我國循環流化床鍋爐的發展現狀分析

循環流化床鍋爐(CFB)燃燒技術是一項近20年來發展起來的燃煤技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。自循環流化床燃燒技術出現以來，循環流化床鍋爐已在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環流化床電站鍋爐已被發電行業所接受。世界上最大容量的250MW循環流化床鍋爐已在1997年投運，多臺200～250MW大容量循環流化床鍋爐也已投產。我國集中于中型CFB的研制與開發，目前已完全商業化。到1998年底，我國已投運及訂貨的35t/h以下的循環流化床鍋爐共計約600臺，已開始走向電力市場，并且開始大型CFB的研制工作。

主循環回路是循環流化床鍋爐的關鍵，其主要作用是將大量的高溫固體物料從氣流中分離出來，送回燃燒室，以維持燃燒室的穩定的流態化狀態，保證燃料和脫硫劑多次循環、反復燃燒和反應，以提高燃燒效率和脫硫效率。主循環回路不僅直接影響整個循環流化床鍋爐的總體設計、系統布置，而且與其運行性能有直接關系。分離器是主循環回路的主要部件，因而人們通常把分離器的形式，工作狀態作為循環流化床鍋爐的標志。

1、循環流化床的發展現狀：

氣固分離器是CFB系統的核心部件之一。其之所以關鍵，從運行機理上來講，只有當分離器完成了含塵氣流的氣固分離并連續地把收集下來的物料回送至爐膛，實現灰平衡及熱平衡，才能保證爐內燃燒的穩定與高效；就系統結構而言，分離器設計、布置得是否合理直接關系著鍋爐系統制造、安裝、運行、維修等各方面的經濟性與可靠性。雖然分離器是CFB必不可少的關鍵環節，但它又具有相對的獨立性和靈活性，在結構與布置上回旋余地很大。從某種意義上講，CFB鍋爐燃燒技術的發展也取決于氣固分離技術的發展，分離器設計上的差異標志著不同的CFB技術流派。

1.1、第一代循環流化床燃燒技術--絕熱旋風分離循環流化床鍋爐

旋風分離器在化工、冶金等領域具有悠久的使用歷史，是比較成熟的氣固分離裝置，因此在CFB領域應用最多。

德國Lurgi公司較早地開發出了采用保溫、耐火及防磨材料砌裝成筒身的高溫絕熱式旋風分離器的CFB鍋爐。分離器入口煙溫在850℃左右。應用絕熱旋風筒作為分離器的循環流化床鍋爐稱為第一代循環流化床鍋爐，目前已經商業化。Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技術轉移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等公司設計制造的循環流化床鍋爐均采用了此種形式。這種分離器具有相當好的分離性能，使用這種分離器的循環流化床鍋爐具有較高的性能。據統計，目前除中國大陸外，有78的CFB全部采用了高溫絕熱旋風分離器，但這種分離器也存在一些問題，主要是旋風筒體積龐大，因而鋼耗較高，鍋爐造價高，占地較大，旋風筒內襯厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、費用高；啟動時間長、運行中易出現故障；密封和膨脹系統復雜；尤其是在燃用揮發份較低或活性較差的強后燃性煤種時，旋風筒內的燃燒導致分離后的物料溫度上升，引起旋風筒內或回料腿回料閥內的超溫結焦。這些問題在我國的實際生產條件下顯得更為突出。

Circofluid的中溫分離技術在一定程度上緩解了高溫旋風筒的問題，爐膛上部布置了較多數量的受熱面，降低了旋風筒入口處的煙氣溫度和體積，旋風筒的體積和重量有所減小，因此相當程度上克服了絕熱旋風筒技術的缺陷，使其運行可靠性提高，但爐膛上部布置有過熱器和高溫省煤器等，需要采用塔式布置，爐膛比較高，鋼耗量大，使鍋爐造價提高。同時，它的CO排放及檢修問題在一定程度上限制了該技術的發展。

1.2、第二代CFB燃燒技術--水(汽)冷分離循環流化床鍋爐

為保持絕熱旋風筒循環流化床鍋爐的優點，同時有效地克服該爐型的缺陷，FosterWheeler公司設計出了堪稱典范的水(汽)冷旋風分離器，其結構如圖2。應用水(汽)冷分離器的循環流化床鍋爐被稱為第二代循環流化床鍋爐。該分離器外殼由水冷或汽冷管彎制、焊裝而成，取消絕熱旋風筒的高溫絕熱層，代之以受熱面制成的曲面及其內側布滿銷釘涂一層較薄厚度的高溫耐磨澆注料。殼外側覆以一定厚度的保溫層，內側只敷設一薄層防磨材料。水(汽)冷旋風筒可吸收一部分熱量，分離器內物料溫度不會上升，甚至略有下降，較好地解決了旋風筒內側防磨問題。該公司投運的循環流化床鍋爐從未發生回料系統結焦的問題，也未發生旋風筒內磨損問題，充分顯示了其優越性。這樣，高溫絕熱型旋風分離循環床的優點得以繼續發揮，缺點則基本被克服。

當然，任何一種設計都難以盡善盡美，FW式水(汽)冷旋風分離器的問題是制造工藝復雜，生產成本過高，缺乏市場競爭力，這使其商業競爭力下降，通用性和推廣價值受到了限制。