循環(huán)流化床鍋爐(CFB)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的燃煤技術(shù)。它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大和負(fù)荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點(diǎn)。自循環(huán)流化床燃燒技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐已在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，大容量的循環(huán)流化床電站鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。世界上最大容量的250MW循環(huán)流化床鍋爐已在1997年投運(yùn)，多臺(tái)200～250MW大容量循環(huán)流化床鍋爐也已投產(chǎn)。我國(guó)集中于中型CFB的研制與開(kāi)發(fā)，目前已完全商業(yè)化。到1998年底，我國(guó)已投運(yùn)及訂貨的35t/h以下的循環(huán)流化床鍋爐共計(jì)約600臺(tái)，已開(kāi)始走向電力市場(chǎng)，并且開(kāi)始大型CFB的研制工作。
主循環(huán)回路是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵，其主要作用是將大量的高溫固體物料從氣流中分離出來(lái)，送回燃燒室，以維持燃燒室的穩(wěn)定的流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)，以提高燃燒效率和脫硫效率。主循環(huán)回路不僅直接影響整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)布置，而且與其運(yùn)行性能有直接關(guān)系。分離器是主循環(huán)回路的主要部件，因而人們通常把分離器的形式，工作狀態(tài)作為循環(huán)流化床鍋爐的標(biāo)志。
1、循環(huán)流化床的發(fā)展現(xiàn)狀：
氣固分離器是CFB系統(tǒng)的核心部件之一。其之所以關(guān)鍵，從運(yùn)行機(jī)理上來(lái)講，只有當(dāng)分離器完成了含塵氣流的氣固分離并連續(xù)地把收集下來(lái)的物料回送至爐膛，實(shí)現(xiàn)灰平衡及熱平衡，才能保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高效；就系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，分離器設(shè)計(jì)、布置得是否合理直接關(guān)系著鍋爐系統(tǒng)制造、安裝、運(yùn)行、維修等各方面的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。雖然分離器是CFB必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但它又具有相對(duì)的獨(dú)立性和靈活性，在結(jié)構(gòu)與布置上回旋余地很大。從某種意義上講，CFB鍋爐燃燒技術(shù)的發(fā)展也取決于氣固分離技術(shù)的發(fā)展，分離器設(shè)計(jì)上的差異標(biāo)志著不同的CFB技術(shù)流派。
1.1、第一代循環(huán)流化床燃燒技術(shù)--絕熱旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐
旋風(fēng)分離器在化工、冶金等領(lǐng)域具有悠久的使用歷史，是比較成熟的氣固分離裝置，因此在CFB領(lǐng)域應(yīng)用最多。
德國(guó)Lurgi公司較早地開(kāi)發(fā)出了采用保溫、耐火及防磨材料砌裝成筒身的高溫絕熱式旋風(fēng)分離器的CFB鍋爐。分離器入口煙溫在850℃左右。應(yīng)用絕熱旋風(fēng)筒作為分離器的循環(huán)流化床鍋爐稱為第一代循環(huán)流化床鍋爐，目前已經(jīng)商業(yè)化。Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技術(shù)轉(zhuǎn)移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等公司設(shè)計(jì)制造的循環(huán)流化床鍋爐均采用了此種形式。這種分離器具有相當(dāng)好的分離性能，使用這種分離器的循環(huán)流化床鍋爐具有較高的性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前除中國(guó)大陸外，有78的CFB全部采用了高溫絕熱旋風(fēng)分離器，但這種分離器也存在一些問(wèn)題，主要是旋風(fēng)筒體積龐大，因而鋼耗較高，鍋爐造價(jià)高，占地較大，旋風(fēng)筒內(nèi)襯厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、費(fèi)用高；啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行中易出現(xiàn)故障；密封和膨脹系統(tǒng)復(fù)雜；尤其是在燃用揮發(fā)份較低或活性較差的強(qiáng)后燃性煤種時(shí)，旋風(fēng)筒內(nèi)的燃燒導(dǎo)致分離后的物料溫度上升，引起旋風(fēng)筒內(nèi)或回料腿回料閥內(nèi)的超溫結(jié)焦。這些問(wèn)題在我國(guó)的實(shí)際生產(chǎn)條件下顯得更為突出。
Circofluid的中溫分離技術(shù)在一定程度上緩解了高溫旋風(fēng)筒的問(wèn)題，爐膛上部布置了較多數(shù)量的受熱面，降低了旋風(fēng)筒入口處的煙氣溫度和體積，旋風(fēng)筒的體積和重量有所減小，因此相當(dāng)程度上克服了絕熱旋風(fēng)筒技術(shù)的缺陷，使其運(yùn)行可靠性提高，但爐膛上部布置有過(guò)熱器和高溫省煤器等，需要采用塔式布置，爐膛比較高，鋼耗量大，使鍋爐造價(jià)提高。同時(shí)，它的CO排放及檢修問(wèn)題在一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展。
1.2、第二代CFB燃燒技術(shù)--水(汽)冷分離循環(huán)流化床鍋爐
為保持絕熱旋風(fēng)筒循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效地克服該爐型的缺陷，F(xiàn)osterWheeler公司設(shè)計(jì)出了堪稱典范的水(汽)冷旋風(fēng)分離器，其結(jié)構(gòu)如圖2。應(yīng)用水(汽)冷分離器的循環(huán)流化床鍋爐被稱為第二代循環(huán)流化床鍋爐。該分離器外殼由水冷或汽冷管彎制、焊裝而成，取消絕熱旋風(fēng)筒的高溫絕熱層，代之以受熱面制成的曲面及其內(nèi)側(cè)布滿銷(xiāo)釘涂一層較薄厚度的高溫耐磨澆注料。殼外側(cè)覆以一定厚度的保溫層，內(nèi)側(cè)只敷設(shè)一薄層防磨材料。水(汽)冷旋風(fēng)筒可吸收一部分熱量，分離器內(nèi)物料溫度不會(huì)上升，甚至略有下降，較好地解決了旋風(fēng)筒內(nèi)側(cè)防磨問(wèn)題。該公司投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐從未發(fā)生回料系統(tǒng)結(jié)焦的問(wèn)題，也未發(fā)生旋風(fēng)筒內(nèi)磨損問(wèn)題，充分顯示了其優(yōu)越性。這樣，高溫絕熱型旋風(fēng)分離循環(huán)床的優(yōu)點(diǎn)得以繼續(xù)發(fā)揮，缺點(diǎn)則基本被克服。
當(dāng)然，任何一種設(shè)計(jì)都難以盡善盡美，F(xiàn)W式水(汽)冷旋風(fēng)分離器的問(wèn)題是制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本過(guò)高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這使其商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降，通用性和推廣價(jià)值受到了限制。
