增壓流化牀燃燒

國際上增壓流化牀燃燒((PFBC)技術已進入活躍的商業化階段。在瑞典的凡登（Vaertan)，世界上第一座PFBC電站已成功地通過了可行性考核，其後，西班牙的Escatron及美國的Tidd PFBC電站也相繼進入示範運行階段。上述電站的運行已顯示和證實PFBC;鍋爐對燃料良好的適應性和優越的排放特性，以及高效聯合循環發電能力。顯然，增壓流化牀已成為一項富有吸引力的清潔燃燒技術。

對於增壓流化牀的技術特點。國際上自七十年代初開始進行實驗室規模的試驗研究，建立了一系列試驗裝置.例如英國Grimethope的75MWt PF13C試驗枱，瑞典ABB Carbon公司安裝在Malni。的15MWt概念驗證裝置，德國Aachen工業大學內的40MWt PFBC裝置以及DBW公司研究與開發中心的15MWt裝置。有關研究單位在這些裝置上進行了關於燃燒、脱硫、脱氮、牀層動力學、傳熱特性、給料技術、高濕除塵及磨損等方向的研究。上述研究為商用PFBC鍋爐的設計和運行提供了大量的基礎數據。在此基礎上，瑞典ABB Carbon公司首先研製出商用規模的P200PFBC示範機組。並被凡登(Vaertan )、梯德( Tid)和埃斯卡曲(Escatron)電站採用，這些示範電站的啓動運行經驗及數據已經問世，予計在未來五年內，將繼續有六座以此技術為基礎的姊妹電站投入運行 ^[1]  。

PFBC鍋爐燃料製備和給料系統，首先在粒度選擇上，為儘量避免對埋管受熱面的磨損，當前均選用5mm甚至3mm以下。同時避免過粉碎，否則細顆粒的揚析會影響PFBC鍋爐的燃燒效率。給料系統有乾式氣力輸送和水煤漿輸送系統。

乾式系統是將煤和石灰石的混合物先經過管式乾燥器，乾燥到水份小於4%，再經過一級篩分—破碎系統，成品煤進入雙閘門閉鎖料斗，然後用正壓氣力給料系統底筒送入牀內。也可以先破碎然後用氣力提升乾燥管進行乾燥。水煤漿輸送系統是在篩分破碎系統之後將入爐煤與水混合，然後用適當的燃料泵送入爐內。水煤漿輸送的成功與否關鍵在於煤的顆粒分佈，運行過程中必需保證不產生固液分離現象。

PFBC鍋爐牀內排出的灰渣一般高達850℃左右，難以直接輸送，故應先採用灰渣冷卻器將高温渣冷卻至200-300 ℃以下，為機械式或氣力輸送系統提供必要的前提條件。同時，灰渣冷卻裝置的採用還可回收流化牀鍋爐灰渣物理熱，提高鍋爐熱效率，特別是在燃用高灰分劣質燃料時。

Babcock採用水冷螺旋冷渣器把灰渣從850 ℃冷卻到250 ℃，然後進入閉鎖料斗系統減壓到大氣狀態，再用氣力輸送系統送到儲倉。控制水冷螺旋冷渣器的轉速可控制灰渣的排放速率。該型冷渣器其內軸及外套管均有水冷卻，製造工藝要求較高。運行過程中渣粒易卡澀螺旋葉片，葉片磨損嚴重，故該型冷渣器僅適用於燃用低灰分煤、灰渣量較少的PFBC鍋爐。當灰渣量較大時，ABB則採用了風冷式流化牀冷渣器。我國正在建設的15MW PFBC中試電站也確定採用該型式的冷渣器。與之相配套的排渣控制器為非機械控制閥，可保證鍋爐排渣可控，連續穩定，避免集中排渣影響鍋爐運行。這種冷渣器利用流化牀中顆粒流動性好，換熱係數高的特點，可以在較小的牀層體積內冷卻較多的灰渣，結構緊湊，適用於大容量的PFBC鍋爐。當採用分牀結構時，上述優點更為明顯。

從利用煤炭資源的長遠目標看，增壓流化牀燃燒技術進一步發展和研究的目標是繼續提高機組的熱效率，因此，改進和發展PFBC燃燒技術仍具有非常重要的意義 ^[2]  。

1.增壓循環流化牀燃燒技術

芬蘭Ahlstrom公司已在開發增壓循環流化牀燃燒技術(PCFBC)，已建成一個lOMWt的PCFBC試驗枱，將流化速度提高到5m/s ,採用U型回料控制器回送物料，實現煤顆粒的循環燃燒。試驗結果良好，燃燒效率大於99%。其子公司Pyropower準備在美國Iowa動力公司Des Moines能源中心建設70MWe的PCFBC商業示範電站。

2.增壓流化牀煤氣化，頂部燃燒循環

這種系統又稱第二代PFBC。其基本流程是:煤首先在炭化爐內裂解，產生低熱值煤氣和焦炭，後者和另外一些煤進入PFBC爐燃燒，並通以高的過剩空氣，PFBC排出的高温含氧煙氣經除塵後與炭化爐生產出的煤氣再共同進入一個頂置燃燒室燃燒，使進入燃氣輪機的煙温提高到1 200℃左右，從而提高發電效率，預計循環熱效率可達45%。 Foster wheeler Development Co.等公司已開始進行該項技術的實驗室研究。預計在今後十年內第二代PFBC聯合循環電站有可能進入商業示範，燃煤電站的發電效率可進一步提高 ^[3]  。