循环流化床锅炉的发展与展望孙志宽

实验研究表明：燃烧温若小于800℃时，脱硫反应的速率很低，从而引起床料中石灰石捕获SO2的效果降低，难以达到有效脱硫；相反，当燃烧温度过高(>920℃)时，虽然反应速率很高，但脱硫效率反而会下降，原因是：温度过高，会引起石灰石颗粒的表面孔隙过早堵塞，而内孔物质未得到充分利用；同时，温度过高时，颗粒表面会产生局部低氧和还原气氛，使已经生成的CaSO4，重新分解为CaO并释放出SO2，从而降低脱硫剂的利用率。

因此就脱硫效果而言，存在一最佳脱硫温度。尽管这一最佳温度还受到脱硫 剂品种、粒径、煅烧条件等诸多条件的限制，但目前比较公认的最佳反应温度为850℃～900℃之间。

二．循环流化床锅炉的特点

国际上普遍认可的洁净煤发电技术主要包括增压循环流化床（PFBC）、整体煤气化联合循环（IGCC）、常压循环流化床（CFB）技术。其中，常压循环流化床发电技术是国际上公认的商业化程度最好的成熟技术，这种技术是八十年代发展起来的一种新型洁净煤燃烧技术，它为处理高硫煤和劣质煤及满足严格的大气排放标准带来了美好的前景。循环流化床洁净煤燃烧技术具以下优点：

1）.燃料适应性广

由于循环流化床锅炉采用的是循环燃烧技术，在炉膛、旋风分离器、虹吸密封回路进行循环的床料（辅助床料沙、脱硫用的石灰石、燃煤及燃烧后的煤灰等）的热容量是相当大的，而新加入的燃料按重量比仅占整个循环床料的5%～7%，加入后随着循环的进行会迅速被加热到着火温度而燃烧并释放热量，同时在循环过程中由于颗粒之间的相互碰撞，燃料颗粒会破碎成细小的颗粒，这样更利于燃料的燃尽。所以循环流化床锅炉几乎可以燃用一切种类的燃料并达到很高的燃烧

效率。其中包括高灰分、高水分、低热值的劣质燃料，如泥煤、褐煤、油页岩、炉渣、木屑、洗煤厂的煤泥、洗矸、煤矿的煤矸石等以及难于点燃和燃尽的低挥发分燃料，如贫煤、无烟煤、石油焦和焦岩等。因煤质变化对锅炉燃烧及带负荷影响较小，有利于电网的安全稳定运行，对劣质煤资源的利用具有深远的意义。

2）.负荷调节性能好，负荷调节幅度大

循环流化床锅炉在运行中负荷的调节范围可从100%～30%，在30%的负荷时不需要投油助燃，燃烧十分稳定。该优点十分利于电网的调峰，对水电资源十分丰富的电网有着重要意义。

3）.环保指标优越

循环流化床锅炉正常运行时床温控制在850℃～950℃，同时根据燃煤特性以一定的Ca/S向炉内加入石灰石粉作为脱硫剂，在燃烧的过程中脱去燃烧生成的SO2，而石灰石粉在850℃～950℃范围内脱硫效率最高，所以循环流化床锅炉采用850℃～950℃燃烧温度可以达到较高的脱硫效率。同时循环流化床在850℃～950℃燃烧温度下能有效地抑制热反应型NOx的生成，再加上采用了分级燃烧方式送入二次风，又有效地控制了燃料型NOx的生成。

循环流化床洁净煤燃烧技术的污染控制成本是很有竞争力的，是已经为世界各国公认的较为成熟而最有前途的洁净煤燃烧技术。

三．四川白马300MW循环流化床示范工程概况

四川白马1×300MW循环流化床示范工程是根据《中国洁净煤技术“九五计划”和2010年发展纲要》，采用技贸结合引进大型循环流化床（简称CFB）锅炉技术的依托工程，引进一台1025t/h的常压循环流化床锅炉及相应的关键设备，配套一台国产300MW汽轮发电机组在四川白马建设的一个全国大型循

环流化床示范电站。1025t/h常压循环流化床锅炉由法国ALSTOM公司设计供货，300MW汽轮发电机组分别由东方汽轮机厂和东方电机厂供货。引进制造技术的接收方为三大锅炉厂，系统设计接收方为中国电力工程咨询公司（电规总院）和六大设计院。

工程于2003年5月15日正式开工，2005年12月30日首次并网，2006年4月17日完成168小时满负荷试运后正式投入商业运行。机组经过2006年、2007年2次B级检修，以及2008年的A级检修，机组目前设备健康状况较好，运行稳定。

四．循环流化床锅炉的环保性能及运行情况 1.100MW等级循环流化床机组的环保特性

根据全国电力行业CFB协作网2005年CFB机组竞赛数据统计，参赛电厂44家，参赛机组79台，其中135MW级机组38台，50MW级机组41台，135MW级机组SO2排放平均值为406.4272mg/m3,NOX排放平均值123.1917mg/m3,脱硫率平均为84.688％（纯凝机组）和86.104％（供热机组）。

根据全国电力行业CFB协作网2006年CFB机组竞赛数据统计，参赛电厂36家，参赛机组60台，其中135MW级机组42台，100MW级机组18台，SO2排放平均值为241.8mg/m3,NOX排放平均值102.09mg/m3,脱硫率平均为87.35％（纯凝机组）和89.45％（供热机组）。

2.300MW等级循环流化床机组的环保特性 ①白马300MW循环流化床机组的环保特性

根据白马300MW循环流化床锅炉的实际运行情况，设计煤种灰份35.27％，低位发热量18495KJ/Kg，现在使用的煤种有些已经远远偏离设计煤

种，灰份最高有56％，低位发热量最低11000KJ/Kg左右，且煤中搀杂有约10％左右的石头和矸石。2006年全年燃煤平均灰分44.75%,平均低位发热量16037.37KJ/Kg；2007年上半年燃煤平均灰分45.8%,平均低位发热量14692.03KJ/Kg，2008年1～3月，燃煤平均热值为11900KJ/Kg，灰分达56％。，但锅炉炉内流化状况依然较好，汽温、汽压也能达到要求，充分证明了循环流化床锅炉对煤种的适应性。

循环流化床锅炉具有很好的脱硫能力，它通过在炉内掺烧一部分石灰石，能有效的减少二氧化硫的排放量。而常规煤粉炉为降低二氧化硫排放，需增加烟气净化系统，但投资大，运行费用高。本工程在燃用硫分为2.93％的高硫煤时，SO2排放量仅为0.809t/h，比常规锅炉减少了7.281t/h。

西安热工研究院和四川电力试验研究院于2007年4月进行的机组环保性能考核试验结果SO2排放量仅为0.651t/h，排放浓度560mg/Nm3,此时Ca/S为1.74，脱硫效率为94.72％。

循环流化床锅炉采用低温、分段燃烧技术，床内温度控制在890℃左右，低于生成热力型NOx所需要的温度。环保监测数据表明排放浓度在50-100mg/Nm3,仅为常规锅炉的10％左右，而且几乎没有任何脱硝运营成本。

西安热工研究院和四川电力试验研究院于2007年4月进行的机组环保性能考核试验结果NOx排放量0.1397t/h，排放浓度为81mg/Nm3。按照年发电小时4600小时计，年排放量为642.62吨，大大低于常规锅炉NOx排放量。

②国产化循环流化床锅炉环保排放情况

根据我们收资了解的情况云南开远电厂、秦皇岛电厂各2台300MW循环流化床锅炉机组SO2排放浓度长期在200mg/Nm3以内,脱硫效率可达95％和