
（2）在一定给煤量并且不低于流化风量的情况下，理论上床温会随着一次风量的降低而提高，与此同时部分受热面的温度场会随着循环速度降低而降低，稀相区烟气灰浓度也随着炉膛内燃料颗粒摩擦力的降低而减少，影响传热效果。所以给风量也影响锅炉效率。
（3）给煤量在风量加大的同时，增加到一定程度后要停止增加。因为煤进入炉内，燃烧过程会受到燃料的燃尽程度和料层高度的制约，同时排渣管可能因燃烧不充分情况下，燃烧时间过长而造成堵塞，容易发生事故。
（4）即使燃料在一定负荷下低风量运行并完全燃尽，排渣也同样困难，因为多数大料不能带动部分接近风帽处总处于静止态的大颗粒流化，容易结小焦坯，造成排渣困难和后续的一系列问题[6]。
2.2 温度场均匀控制
循环速度，循环灰量，料层高度，二次风的进入等因素决定了温度场均匀与否；旋风分离器分离效率越高，返料量越多；循环速度，料层高度都调整到最佳范围内。如果没有达到最佳调整效果会造成各部位温差过大。找原因并精心细调才能使温度场均匀。
2.3 燃料颗粒度
调整燃料颗粒粗细也可以增加循环灰量和炉膛内灰浓度，增加传热效果，提高锅炉热效率并节约燃料。笔者认为循环灰量速度适当，温度场均匀，烟气灰浓度高，热效率就越高。
3 结束语
循环流化床燃烧技术是国际公认的前途光明的洁净煤燃烧技术，为处理劣质煤和高硫煤并满足严格的大气排放标准带来了美好的前景，定会成为锅炉行业的主导方向。
参考文献
[1]王耀昕.大型循环流化床锅炉的发展趋势[J].电站系统工程，2004，2.
[2]骆仲泱，何宏舟，王勤辉，岑可法.循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J].动力工程，2004，12.
[3]路春美，等.循环流化床锅炉设备与运行[M].北京：中国电力出版社，2008.
[4]林宗虎，魏敦崧，安恩科，李茂德，等.循環流化床锅炉[M].北京：中国化学工业出版社，2003.
[5]李彦，彭钢.循环流化床锅炉机组控制系统[M].北京：中国电力出版社，2008.
[6]四川省电力工业局，四川省电力教育协会编.循环流化床燃烧技术[Z].北京：中国电力出版社，1998.
作者简介
邢哲，本科，助理工程师，现工作于丹东市特种设备监督检验所总工室。
【关键词】 锅炉 热效率 节能环保
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.04.008
引言
近些年来，循环流化床燃烧技术因具有燃烧清洁，高效能低污染等优点而迅速发展，在国际上的废弃物处理利用、燃煤锅炉等商业领域得到了广泛应用，循环流化床锅炉已逐步发展到几十万千瓦级的规模。该技术的开发应用在国内也逐渐兴起，正在制造或已投入运行的循环流化床锅炉已达上百台，该技术将会在未来几年内快速发展[2]。
1 循环流化床锅炉的优点
1.1 燃烧效率高
循环流化床锅炉的燃烧效率一般在95%～99%左右，比鼓泡流化床锅炉高，和煤粉锅炉不相上下。因具有较高的燃烧速率，良好的气固混合，飞灰可再循环燃烧等因素，所以循环流化床锅炉的燃烧效率高。
1.2 燃料适应性广
这是循环流化床技术的一个重要优点。按重量计算，燃料仅占循环流化床锅炉床料的1%～3%，剩余部分皆为不可燃的脱硫剂、灰渣等固体颗粒。灼热灰渣颗粒形成了一个“大蓄热池”，包围了新加入床中的煤颗粒。这些灼热的灰渣颗粒因为床内的剧烈混合，起到了无穷的“理想拱”的作用，煤料达到着火温度而燃烧，床层总热容量的千分之几在加热过程中被灼热灰渣颗粒吸收，对床层温度影响很小，床层的温度因煤颗粒燃烧所释放出的热量而保持在一定水平。这就是循环流化床锅炉燃料适应性广、容易着火的原因。
1.3 脱硫高效
床料中部分石灰和石灰石没有发生脱硫反应便被吹出燃烧室，又因为飞灰的循环燃烧而被送回至床内进行再利用。生成了硫酸钙的大粒子和部分已发生脱硫反应的床料，在循环燃烧过程中形成碰撞而破裂，在硫化反应的气氛中生成新的氧化钙粒子。与鼓泡流化床燃烧相比，循环流化床燃烧的脱硫性能大幅改善。鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉相比，达到相同脱硫效率时，钙的消耗量大了一倍。循环流化床锅炉不需要安装尾部脱硝脱硫装置，制造和运行费用与煤粉燃烧锅炉相比大大降低[3]。
1.4 燃烧强度高，炉膛截面积小
循环流化床锅炉的另一优点是炉膛单位截面积的热负荷高，是相同炉膛截面积下鼓泡流化床锅炉热负荷的（2～3）倍，约为（3.5～4.5）MW/m2。
1.5 氮氧化物排放低
循环流化床锅炉一个重要优点就是氮氧化物（NOX）排放低，范围约为（40～120）mg/MJ或（50～150）ppm，这是由以下两个因素决定的：
（1）空气中的氮在低温燃烧状态时，几乎不生成NOX；
（2）燃料中的氮元素在分段燃烧中被抑制转化成NOX，并能还原已生成的部分NOX。
1.6 给煤点少
循环流化床锅炉自身的炉膛截面积小，又因为扩展了燃烧区域，具有良好的固态混合环境，所以需要的给煤点数大幅降低。这既简化了给煤系统，又有利于燃料的燃烧。
1.7 简单的燃料预处理系统
循环流化床锅炉的给煤粒度在13mm以下，燃料的制备破碎系统相对于煤粉锅炉而言得到了很大的简化。
1.8 负荷调节快，调节范围大
既不像鼓泡流化床锅炉采用分床压火技术，也不像煤粉锅炉在低负荷时必须用油助燃，循环流化床锅炉在负荷变化时，只需要调节自身的物料循环量、给煤量和空气量，就可以稳定燃烧。一般情况下，其负荷调节速率可以达到每分钟4%，负荷调节比可达（3-4）：1。
1.9 床内不布置埋管受热面
不同于鼓泡流化床锅炉容易磨损埋管受热面，循环流化床锅炉的床内没有埋管受热面，因此结焦、启动、停炉处理所需时间少，可以长时间压火[4]。
1.10 灰渣综合利用容易实现
循环流化床锅炉在低温燃烧中，其灰渣含碳量因炉内优良的燃尽条件可低于1%。这有利于提取灰渣中的稀有金属，也利于对灰渣实行综合利用，将其制成建筑材料或者水泥掺和料。
2 影响循环流化床锅炉效率的因素
2.1 循环的速度
（1）循环速度是在一定给煤量时，以一次风量来控制，床温会随着风量加大而降低，温度场因燃烧效率降低变的不匀，增加了可燃物的排放并制约锅炉热效率，料层随着时间变化而增加，容易堵塞排渣管造成流化不良，有一定量大料存在于风帽与料层连接中，因长时间不能及时排掉而逐步大面积冷却，形成细燃料分层燃烧与死区，容易出现结焦事故[5]。
（2）在一定给煤量并且不低于流化风量的情况下，理论上床温会随着一次风量的降低而提高，与此同时部分受热面的温度场会随着循环速度降低而降低，稀相区烟气灰浓度也随着炉膛内燃料颗粒摩擦力的降低而减少，影响传热效果。所以给风量也影响锅炉效率。
（3）给煤量在风量加大的同时，增加到一定程度后要停止增加。因为煤进入炉内，燃烧过程会受到燃料的燃尽程度和料层高度的制约，同时排渣管可能因燃烧不充分情况下，燃烧时间过长而造成堵塞，容易发生事故。
（4）即使燃料在一定负荷下低风量运行并完全燃尽，排渣也同样困难，因为多数大料不能带动部分接近风帽处总处于静止态的大颗粒流化，容易结小焦坯，造成排渣困难和后续的一系列问题[6]。
2.2 温度场均匀控制
循环速度，循环灰量，料层高度，二次风的进入等因素决定了温度场均匀与否；旋风分离器分离效率越高，返料量越多；循环速度，料层高度都调整到最佳范围内。如果没有达到最佳调整效果会造成各部位温差过大。找原因并精心细调才能使温度场均匀。
2.3 燃料颗粒度
调整燃料颗粒粗细也可以增加循环灰量和炉膛内灰浓度，增加传热效果，提高锅炉热效率并节约燃料。笔者认为循环灰量速度适当，温度场均匀，烟气灰浓度高，热效率就越高。
3 结束语
循环流化床燃烧技术是国际公认的前途光明的洁净煤燃烧技术，为处理劣质煤和高硫煤并满足严格的大气排放标准带来了美好的前景，定会成为锅炉行业的主导方向。
参考文献
[1]王耀昕.大型循环流化床锅炉的发展趋势[J].电站系统工程，2004，2.
[2]骆仲泱，何宏舟，王勤辉，岑可法.循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J].动力工程，2004，12.
[3]路春美，等.循环流化床锅炉设备与运行[M].北京：中国电力出版社，2008.
[4]林宗虎，魏敦崧，安恩科，李茂德，等.循環流化床锅炉[M].北京：中国化学工业出版社，2003.
[5]李彦，彭钢.循环流化床锅炉机组控制系统[M].北京：中国电力出版社，2008.
[6]四川省电力工业局，四川省电力教育协会编.循环流化床燃烧技术[Z].北京：中国电力出版社，1998.
作者简介
邢哲，本科，助理工程师，现工作于丹东市特种设备监督检验所总工室。