大屯煤電公司發(fā)電廠 劉劍銳

循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐對(duì)比研究

大屯煤電公司發(fā)電廠 劉劍銳

隨著國家最新環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223–2011）的實(shí)施和煤粉爐技術(shù)的飛速發(fā)展，雖然循環(huán)流化床的優(yōu)勢(shì)正在逐漸消失，但是與煤粉爐技術(shù)相比，循環(huán)流化床技術(shù)仍然具有一定的優(yōu)勢(shì)。本文，筆者從燃料適應(yīng)性、脫硫能力、氮氧化物（NOx）排放量、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍 、灰渣綜合利用情況等方面對(duì)循環(huán)流化床鍋爐和煤粉灰鍋爐進(jìn)行對(duì)比分析，以期為同行有所參考。

一、燃料適應(yīng)性方面

在我國，褐煤約占總儲(chǔ)量的12.76%，但是由于褐煤具有水分大、孔隙大、密度小、揮發(fā)分高、不黏結(jié)，一般發(fā)熱量較低，灰熔點(diǎn)低，灰中含氧化鈣較多等特點(diǎn)，使它曾經(jīng)無法滿足煤粉爐對(duì)燃煤的要求，只能適應(yīng)循環(huán)流化床等爐種。但隨著塔式爐型煤粉爐的出現(xiàn)，褐煤也可以被煤粉爐使用，這在一定程度上抵消了循環(huán)流化床的優(yōu)勢(shì)。塔式爐型之所以能燃用褐煤，有以下幾個(gè)原因。

1.對(duì)于燃用具有灰熔點(diǎn)低、灰中含氧化鈣較多的褐煤，選取較低的燃燒溫度是必須的，這就要求在同等負(fù)荷條件下，加大燃料量。塔式布置爐型可以采用相對(duì)較大爐膛斷面，同時(shí)也可以采取較低的屏底煙氣溫度，正好可以滿足褐煤的使用要求。

2.對(duì)于水分大的褐煤，由于風(fēng)扇式磨煤機(jī)可以在熱風(fēng)入口管道內(nèi)對(duì)煤進(jìn)行預(yù)熱，所以煤的干燥條件好，可以磨水分較大的煤。但風(fēng)扇式磨煤機(jī)既是磨煤機(jī)又是排粉機(jī)，再加上風(fēng)扇本身較強(qiáng)的通風(fēng)能力；因此，風(fēng)扇式磨煤機(jī)主要用于直吹式給粉系統(tǒng)。由于循環(huán)流化床鍋爐的給粉系統(tǒng)為雙煙道爐型，布置起來十分困難；而在塔式爐型中布置卻十分容易。

3.由于風(fēng)扇式磨煤機(jī)磨出的煤粉均勻性差，且褐煤的水分大，使煤粉的細(xì)度較粗，在此情況下，就要求爐型要有較高的燃盡率；而塔式爐型煤粉爐則具有這個(gè)能力。

二、脫硫能力

爐內(nèi)脫硫曾經(jīng)是循環(huán)流化床鍋爐的一大優(yōu)勢(shì)，當(dāng)鈣硫比為1.5 ～ 2.0時(shí)，脫硫效率可達(dá)85% ～ 90%，然而隨著國家對(duì)環(huán)保的重視，這一脫硫效率已經(jīng)不能滿足環(huán)保的要求。根據(jù)最新的環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223–2011），二氧化硫排放濃度限值為100 mg/Nm3，循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率要求達(dá)到96.5%以上才能滿足上述要求，但光靠爐內(nèi)脫硫已不能滿足，必須加裝爐外脫硫。如果同時(shí)安裝有爐內(nèi)和爐外2套脫硫系統(tǒng)，則無論從系統(tǒng)、運(yùn)行、管理及投資方面來說，都是不合適的。這這一方面，兩種類型的鍋爐均無優(yōu)勢(shì)可言。

三、氮氧化物（NOx）排放量方面

循環(huán)流化床鍋爐可以實(shí)現(xiàn)低氮燃燒。循環(huán)流化床燃燒溫度為800 ～ 900℃，遠(yuǎn)低于NOx的熱力型生成溫度，故NOx形成僅來源于燃料中的氮，生成的NOx不超過200 mg/Nm3。超臨界煤粉爐采用低NOx旋轉(zhuǎn)燃燒器，分級(jí)送風(fēng)燃燒，可以大大減少NOx的排放量；對(duì)揮發(fā)性較高的煤質(zhì)，NOx可控制在350 mg/Nm3以內(nèi)。根據(jù)最新的環(huán)境評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223–2011），燃煤鍋爐氮氧化物排放濃度限值為100 mg/Nm3，而循環(huán)流化床爐的低溫燃燒NOx排放已不能滿足環(huán)保要求。因此，無論是循環(huán)流化床爐還是煤粉爐，都必須安裝脫硝設(shè)備。兩種鍋爐在這一方面也均無優(yōu)勢(shì)。

四、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍

由于循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)有大量的高溫床料，物料的溫度允許范圍為800 ～ 960℃，且可以在一定程度上控制外循環(huán)的物料量，其負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍一般為30% ～ 110%，要比煤粉爐寬很多。而煤粉鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍通常在70% ～ 110%，若在低負(fù)荷時(shí)要維持穩(wěn)定燃燒，需投油槍進(jìn)行助燃。

隨著四角切圓燃燒技術(shù)的出現(xiàn)，煤粉爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍得到了很大的提高。由于采用四角切圓燃燒技術(shù)的鍋爐各角著火燃燒相互支持，相互作用，在爐內(nèi)形成一個(gè)完整的火球，具有良好的著火燃燒條件，因此具有較強(qiáng)的低負(fù)荷適應(yīng)能力。鍋爐設(shè)計(jì)低負(fù)荷比較低，煤粉鍋爐無油助燃穩(wěn)定運(yùn)行最低負(fù)荷為40%。從而使煤粉爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)寬到了40% ～ 110%。與煤粉鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐具有些許優(yōu)勢(shì)。

五、灰渣綜合利用方面

循環(huán)流化床燃燒過程屬于低溫燃燒，同時(shí)爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含炭量低（含炭量小于1%），屬于低溫?zé)?，易于?shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用。如，灰渣可以用作水泥摻和料或建筑材料，而且對(duì)灰渣的利用隨著對(duì)粉煤的綜合利用已取得了很好的成績。在一些粉煤灰綜合利用較好的國家，如荷蘭、意大利、丹麥等，利用率已超過90%。粉煤灰的綜合利用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.用作水泥原材料。粉煤灰是一種火山灰混合料，具有一定的活性，可做水泥原材料。

2.用作水泥混凝土和沙漿的原材料。粉煤灰是混凝土建筑構(gòu)件的有效材料，這是因?yàn)榉勖夯铱梢源嬉徊糠炙?，并且還可以減少骨料用量，并將特定骨料和水泥結(jié)合，組成合理的顆粒級(jí)配，從而使混凝土構(gòu)件實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)所要求的機(jī)械力學(xué)性能。

3.用作筑路原材料。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸量的迅速增長，高等級(jí)公路的建設(shè)也在快速發(fā)展。由于高等級(jí)公路是全封閉、全立交式的，同時(shí)為了減少引橋坡度，都要提高道路標(biāo)高，需要填筑高路基。用粉煤灰代替土石填筑高路基是大量利用粉煤灰的重要途徑。