CFB循環流化床鍋爐技術發展簡史
在煤燃燒技術發展的歷史上,流化床燃燒是近四十多年來發展起來的最新的燃燒技術。自工業革命以來,隨著工業的發展,各種不同的煤燃燒技術的開發和發展均有其當時的時代背景。在19世紀80年代,隨著蒸汽機的發明,開發出了固定床層燃技術,至今,中國工業鍋爐的絕大多數仍然是層燃鍋爐。至20世紀30年代,層燃鍋爐已不能滿足電力工業對更大容量、更高效率的燃煤鍋爐的需求,從而開發出了煤粉燃燒技術。六十多年來,煤粉燃燒技術以得到了長足的發展,現在仍然是統治著全世界燃煤發電廠的燃燒方式。煤粉爐不但可以燃燒各種不同的煤種,并能達到90%以上的鍋爐效率,煤粉爐的單機最大容量已達1300MW。煤粉爐可設計成超臨界蒸汽參數的機組,并實現了運行操作的全部自動化。
CFB鍋爐示意圖
至20世紀中期,工業的迅速發展,包括大量燃煤鍋爐在內的工業過程產生了嚴重的污染問題,迫切要求發展潔凈煤技術,包括煤的清潔燃燒技術。在這一歷史背景下,除了對煤粉爐開發了許多在爐內和煙氣中降低污染物排放的技術外,在60年代末至70年代初期,流化床煤燃燒技術應運而生。流化床鍋爐被譽為“最環保的鍋爐”,也被稱為“綠色鍋爐”,具有燃料適應性廣,燃燒效率高,可實現爐內脫硫、低NOx排放等優點。在流化床煤燃燒技術開發的初期,主要是發展了鼓泡流化床技術。在鼓泡流化床技術的基礎上,在70年代末期,開發出了循環流化床技術。 我國是國際上最早開展流化床燃燒技術研究開發的國家之一。自從1965年建成第一臺燃燒油頁巖的工業鼓泡流化床鍋爐以來,流化床煤燃燒技術很快在全國得到推廣,循環流化床鍋爐機組數量位居世界之首。
波蘭世界上第一臺超臨界CFB安裝氣固分離器圖
在世界上,作為一種先進的清潔煤燃燒技術,流化床鍋爐技術在這20多年來得到了很大的發展。從1995年至今,循環流化床進入飛速發展階段。1995年法國Gardanne電站250MW循環流化床鍋爐成功運行,標志著循環流化床鍋爐大型化時代的到來。2003年美國JEA電站300MW循環流化床鍋爐的成功運行給發展高參數的流化床技術注入了強心劑。2009年世界上第一臺460WM超臨界循環流化床鍋爐在波蘭Lagisza誕生,這標志著循環流化床鍋爐大型化技術跨入了一個新的里程碑。2013年4月由我國自主研發的四川白馬電廠600WM超超臨界循環流化床鍋爐的成功運行,標志著我國在循環流化床鍋爐技術上已步入世界前列。而今800MW的循環流化床鍋爐已由美國FW公司設計完成,與煤粉爐并駕齊驅的時代已經來臨。
波蘭世界上第一臺460MW超臨界CFB鍋爐的煙塔合一裝置
以循環流化床技術演變的新型燃燒技術正迅速崛起,以低能耗和零排放為主題的CFB新技術進入了一個新的發展階段。近年來,化學鏈燃燒技術(CLC)、氧燃燒FBC技術、新型CFB氣化技術及各種二氧化碳捕集技術得到了快速的發展,這些技術以流化床反應器為關鍵設備。CFB新技術得到了國際能源領域學者和國際工業巨頭的極大關注,具有良好的工業應用前景。
化學鏈燃燒(CLC)串行雙流化床示意圖
為了適應循環流化床鍋爐技術及相關新技術的快速發展,更好的使本科生掌握循環流化床鍋爐的基本知識,開設《循環流化床鍋爐原理》課程。本課程主要講授循環流化床鍋爐的結構特點、工作原理、流體動力學特性、傳熱與燃燒特性、主體部件和關鍵設備、燃燒污染物排放與控制、啟動運行及磨損預防的有關理論和應用。通過本課程的學習使學生掌握和了解有關循環流化床鍋爐的工作原理和運行的基本知識和專業知識,為從事循環流化床鍋爐的設計、運行及研究等相關工作打下必備的理論基礎。
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