循环流化床锅炉的污染物排放与控制

循环流化床锅炉的污染物排放与控制
摘要：全球变暖是地球面临的最大挑战，其循环流化床锅传热率高、效率高、
燃烧温度低、污染物排放量小等特点，在许多化工和能源行业中作新的能源解决
方案被广泛应用。

鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对循环流化床锅炉的污
染物排放与控制提出了一些建议，仅供参考。

关键词：循环流化床锅炉；污染物排放；控制方法
引言
循环流化床CFB锅炉具有燃料适应性广、污染物排放低等优点,得到广泛应用”。

煤泥作为洗选加工后的副产物,发热量低,绝大多数被作为废弃物丢弃。

不仅
造成能源浪费,而且煤泥在运输过程中会造成对环境的污染其含水量高、粒度细(通常小于0.5mm)、微粒含量多且粘结性较强,具有较高的热值，其处理和利用比
较困难。

1、循环流化床概述
循环流化床技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效、清洁燃烧技术。

随
着大量的CFB锅炉投入生产运行，CFB锅炉运行特点逐渐为大家所掌握。

但由于
其固有的一些特点，运行中仍经常出现题。

结焦就是CFB锅炉运行中较常见的问题，它直接影响到锅炉的安全经济运行。

2、循环流化床锅炉技术的现状
(1)循环流化床锅炉技术。

循环流化床锅炉技术是基于泡床锅炉开发的更先进
的技术，在此之前，旧锅炉的改造和新锅炉的开发为此提供了资料和丰富的经验。

过去十年，循环流化床锅炉迅速发展成高效干净的燃烧技术，在世界各地得到广
泛应用。

循环流化床的主要特点是燃料适应性强，过剩空气系数小，加热面积相
对小，燃烧效率高，负荷下降率高，负荷跟踪能力好，有害污染物排放量低。

循
环流化床锅炉的智能设计取决于充分理解燃烧室的物理化学流体动力学，在燃烧
动力学特性方面，流化床中燃煤通常与温度、粒度和氧气向粒子表面移动的速度
有关。

(2)烟气流速高。

最初设计的平均烟气流速为8 . 9m/s，高于尾部烟道后墙
的平均流速。

实际运行过程中的运行条件比设计规范复杂。

进气量和进气量必须
高于设计气量，才能使实际烟气流量高于设计流量。

灰尘粒子的绝对速度是烟气
的垂直速度加上粒子终端速度(重力加速度)，实验结果表明，炉子里的烟气高于
上升气流时的绝对速度，磨损率与粒子速度的n平方成比例，年气流速度与灰尘
粒子速度相同，n = 3，年气流速度越大，灰尘粒子的年气流速度就越高，省煤器
等后部加热面的磨损也就越严重。

(3)尾部烟囱设计结构有缺陷。

一个是在省煤器
上方有旋转烟囱，烟气在旋转年度内流动时，灰尘接收的减少力是粒子分离力与
粒子本身的重力之和，减少力比灰尘粒子的水平推力大得多，减少速度也更大，
因此，由于灰尘粒子在减少力的作用下，在年度截面上分布不均匀，如果速度端
子上的灰尘浓度很大，则切换到年度末另一方面，煤气在省煤器上方的角落旋转，如果一些灰色颗粒接触烟囱墙壁，瞬间速度为0。

一些灰色颗粒沿墙流动时，烟
雾干扰流动导致墙壁位置的灰尘颗粒飞扬两次，灰尘浓度高，循环流化床锅炉中
安装了旋风，但由于分离器无法收集，进入尾部烟囱的粉煤灰浓度仍然很高，实
际操作过程中，分离器效率偏离设计效率，进入尾部烟囱的大颗粒也较多，因而
造成磨损的强度大，加大了此位置的磨损程度。

3、循环流化床锅炉的污染物排放与控制方法
3.1循环流化床中锅炉粉尘排放与控制
目前国内循环流化床锅炉燃烧主要是不良燃料，燃料中灰分含量低于30%。

粉煤灰的比重低于煤粉燃烧，但由于单位体积的烟气粉煤灰量比煤粉的两倍多，
因此烟气除尘负荷相对较重。

循环流化床中粉煤灰颗粒大小小于或等于50μm的
情况下，为了减少灰尘排放，除尘效率将调整为99 . 85%以上。

单纯依靠电除尘
器难以实现这种控制水平，必须用电袋除尘器完成。

近年来随着袋式除尘器技术
的不断发展，除尘对锅炉的影响相对较小，但对除尘器的要求较高。

3.2床温控制
一次风体积流量变化对床温影响比较大，二次风体积流量对床温的影响不大。

当一次风体积流量增加时，由于短时间内增强了床料的燃烧，但同时也带走了燃
烧热量，所以床温在一次风体积流量增加初期床温基本不变，而后随着一次风体
积流量的增加而降低，因此床温随一次风体积流量的变化不是单调关系，如果用
床温的闭环来修正一次风体积流量，燃烧控制系统是不稳定的。

因此，采用一次
风调节成为控制床温的主要手段，同时调节一、二次风配比，在采用一次风控制
床温的同时，相应改变二次风体积流量，保证锅炉的总风量不变，维持烟气氧量
的恒定和床温在合理范围内。

3.3风烟系统
一次风体积流量对床温和主蒸汽压力的影响均比较大，二次风体积流量对床
温的影响不大但对主蒸汽压力的影响较大。

在原设计控制系统中，二次风机控制
进入炉膛的总风量，而总风量包括一次风量和播煤风量。

在该控制系统中，当一
次风体积流量变化时总风量随之变化，二次风就要同步调节，加强了一、二次风
间的耦合关系，使控制系统更为复杂且扰动频繁。

将送风机控制系统设计为仅控
制二次风，简化了二次风的控制，减少了相互间扰动。

同时，在二次风指令回路中，增加了功率指令与实际负荷偏差的动态前馈，加快了二次风指令的变化率，
使得在变负荷时二次风体积流量可以快速变化，从而提高机组协调控制系统的响
应性。

4、循环流化床锅炉技术的发展前景
向超临界、大型化方向转变。

目前，循环流化床锅炉正逐步向大容量、高运
行参数方向发展。

随着锅炉尺寸和容量的增大，锅炉的总体运行参数不断提高，
蒸汽参数由亚临界逐渐提高到超临界。

再循环流化床锅炉中，热通量随炉高的增
加而减小，最大热通量出现在炉底，即水冷壁中水温最低的部位，有利于控制水
冷壁的金属温度。

另一方面，锅炉内燃烧温度低于一般灰熔点，密集的固体颗粒
有利于水冷壁的吸热。

因此，循环流化床锅炉适用于流化燃烧技术和超临界蒸汽
参数的组合。

由于流化床燃烧方式和给煤颗粒尺寸范围广，循环流化床锅炉的热
惯性较大，能量转换过程比较复杂。

超临界机组采用直流炉，而不是传统的汽包炉，对给水控制提出了更高的要求。

超临界锅炉不采用自然循环，而是采用水冷
壁的一次循环。

水冷壁系统包括集管、入口管、管板、出口管、弯管和其他用于
吸收炉侧热通量的元件。

饱和蒸汽从蒸汽分离器顶部排出，通过再热系统重新进
入炉膛，然后将超临界参数的蒸汽送入涡轮，超临界循环流化床锅炉燃烧效率更高，同时容量相较之前显著提高。

结束语
循环流化床锅炉由于具有燃烧效率高、污染排放低、燃料适应性广等优点，
在我国得到了广泛的应用。

随着循环流化床锅炉技术更加广泛的应用于生产当中，在市场经济条件下必将实现技术创新，更好地促进未来工业生产的可持续发展，
从而促进社会文明进步。

参考文献
[1]陈俊.循环流化床原煤—煤粉动态复合燃烧的污染物排放特性研究[D].太原理工大学,2018.
[2]崔健,段伦博,赵长遂.混燃石油焦循环流化床锅炉硫污染物排放特性[J].化工学报,2018,69(05):2158-2165.
[3]梁斌,刘忠攀,武琼,郑元刚,白浩隆,宋华,王传志,蓝天.循环流化床锅炉燃烧改性高硫煤的污染物排放特性[J].洁净煤技术,2017,23(06):94-100+106.
[4]方朝君,周健,白晓龙,马先波,王建阳,张庚,郭磊.循环流化床锅炉烟气污染物排放测试及特性分析[J].洁净煤技术,2017,23(05):82-87.
[5]邬万竹,王虎,顾从阳.煤泥及矸石等低热值煤循环流化床清洁高效利用关键技术研究[J].煤炭工程,2017,49(S1):41-45.。