流化床燃烧(FBC)技术正逐渐受到能源市场的重视,因其优越的燃烧效率和环保性能,使得煤炭的利用方式变得更加高效。与传统燃烧技术相比,流化床燃烧在多种规模的功率生产中展现出了良好的一致性及稳定性。
在流化床燃烧中,燃料颗粒悬浮在热气泡的床层中,这些床层是由灰烬与其他颗粒材料(如沙子、石灰石等)组成的。
之所以能实现如此高效的燃烧,主要归功于流化床内部的快速混合及气体与固体之间的亲密接触,这保证了能够迅速进行热传递及化学反应。流化床燃烧系统可以高效地焚烧多种低品位的固体燃料,包括大部分类型的煤、煤废料和木质生物质,这就避免了对燃料进行昂贵的前处理(如粉碎)的需求。
此外,流化床燃烧装置的大小通常小于传统锅炉,使其在成本和灵活性上有显著优势。
使用石灰石作为床层材料,流化床燃烧能有效减少二氧化硫(SOx)的排放。石灰石在燃烧过程中与硫酸盐结合,从而提高热交换效率。当预热的残渣直接与水管接触加热时,导热过程使热量更加集中,进一步提高了整体效率。同时,由于流化床燃烧在较低温度(约800 °C)下运行,产生的氮氧化物(NOx)量也显著减少。然而,低温燃烧也可能导致多环芳香烃的排放增加。
流化床燃烧技术之所以在能源行业中快速增长,主要有两个原因。一方面,它提供了燃料的选择自由,不仅可以使用其他技术难以燃烧的燃料,还能提升燃烧效率。另一方面,该技术在燃烧过程中能有效降低氮氧化物的排放,并且通过石灰石的加入能简单去除硫。
流化床燃烧的发展源于对控制污染物排放的需求,而不依赖于外部的排放控制设备。
流化床燃烧技术的引入不仅有助于提高煤的燃烧效率,还对环境保护起到了一定的积极作用。这可以为能源厂提供解决方案,在环保标准日益严格的今天,流化床燃烧势必成为未来的一个重要选择。
流化床燃烧系统分为两大主要类型:大气系统(FBC)和加压系统(PFBC),另外还有气泡流化床(BFB)和循环流化床(CFB)等次类型。这些系统各有特点,适用于不同的运营环境。
在大气流化床中,运用石灰石或白云石来捕捉煤燃烧释放的硫。空气喷嘴悬浮燃料和烧焦煤的混合物,形成如流体般的红热颗粒流动。这些锅炉在大气压下运行。
第一代PFBC系统同样使用吸附剂和空气喷嘴来悬浮混合物,但其运行在提高的压力下,能够产生高压气流,这对于推动气轮机至关重要。通过这种方式,流化床中产生的蒸汽可用于驱动蒸汽轮机,达到更高的综合循环效率。
先进的PFBC系统,如APFBC,则进一步将燃气轮机的进口温度提高,以实现更高的综合循环效率。
对于这项技术的进一步发展,许多行业专家对于如何平衡环保标准与经济效益提出了许多见解。随着持续的科技进步,未来的流化床燃烧技术将会如何影响全球能源市场的格局?