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引领煤电发展未来——循环流化床(CFB)技术

  CFB技术具备其独特优势,如燃料适应性强、脱硫成本低、气固混合好、燃烧效率高、调峰能力强等,目前也已解决了漏水、漏灰、水冷壁超温变形爆管等难题,势必将成为煤电发展新亮点,所以这项技术值得我们大力发展和推广。
 
引领煤电发展未来——循环流化床(CFB)技术_湖北锐意自控
 
CFB锅炉的基本结构和工作原理

引领煤电发展未来——循环流化床(CFB)技术_湖北锐意自控
 
CFB锅炉的基本结构
 
  循环流化床锅炉包括锅炉本体——CFB燃烧系统和锅炉辅助设备——汽水系统两部分。
 
  CFB燃烧系统主要由燃烧器、分离器、回料系统、布风板组成,其任务是使燃料在炉内进行良好的燃烧,放出热量。汽水系统主要由汽包、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等组成,它的任务是吸收燃料燃烧放出的热量,使水蒸发并最后成为规定压力和温度的过热蒸汽。
 
  CFB锅炉各部件的主要作用
 
  布风板:①支撑固体物料;②保证固体颗粒的均匀流化。
 
  分离器:将炉膛出口烟气中的固体颗粒分离下来。根据原理不同分为旋风分离器、惯性分离器。
 
  回料装置:将分离下来的固体颗粒由压力较低的分离器出口送回压力较高的燃烧室,并防止燃烧室的烟气反串进入分离器。一般是由立管和回料阀组成。
 
  汽包:⑴连接;⑵汽水分离;⑶储水和储气。
 
  省煤器:⑴提高给水温度;⑵降低烟气温度,回收烟气的热量,提高锅炉效率。
 
  再热器:将汽轮机中做功后的蒸汽重新加热到符合要求的过热蒸汽。
 
  过热器:⑴将汽包来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽;⑵降低烟气温度,回收烟气的热量,提高锅炉效率。
 
  空气预热器:⑴提高燃烧空气温度,减少燃料的热损失;⑵回收烟气热量,提高锅炉效率。
 
  CFB锅炉原理简述
 
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  流化原理:当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。
 
  燃烧原理:循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式,即半悬浮燃烧方式。
 
  脱硫原理:利用石灰石炉内燃烧中脱硫;给煤中的硫在炉膛内反应生成SO2及一些硫化物;同时一定粒度的石灰石被给入炉膛,这些石灰石被迅速加热煅烧反应,产生多孔疏松的CaO,CaO吸收SO2并生成CaSO4,生成的CaSO4逐渐地把孔隙堵塞,并不断地覆盖在新鲜的CaO表面,达到脱硫的目的。
 
  传热原理:①颗粒对流换热;②气体对流换热;③辐射传热。
 
  循环流化床锅炉国外的主要制造厂商有芬兰的Alstrom公司、美国的FosterWheeler公司、TampellaPower公司、CombustionPower公司、德国的Lurgi公司、Babcock&Wilcox公司、法国的SteinIndustrie公司和日本的Mitsui公司等。
 
  流化床技术将成为煤电发展新亮点
 
  CFB技术正在向大容量、高参数和高效率方向发展
 
  据悉,目前我国拥有超过3000台CFB锅炉,占全球CFB锅炉总数60%。我国CFB总容量已近1亿千瓦,是世界上CFB锅炉数量最多、容量最大的国家。
 
  “如果继续深挖CFB技术在燃料灵活性和燃烧过程中低成本脱硫脱硝方面的潜力,CFB技术依然颇具竞争力,目前CFB正在向世界最大容量、最高参数和最高效率的66万千瓦超超临界的方向发展。”中国电力科技网CEO魏毓璞在致辞中指出。
 
  中国工程院院士岑可法也表示:“CFB技术还有许多充满潜力的应用方向,如实现CFB多联产,生物质、煤泥、城市废弃物垃圾混烧,旧锅炉适应性改造,CFB燃烧CCS/CCUS技术等。”
 
  而今,具有前瞻性的大容量超超临界CFB创新技术方案已正式提出。据上海锅炉厂有限公司副总工程师肖峰介绍,上锅66万千瓦超超临界CFB方案包含尾部省煤器包覆、左右双烟道结构、锅炉事故保护系统、66万千瓦二次再热等创新技术。在不久的将来,神华国能(神东电力)集团将在陕西彬长矿区建设66万千瓦高效超超临界CFB发电机组示范工程,各大发电集团对建设超超临界CFB电站也是跃跃欲试。
 
  CFB锅炉在生物质耦合燃煤发电技术领域具有独特的优势,纯烧生物质锅炉技术的成熟给CFB锅炉直接掺烧生物质打下了坚实的技术基础。大量的生物质、城市污泥、RDF燃料纯烧和掺烧试验研究表明,CFB锅炉生物质耦合燃煤发电技术可行,环保指标满足国家标准。此外,该技术不需新增占地,投资成本低,并在生物质收集市场具有较强的议价能力,可利用现有CFB锅炉及烟气环保处理系统实现低成本超低排放并减少碳排放,还可享受国家相关优惠补贴政策。
 
  CFB控制污染应树立差异化优势
 
  目前,CFB技术领域两项里程碑的成果———基于流态重构的节能型循环流化床燃烧技术和超低排放循环流化床燃烧技术均已从理论走向实践。但值得注意的是,CFB技术依然面临着重大挑战。近年来,燃煤电厂各项排放标准多次提高,超低排放理念深入推广,CFB电站若采用与普通电厂同样的污染物控制技术才能实现达标,那就失去了低成本污染控制的优势。
 
  中国工程院院士岳光溪从CFB燃烧技术研究角度分析,当前CFB技术通过炉内燃烧可实现有效控制二氧化硫、氮氧化物等污染物排放。CFB锅炉在低温燃烧状况下氮氧化物生成量少,相对于采取其他脱硫、脱硝技术,用石灰石做脱硫添加剂实现炉内脱硫成本较低。
 
  而神华国能集团于2015年投运的2×35万千瓦超临界CFB河曲电厂也正是做出了上述选择,脱硫采用炉内添加石灰石+后半干法脱硫除尘一体化工艺,具有初期投资低、脱硫方式灵活、工艺系统简单、运行成本低、无脱硫废水排放和石膏雨产生等优点。自投产以来,河曲电厂机组一直达到超低排放要求,享受了超低排放电价,目前已经基本解决CFB锅炉启动期间二氧化硫超限问题,截至今年10月,综合厂用电率完成仅为5.91%;截至11月5日,1号机组连续运行211天,2号机组连续运行233天。
 
  “中小型CFB电站采用同样的超低排放控制技术等同于自杀,必须深度挖掘CFB技术控制污染的潜在能力,以炉内控制为主,做到低成本超低排放,这对于我国具有更为现实的意义。”岳光溪严肃指出,就目前而言,对中低含硫的贫煤、无烟煤可以直接采用超低排放CFB燃烧技术,无需其他控制设备;对高硫烟煤宜采用CFB+SNCR+半干法增湿活化(无需石灰乳、仅喷水),该技术路线,投入少、运行成本低,没有PM2.5问题,还能解决重金属排放,这是一条比较理想的技术路线。
 
(来源:工业过程气体监测技术)
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