增压流化床燃烧技术

1、流化床燃烧可以在常压下工作，也可以在增压下工作，后者称为增压流化床燃烧（PFBC）。增压流化床燃烧（PFBC）技术从原理上基本同常压流化床燃烧（AFBC）大体一致。采用增压 （620个大气压）燃烧后，燃烧效率和脱硫效率得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改 善了传热效率，锅炉容积紧凑。除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC 燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的增压烟气，经过高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。 通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高，目前可比相同蒸汽参数的单蒸汽循环发 电提高34%。因此，采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发 电效

2、率，并能减少由于燃煤对环境的污染。根据流化床的工作流速不同，又可分为增压鼓泡流化床（PBFB）和增压循环流化床（PCFB） 两种类型。在PBFB中，经过破碎的煤（尺寸最大为6mm）以及脱硫剂（石灰石或白云石，尺寸最 大为31）加入流化床内，加压空气通过布风板进入燃烧室，从而使床层内的不同粒度的颗 粒状床料处于悬浮状态，上下进行着激烈的翻滚，空气和加入的煤进行激烈的燃烧反应，床 层反应温度控制在85OC-900C范围内。燃烧产生的烟气中含的SO2和加入流化床内的石灰 石反应生成CaSO4，该反应过程能除去烟气中90-95%的SO2。在流化床中，由于煤的浓度很 低（床料中煤料仅占1-2%，主要由颗

3、粒状的煤灰渣、脱硫剂等非可燃物组成），每一个颗 粒燃料都能被赤热的惰性物料所包围，并且和助燃剂（空气）接触条件良好。因此燃烧过程 中并不显著受煤质的影响。在常规锅炉中不易稳定燃烧的劣质煤，在流化床中也能够稳定燃 烧，因此流化床锅炉可以使用范围宽广的各种燃料。尤其是增压床，它的床层工作深度可达 3.5-4.0m，颗粒燃料和脱硫剂在床内的停留时间更长，反应气体在流化床内的停留时间也比 常压流化床长城-6倍，因此能取得很高的燃烧和脱硫效率。燃烧产生的部分热量，通过安 置在流化床内的埋管和水冷壁，使流经受热面的水得到加热，产生蒸汽，通过蒸汽透平膨胀 作功发电。离开燃烧室的加压燃气，经过高温除尘后，进入

4、燃气轮机膨胀作功，驱动空气增 加需要的空气透平压缩机，多余的功发电向外输出电力。因为该电站是由燃气和蒸汽两部分 系统组成的发电过程，称为加压流化床燃气蒸汽联合循环（PFBC-CC）发电。燃气轮机出力 占总输出的20-25%，其余为蒸汽轮机出力。PDFB的工作过程大体相同，只是燃烧室类型不同。在PBFB中，流化床的工作流速为 1-1.2m/s。而PCFB燃烧室工作流速为2.5-3.5m/s，从燃烧室底部进入的流化空气为60%， 40%作为二次空气在流化床浓相区以上的不同位置处喷入，以达到分级燃烧的目的。PCFB的 优点是可以使燃烧室更加紧凑，在流化床的浓相区不设置受热面，避免了埋管磨损问题，加

5、料点少，机械复杂性有所降低。由于飞灰的循环，使燃烧效率和脱硫效率可以更高，负荷调 节能力也得以提高，但也带来装置高度更高，以及受热面布置困难等新问题。目前得到商业应用的第一代PFBC-CC电站采用的是增压鼓泡流化床技术。ABB P200型PFBC-CC电站系统一燃烧室一压力壳体一燃气轮机一给煤一灰排放一旋风分离器一发电机一省煤器一蒸汽轮机一冷凝器PCFBC-CC电站系统一PCFB锅炉一高温过滤除尘器一燃气轮机一热回收装置一烟囱蒸汽轮机一冷凝器一水处理一冷却塔第一代PFBC-CC发电系统的最大弱点是流化床内燃烧温度在900C左右，过高的温度使 煤的燃烧过程易引起结渣，也可使流化床内脱硫过程的效率下降，从根本上限制了燃气透平 的进口温度，使燃气循环效率不能进一步提高，以至发电效率难以超过42%。第二代PFBC-CC (advanced PFBC, APFBC)的概念最早由美国CRE提出，称为Topping Cycle。是指将部分煤在气化炉气化后送入辅助燃烧室燃烧，产生的高温燃气再与PFBC的850C左右燃气混合，送入燃气轮机，把燃机进气温度提高到期1150-1200C，使