我国循环流化床锅炉发展现状以及未来李建锋 郝继红 冀慧敏 杨迪 黄海涛(全国电力行业 CFB 机组技术交流服务协作网，北京 100038)【摘要】总结了我国循环流化床锅炉机组的装备现状，同时根据循环流化床锅炉的特点，分析了循环流化床锅炉在生物质能的利用、烟气余热利用方面的特有优势，为循环流化床锅炉行业在我国的发展提供了有益的参考。

【关键词】循环流化床；锅炉；生物质能；烟气余热利用1 我国循环流化床锅炉发展现状循环流化床（ＣＦＢ）锅炉因为其燃料适用性广、负荷调节性强以及环保性能优良而得到了越来越多的重视。

在我国能源与环境的双重压力下，循环流化床锅炉在我国得到了快速的发展。

据全国电力行业　ＣＦＢ　机组技术交流服务协作网（ＣＦＢ　协作网）统计，我国现有不同容量的循环流化床锅炉近　３０００台，约　６３０００ＭＷ　的容量投入商业运行，占电力行业中锅炉总台数的三分之一强。

截止到目前，这些机组中，４１０－４８０ｔ／ｈ（１００－１５０ＭＷ）等级循环流化床锅炉达到　１５０　多台，已投运的　３００ＭＷ　循环流化床锅炉机组达到了　１３　台。

与此同时，我国在建与拟建的　３００ＭＷ　循环流化床锅炉机组也已超过了　５０　台，超过了世界上中国之外的总和；目前我国最大的江西分宜发电有限公司的　３３０ＭＷ　循环流化床机组正在调试过程中，即将开始进行　１６８　小时试运转。

根据计划，６００ＭＷ　超临界循环流化床锅炉机组将于　２０１０　年前后投产。

因此，可以预见，循环流化床锅炉将会在我国得到更大的发展［１］。

　大量循环流化床锅炉机组的装备对于优化我国电力结构、改善电力供应品质、提高我国整体资源利用效率以及降低污染物排放方面发挥出了不可替代的作用。

2 循环流化床锅炉的特点循环流化床　（ＣＦＢ）　锅炉最为突出的特点主要有以下几个方面：燃料适用性广、环保性能优良以及负荷调节性强。

２．１　循环流化床锅炉的燃料适应性循环流化床锅炉机组的燃料适应性广的主要含义是指对于循环流化床这种锅炉来说，它可以适应很多种燃料，比如各种燃煤、煤矸石、石油焦、生物质以及有机垃圾等，但是对于一台已经设计好的锅炉来说，它的燃料是一定的，也就是说在燃用这种设计燃料的时候，其性能发挥最为出色，而随着燃料特性与设计特性的偏离，其性能会有很大的限制，因此不能够将循环流化床锅炉的燃料适应性无限夸大。

当然，与此相对比，煤粉锅炉如果燃料特性与设计特性相差太远，可能会面临无法运行的状况，这也是循环流化床对煤粉锅炉的优势之一。

根据　ＣＦＢ　协作网的统计，我国已投运循环流化床锅炉机组的燃料种类繁多，包括无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及煤矸石等；从燃料的特性上看，发热量１１１４７－２３３６０ｋＪ／ｋｇ、含灰分量　２０－５５％、挥发份含量　５－４０％、含水量　≤３５％　的燃料在循环流化床锅炉里面都可以得到充分的利用。

因此从上面的这些数据来看，循环流化床锅炉机组的燃料适用性非常广泛。

２．２　循环流化床锅炉的环保性能循环流化床锅炉由于能够采用低温燃烧以及炉内脱硫技术，所以其烟气中　ＮＯｘ　以及　ＳＯ２　的产生量都很低。

见图　１［２］。

图　１　给出了　ＣＦＢ　协作网统计的　１３５ＭＷｅ　级循环流化床锅炉机组烟气中　ＳＯ２　以及　ＮＯｘ　的平均排放浓度，从图　１　中可以看出，循环流化床锅炉机组不仅污染物的排放浓度低，而且随着人们环保意识的加强，烟气中污染物的排放浓度有进一步下降的趋势。

此外，据　ＣＦＢ　协作网统计，２００７　年循环流化床锅炉机组　ＳＯ２　排放浓度平均值最低值不足　５０ｍｇ／Ｎｍ３，而　ＮＯｘ 排放浓度不足　１５ｍｇ／Ｎｍ３。

图　１ １３５ＭＷｅ　等级　ＣＦＢ　锅炉的　ＳＯ２　与　ＮＯｘ　排放２．３　循环流化床锅炉的负荷调节性循环流化床锅炉由于炉内布风板上有大量的循环床料积蓄大量的热量，因此其在小负荷的状况下也能够点燃进炉燃煤，所以也就能够在低负荷下较好的保持运行状态，见表　１。

表　１　部分　３００ＭＷＣＦＢ　锅炉机组的最低负荷电厂名称机组编号最小负荷范围［ＭＷ］四川白马循环流化床示范电站有限公司１——秦皇岛发电有限责任公司１≤８０２≤８０大唐红河发电有限责任公司１≤１０５２≤１０５国电开远发电有限公司７≤１０５８≤１０５云南华电巡检司发电有限公司６——从上表中可以看出，循环流化床锅炉机组的最小连续运行负荷可以达到不足设计负荷的　１／３，这在电网负荷的调峰中能够发挥出很大的作用。

3 循环流化床锅炉在生物质能利用方面的优势３．１　我国生物质能总量与利用现状目前，在可再生能源中，生物质能是非常具有开发潜力的一种。

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的、以生物质为载体的能量。

生物质能是人类使用的最古老的能源，也一直是人类赖以生存的重要能源。

目前它仅次于煤炭、石油和天然气而位居于世界能源消费总量的第四位，在整个能源系统中占有重要地位，未来生物质能更会成为支柱能源之一。

生物质资源一般包含农业废弃物，比如秸秆、粮食加工废弃物等；林业剩余物以及城市生活垃圾等。

其中农业废弃物即农作物秸秆是最有开发潜力的生物质能资源。

中国农作物秸秆总产量基本稳定在　６　亿吨左右。

农作物秸秆的主要去向有生活燃料、饲料、肥料和工业原料。

其中作为饲料的秸秆占总资源量的　２４％，约　１．４４　亿吨；直接还田作为肥料的占　１５％，约　０．９亿吨；约　２．３％，０．１４　亿吨的秸秆被用作了工业原料。

除此之外，占总秸秆量　５８．７％　的　３．５２　亿吨秸秆可以作为能源使用。

而由于林业资源废弃物的使用，这　３．５　亿吨的秸秆只有近　２　亿吨被中国农民在民用炉灶内直接燃烧用于炊事和采暖，其余至少　２５％，约１．５　亿吨的秸秆被露天焚烧或废弃，其中露天焚烧的秸秆约为　５０００－７０００　万吨，这既浪费了资源又严重总第 71 期1污染了环境，在焚烧现象较为严重的地区，焚烧过程所产生的烟尘甚至影响了飞机的起降。

尤其是近年来，由于中国农村经济的发展和生活水平的不断提高，人们的消费观念以及消费方式有了很大的改变，农民越来越多地开始使用矿物燃料，因此焚烧的秸秆资源量也在不断增加。

目前，露天焚烧现象越来越多地引起了社会的关注。

因此将没有得到充分利用的秸秆进行发电，既可以降低燃煤消耗，保护环境，又能够增加农民收入，提高社会主义新农村建设步伐，利国利民。

目前较大规模的，在商业上作为能源来利用农作物秸秆的方式主要有：生物质秸秆直燃发电、生物质秸秆气化等。

生物质秸秆直燃发电一般是利用锅炉设备采用直接燃烧的方式将生物质能转化为热能，再将热能转换为电能的过程，此时可以是纯粹的生物质燃烧，也可以是和燃煤等其他燃料在一起混燃。

作为生物质秸秆电厂，考虑到生物质的收集、储存以及运输等因素，装机容量不可能太大，因此机组效率低下；又由于纯烧生物质秸秆所带来的锅炉腐蚀因素，所以锅炉换热面必须采取一定的防腐措施，这些因素导致了这种发电方式投资巨大，约　１　万元／千瓦，而且运行费用较高。

生物质气化又分为化学方式和生物方式，化学气化为在气化炉内通过不完全燃烧的方式将生物质转化为可燃气体，然后再利用可燃气体去发电。

采用这种方式利用的时候，气化炉的转化效率比较低，生产出来的气化气热值很低，而且气化过程中的所产生的焦油也很难处理。

现在大规模的秸秆生物气化装置还没有得到大范围的推广。

３．２　循环流化床锅炉混烧生物质秸秆分析从能量利用的角度来看，利用现有的循环流化床锅炉进行生物质混燃的主要优势有以下几个方面： （１）利用效率较高，采用混燃发电的方式可以使生物质能以大机组的效率进行高效利用，因此效率远高于生物质直燃电站。

（２）循环流化床锅炉机组由于燃料适应性广，因此对生物质秸秆的品种和与燃煤的配比方面较为灵活，尤其是当锅炉设计煤种为烟煤而实际煤种为无烟煤或贫煤的时候，无烟煤或贫煤经过与秸秆的适当配比可以使得配出的燃料具有烟煤的特性，更有利于锅炉运行。

（３）设备改造投资较低，锅炉本体几乎不需要做大的改动，紧紧需要改动相应的辅机设备以及安装检测计量装置即可。

（４）混烧比例可调，能够防止直燃电站所面临的秸秆价格飞涨问题。

（５）利用生物质秸秆进行点炉可以节省大量燃油，这对于提高电站的经济性是非常有利的。

（６）有可能将混烧秸秆做成　ＣＤＭ　项目，从而进一步提高电厂效益。

（７）有利于推动国家制定相关混烧鼓励政策，进一步推动混烧工作的开展。

综上所述，循环流化床锅炉开展生物质秸秆的混烧是利用生物质能的一个很好途径。

基于此，ＣＦＢ　协作网将利用行业协会的平台优势，通过国外公司合作，积极推动混烧工作在中国的开展，并努力将之做成　ＣＤＭ　项目［３］。

4 循环流化床锅炉尾部烟气余热利用研究前文已经说过，循环流化床锅炉在烟气污染物排放方面具有突出的优势，因此有必要研究循环流化床锅炉在尾部烟气余热利用方面的优势。

目前排烟热损失是电站锅炉热损失中最大的一个方面，因此如果能够将排烟热损失得以充分利用，对于提高锅炉整体效率具有特别重要的意义。

循环流化床锅炉因为采用炉内脱硫的燃烧方式，因此其天然　ＳＯ２　排放浓度将大大低于煤粉锅炉，与此相对应，因为烟气中　ＳＯ２　浓度的降低，必将导致ＳＯ３　浓度的降低，有文献指出，循环流化床锅炉的烟气中　ＳＯ３　浓度不足　７ｐｐｍ［４］，这样低浓度的　ＳＯ３　必将使得排烟酸露点温度大大降低，甚至可以降低到９０℃　以下。

相比较煤粉锅炉，循环流化床锅炉因为风机出口压头较高，达到　２０ｋＰａ　以上，所以风机出口空气温度可以比环境温度提高约　２０℃，如果在循环流化床锅炉空气预热器设计上忽略了这一点，那会导致排烟温度进一步增高，从而显著降低锅炉效率。

２００７年，我国运行的　１３５ＭＷ　级循环流化床锅炉排烟平均温度接近　１４０℃，见图　２［２］。

因此如果能够将循环流化床锅炉排烟温度降低到　１００℃　以下，我国循环流化床锅炉将平均提高锅炉效率在　２％　以上，节能非常明显。

图　２ １３５ＭＷｅ　等级　ＣＦＢ　锅炉排烟温度目前广东新会双水发电有限公司已经对循环流化床锅炉机组的烟气余热进行了利用，他们采用吸收式制冷机组，利用烟气余热制冷，供应全厂空调使用，效益十分显著。

今后，ＣＦＢ　协作网将进一步研究并推广循环流化床锅炉烟气余热利用方式，以更进一步推动行业发展。

5 循环流化床锅炉其他方面改进工作的研究５．１　石灰石与燃煤直接混合入炉研究目前循环流化床锅炉机组的脱硫方式为采用独立的石灰石系统，利用石灰石系统将石灰石粉末喷入炉膛，从而达到脱硫效果。

但是从实际运行效果来看，石灰石系统出现过很多故障，比如给料困难、磨损等，这大大影响了锅炉脱硫效率。

ＣＦＢ　协作网经过调研后认为，如果采取去掉石灰石系统，而是将燃煤与石灰石粉末直接混合后经过煤仓供给锅炉可能是更好的方式。