摘要：循环流化床锅炉具有燃料适应性高、污染控制效果高、运行控制灵活化的应用优势，目前在电力行业得到广泛的应用，能够有效解决劣质煤高效清洁利用方面的问题。当前，我国在全面实现碳中和目标的过程中，循环流化床锅炉技术的应用受到广泛重视，本文主要分析循环流化床锅炉运行灵活性，研究碳中和目标下的相关技术发展趋势，旨在为增强碳中和目标下循环流化床锅炉技术的良好发展提供助力。 关键词：碳中和目标；循环流化床；锅炉技术
实现碳中和目标属于长期的过程，在此期间，煤电份额会不断减少，充分发挥煤电的支撑作用十分必要，大量研究表明，即使碳中和的背景下，也必须要维持相应的煤电装机容量，但是煤电装机容量的作用会从提升发电数量转变成为调节性电源，为以新能源为主要电源的电网安全运行提供保障，在此过程中，对燃煤发电机的灵活性要求很高，为循环流化床锅炉技术的发展带来新的动力，使循环流化床锅炉技术能够在碳中和目标实现期间发挥更多的作用。
1 cfb锅炉运行灵活性
cfb锅炉燃烧的特点是炉膛部分、分离器部分与反料阀部分组合成为主循环回路，炉膛下部分的密相区床料，会在一次风的影响下流化，比最低流化速度高的气体，会形成气泡穿越床层，床表面气泡出现碎裂现象后，会使气泡周围的颗粒和内部的颗粒向上部运行，通过二次方和燃烧烟气等携带上行，而对于终端速度比气流速度高的大颗粒，在重力的影响下，也会向下运行到床层，细颗粒上行期间出现团聚现象，颗粒团不断壮大，上升速度减小，一旦颗粒团的体积增加，终端速度比气体速度高，就会使颗粒团下行，被相应的受热面冷却，且还会被上行的气流冲刷，体积逐渐减小，颗粒进入到主流区域再次上行，这样在一定程度上能够使颗粒停留的时间增加，颗粒向着锅炉壁面传导热量，下部密相区热量更为平衡。通常情况下，燃料在进入锅炉的炉膛后，会与多数高温床料之间相互混合，燃料的颗粒温度升高速度很大，床料也能提供相应的热量，使燃料快速着火，由此，能增强cfb锅炉燃料适应性。 与此同时，cfb锅炉燃烧期间，不会出现着火稳定性问题，或是火焰稳定性问题，所以燃料灵活性较高，且具备深度低负荷稳定燃烧的优势，如果不考虑相应的水动力安全问题，cfb锅炉在应用期间，低负荷下限是由稳定燃烧转变成为稳定硫化，硫化所需风速和床料的颗粒直径存在直接联系，如果燃料颗粒直径在八毫米以内，完全硫化需要的风速能够满足完
全硫化的需求，床温高度会比燃料着火温度高，此情况下就能降低燃料的应用量，使锅炉燃烧负荷在合理范围内。
2 碳中和目标下循环流化床锅炉技术的展望
2.1 超低排放cfb锅炉
cfb锅炉燃烧的低排放是先天优势，主要是通过炉内脱硫技术与低氮燃烧技术等满足国家的排放标准，但是无法直接达到国家的超低排放规范要求，因此，需要在锅炉应用的过程中合理进行排放量的控制，例如：cfb锅炉炉膛上部分的气体固体流动，主要是颗粒团聚所产生，而稀相区燃料颗粒多数情况下都是在颗粒团内，无论是燃料的燃烧、传热等，都和乳化相内的燃料颗粒存在一定的相似之处，且燃料的颗粒直径越小，团聚越具备一定的倾向性，循环流量越高，团聚的程度越强，另外，燃料的直径越小，颗粒团燃烧期间所产生的污染物排放量越低，因此，在采用cfb锅炉的过程中，应严格进行燃料颗粒直径的控制，以最小的颗粒直径降低污染物排放量。但是需要注意，由于cfb锅炉燃烧期间对燃料所生成氧化氮进行抑制，会使一氧化碳等还原性气体出现局部浓度提高的现象，还原性气体进入到旋风分离器设备以后，分离器设备旋转流动能够使气体混合度降低，还原性气体会被还原
生成氧化氮，也会和二氧化碳发生反应消耗殆尽，而要想确保还原性，气体不会被还原成为氧化氮，使锅炉燃烧的排放能够达到超低排放的标准，就需要提升分离器的运行效率，使物料循环量增加，上部稀相区的颗粒团聚被强化，同时，采用直径较小的石灰石脱硫，能够使脱硫反应表面积增加，低氮燃烧的情况下，提升炉内脱硫的效果，简而言之，减小cfb锅炉床料的颗粒直径、改善分离器的运行效率，能够使氧化氮的生成被抑制，提升锅炉的脱硫效果，达到超低排放的目的[1]。
值得一提的是，cfb锅炉灵活运行的过程中，硫氮污染物超低排放的实现难度较高，为了使硫氮污染物的排放能够达到超低排放的目的，应重点采用除尘器进行烟尘排放控制，通过烟气脱硫技术进行二氧化硫排放的控制，以此满足锅炉超低排放的应用需求。
2.2 超高参数小容量cfb锅炉
目前，发达国家已经开始重点研发超高参数小容量cfb锅炉，通过改善锅炉的参数、降低锅炉的容量，有效解决，因为cfb锅炉炉膛尺寸过大，出现的气固流动问题和传热问题、超临界与超超临界水动力问题等，通过开发规格和体积较小、参数较高的cfb锅炉机组，降低供电煤耗。例如：我国浙江省已经研发出每小时220吨的超高温亚临界cfb锅炉，使用超临
界机组使蒸汽温度达到570摄氏度，通过气包炉设定亚临界压力17.3 mpa，和原本的蒸汽系统之间相互连接，将再热蒸汽调整为中温中压，使cfb锅炉的参数较高、容量降低，节能环保的效果提升。
2.3 低碳燃料cfb锅炉混烧
从实际情况而言，cfb锅炉内的高温物料，能够为燃料的着火提供相应的着火热量，具有一定的燃料适应性特点，为锅炉中生物、污泥和废弃物等低碳燃料的应用，提供良好的条件。传统锅炉燃烧期间，采用煤粉和生物质掺杂燃烧的技术，可能会出现腐蚀问题和结焦问题等，而cfb锅炉中采用生物质作为燃料，其中生物质的热值与燃烧行为，和煤炭存在很多相似之处，不需要进行锅炉的大幅度改造，就能够确保物料燃烧的效果[2]。
在cfb锅炉中掺杂低碳燃料进行燃烧，能够降低电力生产过程中的碳排放量，将废弃物当做燃料还能减少废弃物的处置成本，使废物能够再次利用，但是需要注意，废弃物燃料在cfb锅炉中的应用，应首先分析废弃物对污染物排放所产生的影响，研究废弃物对锅炉受热面腐蚀所产生的影响，按照废弃物的形态和热值等参数，明确掺杂燃烧的比例。其次，由于锅炉物料循环系统的运行性能，不能对废弃物产生依赖，所以，应利用合理的方式确保锅
炉物料循环系统的性能符合要求，切实根据锅炉的热释放规律，选择掺杂燃烧的废弃物燃料。最后，如果是新建的cfb锅炉，在锅炉设计期间，应根据燃料的特点和掺杂燃烧的特殊性，合理进行锅炉设备结构的设计，预防在锅炉运行期间，采用废弃物燃料掺杂燃烧，出现床温问题和烟气量参数问题，避免因为废弃物的应用产生大量二噁英出现环境污染的现象，确保锅炉能够真正意义上实现低碳燃烧[3]。
结语：
综上所述，cfb锅炉在运行的过程中具有一定的灵活性，和传统锅炉相比能够降低碳的排放量，为确保碳中和目标下充分发挥循环流化床锅炉技术的作用和价值，在未来发展的过程中，应积极采用超低排放的cfb锅炉，研发超高参数和低容量的锅炉，采用低碳燃料进行cfb锅炉的燃料混烧，降低碳的排放量，提升锅炉的运行效率水平，达到预期的技术应用目的。
参考文献：
[1] 吕俊复,周托,张扬,等. 碳中和目标下循环流化床锅炉技术的展望[J]. 动力工程学报,2022,42(11):1005-1012.
[2] 冯玉鹏. 国际对话——"碳达峰、碳中和"背景下循环流化床锅炉的发展与挑战[J]. 电力学报,2022,37(2):118-120.
[3] 吴剑恒. "双碳"目标下燃煤背压机组锅炉烟气余热深度利用研究[J]. 电力学报,2022,37(5):384-421.循环流化床锅炉技术
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议