摘要：循環流化床(CFB)鍋爐實現了對煤矸石，煤泥，高硫煤，無煙煤，石油焦，油頁巖等劣質煤的清潔高效利用。本文著重介紹了大型CFB鍋爐的發展過程和應用現狀，并介紹了解決水冷壁磨損和底灰冷卻等問題的解決方案。
關鍵詞：循環流化床、鍋爐、發展、應用
到目前為止，煤炭仍然是世界上最主要的能源之一，其中大部分是無煙煤和高硫煤。在煤炭生產過程中，產生了許多劣質煤，例如煤矸石和煤泥等。循環流化床(CFB)鍋爐在清潔和有效利用這些煤炭資源和石油焦，油頁巖中發揮著重要作用。作為一種成熟的清潔煤發電技術，循環流化床鍋爐在全世界得到了越來越廣泛的應用，其單位容量不斷擴大。與傳統的粉煤(PC)鍋爐相比，循環流化床鍋爐具有許多優點，例如僅將石灰石粉注入爐中時脫硫效率高，由于燃燒溫度低而導致NOx排放低，可以減少煙氣對于大氣和環境的污染且對設備鋼材的強度沒有過高的要求，燃料適應性廣，可以使用劣質煤燃燒，負載調節能力出色。
循環流化床鍋爐廣泛應用于電力和供熱系統，石油和石化行業，化學氯堿行業以及造紙和紡織行業。在過去的近40年中，循環流化床鍋爐在設計、制造、安裝和調試、運行和維護以及設備管理方面的已經積累大量的經驗，并且機組的可靠性，經濟性和環保水平逐年提高。
1、循環流化床的發展
循環流化床鍋爐技術是在鼓泡床鍋爐的基礎上發展出來的較為先進的技術，在這之前，舊鍋爐的改造和新鍋爐的研發為此提供了數據和豐富的經驗，近10年來，循環流化床鍋爐作為一種高效、清潔的燃燒技術得到了迅速發展，并在世界范圍內得到廣泛的應用[1]。循環流化床的主要特點是燃料適應性廣、過?？諝庀禂敌?、受熱面積相對較小、燃燒效率高、降負荷比大、負荷跟蹤能力好、有害污染物排放量低[1]。循環流化床鍋爐的智能化設計有賴于充分了解燃燒室內的物理和化學流體動力學，從燃燒動力學的角度看，煤在流化床中的燃燒一般與溫度、粒徑和氧向顆粒表面的轉移速率有關。
1.1可靠性
CFB鍋爐的燃燒模式與PC鍋爐的燃燒模式的不同之處在于，它可以燃燒熱值低，灰分高的劣質煤。但由于早期階段僅有限的維護和操作經驗，鍋爐的受熱面始終會遭受嚴重磨損，這會導致大量計劃外停機。根據2004年對30臺100-135 MW e CFB鍋爐運行情況統計，計劃外停機的數量為每臺機組5.61次，平均水平的鍋爐可以連續運行74天，而最長的連續運行時間是139天，最短的連續運行時間只有33天[2]。
隨著操作經驗的積累和抗磨技術的發展，大多數循環流化床鍋爐的可靠性得到了提高，鍋爐可以實現長期運行。2017年對81臺100-300 MW e CFB鍋爐的運行情況進行統計，表明計劃外停機的平均次數下降到僅為0.37次，其中135 MW e為每年0.26次，而300 MW e為每年0.46次年，基本上與PC鍋爐的運行情況相同。CFB鍋爐的平均可用小時為7880小時，其中135 MW e為7884小時，300 MW e為7875小時。通過調研發現，寶利華集團的300 MW e鍋爐的連續運行時間為434天，伊利公司的200 MW e鍋爐的連續運行時間為341天，上灣公司的150 MW e鍋爐的連續運行時間為384天，而盤山的135 MW e鍋爐則為311天，均有良好的可靠性。
1.2經濟性
用于供電的煤炭消耗量和輔助功率比是判斷鍋爐能效的重要技術指標。由于CFB鍋爐燃料大多為劣質煤和灰分，CFB鍋爐的熱效率相對較低。在燃燒過程中，大量的燃料處于懸浮狀態，因此有必要克服空氣分配器和分離器的阻力。故CFB鍋爐的輔助功率比要高于傳統PC鍋爐的輔助功率比，特別是某些CFB鍋爐的風機選型規模大，運行效率低，增加了能耗率。但是基于流模式重構的一些300 MW e CFB鍋爐的輔助功率比可以降低到約4%，可以做到接近PC鍋爐的輔助功率比。
1.3排放
自從我國大型CFB鍋爐開始應用以來，主要實施方式是2003年和2011年版的熱電廠空氣污染物排放標準(GB13223)。主要的結合指標是粉塵，二氧化硫和氮氧化物。在粉塵控制方面，CFB鍋爐和PC鍋爐之間沒有明顯差異。早期的CFB鍋爐主要采用靜電除塵器(ESP)，但在爐中加入石灰石脫硫會影響粉煤灰的電阻率和介電性能。因此，一些CFB鍋爐采用了靜電和織物復合過濾器。隨著環境標準進一步提高，大多數CFB鍋爐都開始使用袋式過濾器，以期達到環保要求。
對于SO2的控制，CFB鍋爐主要采用石灰石脫硫，排放濃度標準在400 mg/m3以上時，爐內鈣硫摩爾比一般為1-2，環保成本相對較低;當排放濃度標準為200–400 mg/m3時，需要將鈣硫摩爾比提高至2-4;當排放濃度標準低于200mg/m3或僅使用外部脫硫裝置時，通常采用爐內脫硫和外部脫硫的結合。半干式脫硫工藝主要用于外部脫硫，同時也采用濕式脫硫工藝輔助脫硫。
對于NOx的控制，我國CFB鍋爐通過在不同時期燃燒不同類型的煤，可以達到GB13223-2003中的NOx排放濃度標準。大多數在役CFB鍋爐也可以根據GB13223-2011中要求的NOx排放濃度標準(200 mg/m3)使用。對于新鍋爐(100 mg/m3)和關鍵區域(50 mg/m3)，可以使用SNCR技術，反硝化效率通常可以達到60%–85%。CFB鍋爐中只有一小部分采用選擇性催化還原(SCR)技術或SNCR / SCR聯合技術。
《中國火電節能減排升級改造行動計劃(2014-2020年)》要求新建燃煤機組達到排放限值，這意味著粉塵、SO2和NOx排放濃度應降低 分別大于10、35和50 mg/m3[3]。CFB鍋爐已經實施了許多技術路線來滿足環保要求。與傳統PC鍋爐相比，不同煤種的CFB鍋爐有更經濟，更合理的技術路線。
2、循環流化床的問題及解決方法
推薦閱讀：鍋爐中級職稱論文范文
