摘　　要： 宋長玉 (東方鍋爐廠)

  
    電力的發(fā)展給人類社會進(jìn)步和文明作出了巨大的項獻(xiàn)，但電力事業(yè)的發(fā)展，特別是火力發(fā)是電事業(yè)的發(fā)展給人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的災(zāi)難。隨著世界上各國對環(huán)境污染控制要求越來越嚴(yán)格，因而尋求新型的燃燒技術(shù)已成為廣大電力科技工作者孜孜以求的事業(yè)。從本世紀(jì)七十年代起，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以其獨有的先進(jìn)性，得到世人的關(guān)注，并在近二十多年里得到飛速的發(fā)展，成為火力發(fā)電史上最有希望的燃燒技術(shù)。有人預(yù)言，下一世紀(jì)將是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的天下。

一、 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的優(yōu)點

    循環(huán)流化床鍋爐兼具泡床爐和煤粉爐的長處 ，又摒棄了兩種爐型的不足之處，因此，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有其它各種燃燒方式無與倫比的優(yōu)點，所以才被世人公認(rèn)為最有希望的燃燒技術(shù)，其主要優(yōu)點：  
1、低污染燃燒。由于循環(huán)流化床燃燒爐膛溫度可控制在8500C左右，并可在投燃料的同時加投石灰石CaCO3這樣可以達(dá)到去除SO2與控制NOX有害物質(zhì)生成的目的，避免大氣中形成酸雨造成的危害，目前世界上脫硫效率最好的可達(dá)95％，這種先進(jìn)的燃燒方式為燒高硫煤電解除了后顧之優(yōu)。  
2、燃燒適應(yīng)范圍廣，除了燃用一般的煤以外，還可以燒低熱值的煤矸石，油頁巖、煤泥等化石燃料的垃圾、樹皮等，這對處理城市垃圾和綜合利用能源有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。  
3、適合調(diào)峰運行，循環(huán)流化床鍋爐能做到在30％MCR時不投油穩(wěn)燃。所以燃料的化學(xué)不完全燃燒和機械不完全燃燒的熱損失幾乎可以達(dá)到的0的水平，同時灰渣的熱量也能得到充分的回收。  
4、鍋爐熱效率高，循環(huán)流化床鍋爐的燃料是在多次循環(huán)中完成燃燒的，所以燃料的化學(xué)不完全燃燒和機械不完全燃燒的熱損幾乎可以達(dá)到“0”的水平，同時灰渣的的熱量也能得充分的回收。  
5、綜合經(jīng)濟(jì)效益好。如果燃用煤矸石、油頁巖等燃料發(fā)電，燃后的灰渣可作為水泥的摻料和輕質(zhì)建筑材料，這一優(yōu)點對煥發(fā)老煤礦的生機大有可為。據(jù)國家煤炭部提供消息，今后將用3－5年時間在全國150多個煤礦推廣應(yīng)用35T／H、65T／H、130T／H的循環(huán)流化床鍋爐。

二、目前世界上開發(fā)循環(huán)流化床技術(shù)概況

    在近二十多年里，為了開發(fā)、完善循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，世界上各工業(yè)國家技術(shù)，人力財力等各方面都作了大量投入，而走在世界前列的仍然是幾個比較發(fā)達(dá)的資本主義工業(yè)國家。目前國外主要開發(fā)研制單位和生產(chǎn)廠家有德國魯奇LURGI公司，芬蘭奧斯龍（AHLSTRJOM）公司、美國巴特爾（Battelle）研究中心、美國福斯特．惠勒（FosterWheeler）公司，德國巴布科克和斯坦繆勒公司，瑞典斯圖特斯維公司美國的燃燒工程公司和法國斯坦因公司引進(jìn)德國魯奇公司的技術(shù)，也是當(dāng)今世界上循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)能力較強的廠, 雖然開發(fā)，研制，生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的公司，廠商較多，但從循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計結(jié)構(gòu)特點上可分為三大流派。  
1、德國魯奇公司為代表的魯奇型循環(huán)流化床鍋爐，魯奇公司是世界上開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐最早的公司之一。該公司在長期大量生產(chǎn)和試驗的基礎(chǔ)上，逐步形成了較有特色的循環(huán)流化床技術(shù)，在循環(huán)流化床鍋爐研究和設(shè)計上處于領(lǐng)先地位，。八十年代末利用魯奇循環(huán)流化床技術(shù)已生產(chǎn)40多臺，最大容量的循環(huán)流化床鍋爐為499T／H。魯奇型循環(huán)流化床的特點主要有：  
（1）循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)主床燃燒室和外置泡床換熱器，在主床上部布置少數(shù)屏式受熱面；再熱器和過熱器受熱面布置在外置換熱器和對流煙道之中，運行時，通過調(diào)節(jié)燃料量和經(jīng)過外置換熱器的熱灰流量，控制爐膛溫度和蒸汽溫度。  
（2）根據(jù)燃料特性差異，循環(huán)速度在4．9－9M／S之間變化，爐膛出口煙氣中的固體物料含量在5－30KG／M3相應(yīng)的循環(huán)倍率在30－40以上。  
（3）采用分段送風(fēng)燃燒方式，一次風(fēng)從面風(fēng)板下部送入燃燒室，二次風(fēng)從布風(fēng)板上部一定高度送入爐膛中，一、二次風(fēng)量比為4：6，過剩空氣系數(shù)A＝1．15－1．20，這樣可以做到，在燃燒室下部的密相區(qū)為低氧燃燒形成還原氣氛；在二次風(fēng)口上部為富氧燃燒，表成氧化性氣氛，通過合理地調(diào)一、二次風(fēng)比，可維持較理想的燃燒效率和有效地控制NOx生成量。  
（4）爐膛出口布置高溫旋風(fēng)分離器，分離器入口處煙溫約850℃。分離器采用鋼殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火和防磨襯里。分離效率可達(dá)99％。魯奇型的循環(huán)流化床鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟(jì)性、燃料適應(yīng)性以及排放技術(shù)水平都有優(yōu)良的業(yè)績，它的缺點是鍋爐島系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，廠用電高，有磨損問題、投資最高。  
2、奧斯友公司開發(fā)的百爐寶（Pyroflow）型循環(huán)流化床技術(shù)。該公司是目前世界上生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐最多的一家跨國公司。已生產(chǎn)各種容量循環(huán)流化床鍋爐120多臺，遍布世界各地，這家公司從七十年代初就投入大量人力、財力，建有大型試驗站，專門從事開發(fā)適合各種燃料的循環(huán)流化床技術(shù)，八十年代末生產(chǎn)最大的循環(huán)流化床鍋爐420t/h，在內(nèi)江工程和茂名工程上該公司中標(biāo)。百爐寶循環(huán)流化床鍋爐特點：  
（1）不設(shè)外置熱交換器，循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒室，高溫旋風(fēng)分離器、回料器、對流煙道等組成。有的還配有冷渣器。  
（2）燃燒室分為上、下兩部分，下部由水冷壁延伸部份，鋼板外殼及耐火磚襯里組成；上部爐膛四周為膜式水冷壁，過熱器一、三級布置在爐膛頂部或尾部煙道上方，二級過熱器用鋼管制作，布置在爐膛中部，這是百爐寶型循環(huán)流化床鍋爐獨有的設(shè)計結(jié)構(gòu)。  
（3）采用高溫旋風(fēng)分離方式，最高入口煙溫可達(dá)950℃。該分離器可布置在爐前面、爐兩側(cè)或爐膛與尾部煙道之間，布置方式靈活，多采用高循環(huán)倍率，分離效率可達(dá)99％。  
（4）一、二次風(fēng)基本各占50％，燃料不僅在爐膛下部燃燒，而且還隨著氣流上升，使整個爐膛都可用來燃燒，沿水冷壁高度的煙氣溫度比較均勻。在低負(fù)荷時，物料循環(huán)量減少，燃燒集中在爐膛下部，逐步過渡到鼓泡床運行方式。  
（5）鍋爐本體布置結(jié)構(gòu)緊湊，耗鋼量比魯奇公司的循環(huán)流化床鍋爐少得多，廠用電也少得多。從投運和幾十臺爐子統(tǒng)計看，鍋爐出力、參數(shù)、熱效率，燃料適應(yīng)性，操作控制和排放水平都達(dá)到令人滿意的水平，可用率高達(dá)98％。  
    因此，奧斯龍公司百爐寶型循環(huán)流化床鍋爐在世界上享有較高的信譽，市場占有率最高，該種爐型缺點是（1）管制造二級過熱器工藝難度太高，稍有缺陷，很易磨損。（2）對于小容量機組采用高溫旋風(fēng)分離器成本高，從而使整個裝置造價成本提高。另外小于分離器切割直徑的飛灰粒子，很難采用一般機械分離裝置撲集，而只能采用電除塵或袋式除塵裝置，相對造價較高。

2、美國福斯特．惠勒公司為代表的第三種流派。該公司具有一百多年制造鍋爐的歷史，從70年代初開始開發(fā)制造流化床鍋爐，迄今已生產(chǎn)50多臺，遍布世界各地，該公司認(rèn)為他們開發(fā)的循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床技術(shù)上的自然延伸和發(fā)展，集煤粉爐、鼓泡床爐與循環(huán)流化床的長處于一體，設(shè)計生產(chǎn)出別具特色的福斯特、惠勒型循環(huán)流化床鍋爐，其主要特點是：  
（1）采用汽（或水）冷旋風(fēng)分離器，這種分離器既是加熱部件，又起分離作用，分離器壁面用膜式鰭片管制成，涂有耐熱防磨襯里，其厚度在50－70MM，僅是魯奇公司和百爐寶型分離器襯里壁厚350－450MM的1／5－1／6，冷爐啟動快，適合變負(fù)荷運行。  
（2）在爐膛內(nèi)設(shè)有內(nèi)置床（LNTREX），這有利于爐子大型化，可多布置受熱面，因此該公司目前正在設(shè)計25萬千瓦機組的循環(huán)流化床鍋爐。
（3）整個分離器在結(jié)構(gòu)上和熱膨脹方面與鍋爐為一體，構(gòu)成外殼的水冷壁或汽冷壁與鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)或過熱器系統(tǒng)相連，結(jié)構(gòu)緊湊，其優(yōu)點是可充分利用空間布置受熱面。簡化和減少了高溫管道和熱膨脹點、降低造價和設(shè)備維修費。水冷（或汽冷）壁外殼可采用標(biāo)準(zhǔn)的絕熱材料和外護(hù)板有效降低輻射熱損失。減少設(shè)備重量，簡化了支吊系統(tǒng)。可節(jié)省安裝時間和成本。  
（4）回料系統(tǒng)采用一個工作速度很低的流化床密閉缸，用溢流量來調(diào)節(jié)循環(huán)物料量。這種系統(tǒng)具有自平衡功能，并充當(dāng)旋風(fēng)分離器與主床之間的密封。

    迄今福斯特．惠勒公司已生產(chǎn)各種容量的循環(huán)流化床鍋爐30多臺，雖然該公司比魯奇公司和奧斯龍公司開發(fā)循環(huán)流化床技術(shù)起步稍晚，但其跨步較大，該公司設(shè)計、生產(chǎn)的15萬千瓦機組循環(huán)流化床鍋爐已投入運行，目前正在開發(fā)25萬千瓦機組循環(huán)流化床鍋爐。  
    近幾年來，各公司為了擴(kuò)大自己的市場范圍，通過許可證轉(zhuǎn)讓，辦合資廠等方式把自已的勢力擴(kuò)大到世界各地，例如魯奇公司把自己的循環(huán)流化床技術(shù)轉(zhuǎn)讓經(jīng)美國CE公司和法國SI公司、奧斯龍公司在美國建有PYROPOWER分公司、福斯特惠勒公司向日本、南朝鮮轉(zhuǎn)讓了許可證，他們各自在世界上形成了自己的技術(shù)勢力范圍。其他各公司，例德國的斯坦繆勒公司和巴布科克公司、美國巴特爾研究中心、瑞典斯圖特斯維克公司、加拿大巴布科克公司前蘇聯(lián)等也都開發(fā)研制循環(huán)流化床鍋爐，其中大部份都是在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，只有少數(shù)公司，如斯圖特斯維克公司開出有自己特色的循環(huán)充化床鍋爐，由于這些公司產(chǎn)量較少，所以技術(shù)水平、生產(chǎn)能力方面都不能與魯奇、奧斯龍、福斯特．惠勒公司相比。  
    目前各種類型的循環(huán)流化床鍋爐還在不斷地進(jìn)行改進(jìn)和完善，正在向高參數(shù)、大型化發(fā)展，與此同時，增壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)也在開發(fā)試驗之中，增壓床燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電，可大大提高電廠的熱效率，因此循環(huán)流化床燃燒技術(shù)必將引起火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一場深刻的變革。

三、我國開發(fā)循環(huán)流化床技術(shù)現(xiàn)狀和今后的發(fā)展趨勢。

    應(yīng)該說中國也是開發(fā)流化床燃燒技術(shù)較早的國家，從七十年代開始一些大專院所和企業(yè)就研制出小容量的循環(huán)流化床鍋爐，迄今已有東鍋、哈鍋、武鍋、濟(jì)鍋、杭鍋等鍋爐制造廠與西交大、浙大、清華、東南大學(xué)、中科院熱物理所、西安熱工所、上海成套所等共同研究、試制出2T／H、4T／H、6T／H、10T／H、35T／H、65T／H、130T／H的鼓泡床鍋爐2000多臺（東鍋廠引進(jìn)FWEC技術(shù)生產(chǎn)的210T／H沸騰爐已出口巴基斯坦）。研制出10T／H、20T／H、35T／H、65T／H、75T／H的循環(huán)流化床鍋爐幾十臺，引進(jìn)奧斯龍的410T／H和220T／H循環(huán)流化床鍋爐將安裝在四川內(nèi)江電廠和廣東茂名石化公司。哈鍋廠用600萬美元購買了奧斯龍公司一套220T／H循環(huán)流化床鍋爐圖紙為大化提供2臺5萬千瓦機組鍋爐。中科院熱物理利用聯(lián)合國教文捐款170萬美元，正在開發(fā)大型循環(huán)流化床技術(shù)，據(jù)悉與武鍋合作將研制220T／H循環(huán)流化床爐子，為了趕超世界先進(jìn)水平，機電部、能源部、國大辦將開發(fā)大型循環(huán)流化床列入國家“八五”科技攻關(guān)項目，一九九一年十一月國家計委、機電部正式下文，由東鍋廠合四川內(nèi)江電廠進(jìn)口410T／H循環(huán)流化床和廣東茂名石化公司進(jìn)口220T／H循環(huán)流化床鍋爐，同時引進(jìn)大型循環(huán)流化床技術(shù)。為完成此任務(wù)，東鍋廠組織專業(yè)隊伍積極參加引進(jìn)項目談判，引進(jìn)軟件已到最后簽約階段。同時工廠的投資150萬元建造了循環(huán)流化床試驗臺，并屯永川煤礦合作研制了一臺20T／H的循環(huán)流化床鍋爐，該工程既可為煤礦發(fā)電，又是東鍋廠開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的試驗基地，近幾年，東鍋廠已制造35T／H、65T／H循環(huán)流化床鍋爐十多臺。從以上情況看，在我國開發(fā)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已得到國家主管部們的重視，也取得了可喜的成績，但也應(yīng)指出還存在不少問題，今后我國如 何組織開發(fā)大型循環(huán)流化床技術(shù)，筆者提出職下意見供關(guān)心和支持此項目工作的領(lǐng)導(dǎo)和同事參考。  
1、要集中財力、人力、統(tǒng)一組織開展攻關(guān)，在中國上級主管部門多、大專院校、科研院所多,生產(chǎn)企業(yè)也很多，如果不把這些單位統(tǒng)一起來，勢必造成財力分散、人力分散、政出多門，各行其事的局面。可以想象得到這種結(jié)果，必然是浪費了資金，浪費了人力，浪費了時間，攻不下技術(shù)關(guān)鍵，這種教訓(xùn)在中國太多了，筆者認(rèn)為要改變目前這種狀態(tài)，機械部，電力部牽頭，發(fā)揮國家與地方積級性，給出優(yōu)惠政策，選個低托工程，組織三給合的攻關(guān)隊伍，集中人力、財力、制訂計劃，做好協(xié)調(diào)，這樣一定會在3－5年內(nèi)攻下國產(chǎn)大型循環(huán)流化床技術(shù)難關(guān)。

2、目前中國開發(fā)循環(huán)流化床技術(shù)，雖然取得了一些成績，積累了一些經(jīng)驗，但從總體上看，還處在初級階段。已投運的循環(huán)流化床鍋爐容量不超過75T／H普遍存在出力不足，分離器性能差，自控水平低，可有率低等問題，在這種情況下要超過世界先進(jìn)水平，一種方法是自力更生，一個臺階，一個臺階往上爬，這樣從75T／H逐步發(fā)展到220T／H，410T／H，670T／H1000T／H容量的循環(huán)流化床可需要10－20年時間，顯然這樣的速度在加速改革的經(jīng)濟(jì)大潮中是不可取的。第二種方法是在已有基礎(chǔ)上引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，例如引進(jìn)410AT／H，或670T／H的循環(huán)流化床，這樣,雖然要用一筆外匯購買外國技術(shù)，但消化吸收以后，就能踏著巨人的肩膀往前走，在3－5年內(nèi)就可躋身世界先進(jìn)行列。走這條 路也需要國家支持，用戶和制造廠密切配合，就像以前機電部組織引進(jìn)美國CE公司，30．60萬千瓦煤爐技術(shù)那樣，中國只用了五－七年時間就走完了外國20－30年的時間，制造出了國產(chǎn)30萬、60萬千瓦機組鍋爐。

3、在中小機組改造過程中，為了減少環(huán)境污染，許多電廠紛紛要上循環(huán)流化床鍋爐，也有一些煤爐為了利用堆積如山的煤矸石，洗煤泥也自籌資金陸續(xù)上循環(huán)床鍋爐。從東到西，從南到北在中國大地上卷起一股上循環(huán)床的熱風(fēng)，這股風(fēng)本來是一種好事,但千萬不要注意一種傾向