循環流化床（CFB）燃燒技術是近40年來在我國高速發展的新型潔凈煤燃燒技術，隨著大批量超臨界CFB機組的投產，我國已成為世界上CFB機組裝機容量最大、技術最先進的國家，開始引領世界CFB技術發展方向。與常規煤粉爐相比，CFB燃燒技術燃料適應性廣，能燃用煤泥、矸石等劣質煤和生物質、城市污泥和生活垃圾等低熱值燃料，且能夠保證燃燒穩定。因此，CFB燃燒技術對我國高效清潔利用煤炭資源有重要意義。

雖然CFB技術在我國取得了長足發展，但仍存在一些典型共性問題，影響機組的安全、環保及經濟性能。筆者對某公司在CFB技術方面所取得的成果進行了總結，進一步梳理了目前CFB鍋爐存在的典型共性問題，提出了針對性的解決措施，為CFB鍋爐機組安全環保經濟運行及“碳達峰”“碳中和”背景下CFB機組的發展提供借鑒。

某公司可推廣的CFB技術成果

一、CFB 鍋爐經濟煤種摻燒技術

充分發揮CFB鍋爐燃料適應性廣、劣質煤燃燒效率高的技術優勢，通過爐內摻燒區域內低熱值煤（煤泥、矸石等）和固廢物料（生物質、城市污泥、生活垃圾等），實現低熱值煤的大規模清潔高效利用，并大幅降低燃料成本，該技術在公司5家CFB電廠成功應用。

二、低成本污染物協同脫除技術

01. 脫硫脫硝精細化協同控制技術

開發了CFB鍋爐爐內脫硫、脫硝精細化協同控制技術，快速響應負荷變化以及環保參數大幅波動，解決運行人員手動調整不及時造成脫硫、脫硝劑過量加入的問題，提高CFB機組AGC投入率，提升CFB鍋爐爐內脫硫、脫硝自動控制品質。

02. 爐內/爐外脫硫脫硝經濟性優化技術

通過CFB鍋爐爐內噴鈣和爐外半干法脫硫不同脫硫效率分配比例的試驗研究，得出不同工況、不同邊界條件下脫硫脫硝運行成本最佳經濟點，開發了爐內/爐外脫硫脫硝經濟性測算模型，明顯提高鍋爐運行經濟性，也可解耦CFB爐內脫硫抑氮強關聯性，避免環保參數的大幅波動。圖1為某 350 MW超臨界CFB鍋爐機組 100%BMCR、燃煤硫分為0.8%試驗工況下爐內脫硫效率與運行成本關系。

試驗結果表明：通過爐內爐外協同脫硫的運行方式，鍋爐脫硫脫硝運行成本較低。爐內最經濟脫硫效率應控制在60% ～80%，最經濟運行工況應根據不同的邊界條件通過試驗確定。

03. 全負荷 SO2 超低排放技術

針對爐外脫硫系統配置半干法脫硫的CFB鍋爐機組，在鍋爐點火初期，由于爐內床溫達不到石灰石煅燒溫度，石灰石爐內脫硫效率較低。充分利用CFB鍋爐爐內脫硫優勢，在鍋爐啟動階段投煤的同時向爐內噴入生石灰（CaO）進行爐內脫硫，實現CFB鍋爐從投煤至額定負荷工況下SO2達到超低排放標準。

三、CFB 鍋爐寬負荷脫硝技術

充分發揮CFB鍋爐深度調峰能力強的技術優勢，在滿足機組安全、環保達標的前提下，最大程度提升CFB機組深度調峰能力，獲取電網深度調峰補償實現提質增效。針對深度調峰NOx控制困難問題，提出了以爐內低氮燃燒改造為主的CFB鍋爐寬負荷脫硝技術路線:煙氣再循環+深度分級燃燒+SNCR提效，滿足機組 30%BMCR及以上工況NOx達到超低排放標準。

四、超臨界 CFB 鍋爐運行技術

通過超臨界CFB機組的運行及試驗總結，形成了《超臨界循環流化床鍋爐運行標準》(行業標準)，規范了超臨界CFB鍋爐及其主要輔機設備的啟動、運行、停止、維護、事故分析與處理的原則等。同時通過特殊運行工況研究，開發了超臨界CFB鍋爐啟動(無外來汽源啟動)、機爐協調控制等關鍵運行技術。

采用“兩碎三篩”燃煤破碎系統，優化入爐煤粒度及級配，在降低鍋爐運行床壓的同時提高外循環灰量?！暗痛矇骸边\行技術的應用，鍋爐運行床層壓降控制在4～5 kPa，可有效降低鍋爐風機電耗和廠用電率，提高運行經濟性。

CFB鍋爐典型共性問題及解決措施

一、爐膛水冷壁磨損嚴重

01. 問題描述

鍋爐水冷壁與耐火材料交界處（圖2）、后墻水冷壁、密相區耐磨耐火層、水冷壁噴涂層局部脫落處、爐膛四角區域、爐膛出口煙窗區域、屏穿墻區域及不規則等區域存在不同程度磨損。

02. 解決措施

主動防磨措施：鍋爐水冷壁與耐火材料交界處采用“讓管”技術；控制好運行風量，尤其是一次風量，切勿進行大風量擾動；調整燃煤粒度，燃煤破碎系統采用兩級破碎 + 三級篩分系統等。

被動防磨措施：爐膛水冷壁管可采用金屬噴涂、熔敷（圖 3）、多階防磨梁、格柵防磨（圖4）等；出口煙窗處可采用敷設耐火材料、防側磨板、格柵防磨等；四角處可采用敷設耐磨耐火材料等。

二、屏式受熱面變形嚴重

01. 問題描述

CFB鍋爐運行實踐表明，中、高溫屏式受熱面普遍存在管屏變形問題(圖 5)。部分相鄰管屏因相向變形而相互接觸，難以進行防磨防爆檢查，極易引起機械磨損、沖刷磨損以及鰭片拉裂。分析認為，運行中管屏工質側流量與煙氣側熱負荷偏差過大，造成同屏管間壁溫偏差大、管屏膨脹受阻，產生應力集中，管屏承受的熱應力過大引起變形。

02. 解決措施

床溫均勻性設計：采用均勻布風和均勻給煤技術、爐內合理布置水冷分隔屏等，保證床溫和熱負荷均勻。

管屏流量均勻性設計：采用節流圈或變徑管保證管屏阻力特性與熱負荷匹配、采用帶中間聯的屏結構、優化管組進出口聯箱布置方式、受熱屏分級串聯布置（減小單級受熱屏焓增，圖6）、受熱屏分屏并聯布置（減小受熱屏寬），控制屏汽溫偏差在25 ℃以內。

耐磨耐火材料敷設高度優化設計：對各管耐磨耐火材料敷設高度優化（圖 7），使其與熱負荷相匹配。

三、鍋爐低負荷NOx達標控制困難

01. 問題描述

CFB鍋爐爐外脫硝一般采用選擇性非催化還原（Selective Non－Catalytic Reduction，SNCR）技術，在低負荷和深度調峰工況下，旋風分離器入口溫度一般約700 ℃，低于SNCR脫硝的最佳反應煙溫，此時SNCR脫硝效率僅為 20%～30%，且早期設計的CFB鍋爐床溫較高，NOx原始排放量相對較大，導致低負荷工況下NOx難以實現超低排放。

02. 解決措施

① 布風裝置優化。包括改變風帽型式、風帽差異化布置、縮小布風板面積等。

風帽差異化布置：爐膛四周區域風帽錯列布置，中間區域風帽順列布置。同時改造中充分考慮給煤口、返料口、排渣口等區域風帽的型式優化及防磨。通過風帽差異化布置，進一步改善布風均勻性并減少床溫偏差，由此降低鍋爐NOx原始排放濃度。

布風板面積縮小：將布風板原最外側一周的風帽利用耐火材料覆蓋，形成凸臺結（圖 8），同時減少循環灰下降過程中對風帽及布風均勻性的影響。改造后布風板面積縮小約10%，在保證均勻流化的情況下，可進一步降低一次風運行風量，更好地適應于機組低負荷運行要求。

② 煙氣再循環技術。將鍋爐引風機出口（或脫硫塔出口）清潔煙氣經煙氣再循環風機回送至一次風機入口。由于相同負荷下鍋爐一次風量（流化風量）未發生變化，但一次風含氧量降低，運行氧量的降低對NOx原始生成起到很好的抑制作用。

③ SNCR 脫硝系統優化。

通過對鍋爐煙氣流場進行數值模擬，得到NOx分布規律，進一步優化SNCR脫硝系統噴槍布置位置。

在鍋爐二次風口、分離器出口等位置增設SNCR噴槍，在300MW及以下CFB鍋爐成功應用。

利用氨水熱解溫度較尿素低的特點，可增設SNCR氨水－尿素切換系統，低負荷時采用氨水脫硝，保證全工況高效脫硝。

四、鍋爐管式空預器漏風嚴重

01. 問題描述

管式空預器漏風原因主要有冷端低溫腐蝕、吹灰器吹損、局部漏風等，管子積灰嚴重與低溫結露、吹灰效果不佳、脫硝氨逃逸大、煙氣流速低且分布不均勻等。管式空預器漏風大直接導致一、二次風機電耗增加，甚至影響鍋爐帶負荷，且運行調整困難?？疹A器積灰嚴重會造成引風機電耗增大，管排傳熱性能大幅下降，一、二次風溫度達不到設計值，且排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

02. 解決措施

① 運行措施：根據鍋爐實際運行狀況及時投運暖風器，保證合理的空預器綜合冷端溫度;控制低負荷氨逃逸，加強空預器吹灰;對于采用爐內爐外協同脫硫的 CFB鍋爐，在綜合考慮環保穩定性及運行經濟性的基礎上，適當降低爐膛出口 SO2濃度，減少SO3生成量及降低酸露點。

② 檢修措施：利用機組停備檢修機會對空預器進行查漏，及時封堵;做好空預器清灰及吹灰器檢修工作。

③ 技改措施：將現有空預器低溫段管組進行材質升級或采用搪瓷管;采用三維肋片管式空預器。

五、鍋爐分離器中心筒脫落、變形嚴重

01. 問題描述

旋風分離器中心筒吊掛方式為自由膨脹吊掛或支撐式結構，中心筒與支架或吊耳筋板長時間處于高溫運行狀態，中心筒與出口煙道接口處耐火材料整體下墜導致中心筒膨脹受阻，中心筒上口變形嚴重，上部密封失效，在高溫煙氣作用下，支架或吊耳與中心筒連接件極易產生裂紋，長時間運行會導致其完全開裂，造成中心筒脫落。中心筒下口變形主要原因為受熱不均產生的膨脹應力，在煙氣溫度急劇變化情況下，膨脹受力不均進一步加劇。

02. 解決措施

① 中心筒與煙道接口處采用雙密封結構，筒體與錐形板之間除膨脹間隙外填充耐火材料；

② 支架或吊耳設計優化為雙面焊接結構；

③ 中心筒固定采用自由吊掛方式，保證在高溫下膨脹順暢；

④ 正常運行時維持分離器入口煙溫低于980℃，控制燃煤粒度及床溫，防止分離器后燃造成的中心筒超溫等。

“雙碳”目標下CFB技術展望

目前我國正在“構建以新能源為主體的新型電力系統”，這是關于“能源革命”和落實“碳達峰、碳中和”目標的重大部署。CFB燃燒技術作為重要的潔凈煤燃燒技術，在我國“雙碳”背景下具有良好的發展前景。

因此，開發更高參數、更高靈活性、更高環保性能和可靠性能的電源調節型CFB鍋爐，助推我國低碳發展戰略，為“碳達峰，碳中和”目標的實現提供能源裝備，是CFB技術在我國的重要發展方向。

一、大容量、高參數 CFB 鍋爐機組開發

大容量、高參數的燃煤發電已經成為國內外電力行業的主流發展方向，現階段我國最大單機容量的CFB機組及系列超臨界CFB機組的成功投運實現了該技術領域對世界其他國家的超越。

為進一步降低機組能耗和排放，降低碳排放強度，提升蒸汽參數、容量及CFB技術裝備水平，我國在“十三五”期間開展了“超超臨界循環流化床鍋爐技術研發與示范”項目的研發，現已完成鍋爐技術體系的建立和鍋爐機組的設計研制，660MW高效超超臨界CFB示范工程也已開工建設，項目建成后將繼續引領CFB技術發展方向。

二、生物質摻燒助力“碳中和”

“靈活性改造”和“生物質燃料替代”是“雙碳”背景下煤電轉型的兩大發展方向。由于風電光電受環境和氣象的影響極大，是間歇式的不穩定電源，其上網電量的保證必須依靠具有深度調節能力的火電等靈活性電源的支持和保障。

因此，需要靈活性發展以支撐風電光電的消納以及自身的低碳運營以降低碳排放。煤電作為最大的碳排放源之一，其低碳發展之路將立足燃料替代，可再生能源是規?；娲禾康牡吞既剂现唬浞职l揮CFB機組燃料適應性廣的優勢，實現生物質大比例燃燒，最終實現100%生物質燃料替代，助力“碳中和”目標的實現。

三、深度調峰以提高機組靈活性

CFB鍋爐爐內高溫物料蓄熱量大，具有負荷調節范圍寬的優點，且溫態啟動基本無需投油穩燃，低負荷運行能力強，是我國調節型燃煤發電機組的重要選擇之一。

然而，CFB鍋爐熱慣性較大，一定程度上限制了其負荷調節速率，應積極探索調峰型CFB鍋爐技術，開發高效靈活的新型CFB鍋爐機組，實現理論和技術的創新，使得CFB鍋爐機組具有高變負荷響應速率和0～100%變負荷調節能力，滿足我國不斷增長的電網調峰需求;推動我國CFB機組逐步由電量型向功能型轉變，最大限度提升新能源裝機容量。

結 語

CFB燃燒技術對我國劣質煤及煤炭加工中低熱值難燃副產物的高效清潔利用起到了至關重要的作用，在未來能源轉型和實現碳中和的過渡過程中也將扮演重要角色。

在未來的發展中，應不斷深化CFB燃料適應性廣的優勢，提升燃料靈活性，與大型煤炭分選、加工以及煤化工企業相結合，實現煤炭資源梯級高效利用。

此外，應進一步解決CFB變負荷響應速率慢等問題，推動我國CFB機組由電量型向功能型轉變，同時開發更加高效、環保、靈活、可靠的電源調節型CFB鍋爐，發揮“能源壓艙石”作用，為我國“碳達峰”“碳中和”目標的實現提供新型能源裝備。

文章來源：辛勝偉.循環流化床鍋爐典型共性問題攻關及展望[J].潔凈煤技術,2021,27

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