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摘 要：随着我国社会经济的高速发展，能源危机是我国目前需要解决的问题之一。大型锅炉设备具有高耗能的特点，因此对大型锅炉设备燃烧系统中的节能研究就显得尤为必要。本文主要分析了为什么锅炉燃烧系统能耗较大，并且主要论述了循环流化床在锅炉燃烧系统中降耗节能的原理。
关键词：锅炉设备 循环流化床 节能
目前我国的锅炉燃烧率平均只达到65%左右，而要消耗掉全国产煤总量的40%，对资源的损耗十分严重，因此要对大型锅炉设备进行改进，提高其燃烧效率，响应国家对能源节能减排的号召。
一、我国传统锅炉燃烧效率较低的原因
虽然我国传统的大型锅炉设计已经被广泛的采取应用，但没有针对节能减排进行设计改进，能耗主要表现在大型锅炉设备的燃烧系统设计中，目前一般使用较多的为链条炉排锅炉，其燃烧效率较低，主要原因如下：
1.链条锅炉传统的层燃方式的缺陷
1.1上部煤层燃烧后形成灰渣层，覆盖在未充分燃烧的煤层上部，随着燃烧过程所积灰渣加厚，就造成底部煤层辐射热量不足，并且又增加风阻，使未燃烧的下部煤层不能充分燃烧。
1.2单煤闸板给煤的局限性，燃煤厚度在横断面上的布煤只能是一致的，不可随意局部调整，但锅炉的鼓风风压在横断面上却不可能完全一致，使燃煤燃烧速度不一致，往往在炉膛尾部形成“V”形或“W”形燃烧即断火不整齐。以至于锅炉出力低、煤燃烧不尽、灰渣含碳量高，浪费能源。
1.3在燃烧低热值煤或低挥发份煤炭时，因传统分层给煤布煤方式是块煤居底部，小颗粒煤及末煤在上部，底部块煤在风室低温助燃风作用下，达不到燃烧温度，在炉排底部产生一层不燃烧或燃烧不透的块煤层，排入灰渣除渣带，通常称炉排跑黑或跑红火，造成能源浪费。
2.煤质多变，煤块的着火过程推迟
长期以来，中国工业锅炉用煤普遍达不到设计用煤标准，且采用没有经过粒度分级和洗选的原煤，再加上链条炉排“单面着火”这一不利燃烧特点，使其在实际运行中，煤层无法及时与稳定的着火，这势必影响到下一步煤层的充分燃烧。
3.沿炉排长度和宽度方向配风不均匀
因为原煤粒度不均匀，所以煤层通风阻力沿炉排长宽方向不均匀，造成送风量也很不均匀，部分空气就会过剩，而另外一部分则缺乏燃烧所需要的空气，燃烧就不稳定，就比较容易出现火口、飞灰及煤量增大等不良状况，最终增大各项热损失。
二、循环流化床锅炉的结构特点和优点
1.循环流化床锅炉的结构特点
循环流化床锅炉不同于传统的链条锅炉，其是在鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉，但是也有一定的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环床锅炉，其主要采用的是自然循环的方式，整体上分为前部燃烧室和后部竖井。前部燃烧室是悬吊结构，四周有膜式水冷壁。 燃烧室内部自上而下结构依次为蒸发管、悬浮段、浓相床和风室。 后部竖井是支撑结构，由省煤器、过热器和管式空气预热器构成。 前部燃烧室与后部竖井之间由立式旋风分离器连接，分离器下部与灰冷却器和回送装置相连接。前部燃烧室及立式旋风分离器内部都设有防磨内衬。前部燃烧室用敖管做炉墙，外部装有金属护板，后部竖井采用轻型炉墙，由钢柱支撑锅炉全部质量。结构原理如下图1所示：
2.循环流化床锅炉的优点
2.1燃料适应性广，这是循环流化床锅炉的重要优点
循环流化床锅炉既可燃烧优质煤，也可燃烧劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤矸石、煤泥，以及油页岩、泥煤、炉渣、树皮、垃圾等。他的这一优点，对充分利用劣质燃料具有总大意义。
2.2燃烧效率高
国外循环流化床锅炉的燃烧效率一般髙达99%，而我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率也达到95%-99%。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃烧尽率高。运行锅炉的实例数据表明，该型锅炉的炉渣可燃物图仅有1%-2%，燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉炉相当，燃烧劣质煤是，循环流化床锅炉的燃烧率比煤粉炉约高5%。
2.3燃烧污染排放量低
主要是循环流化床锅炉的脱硫性，在循环流化床内直接加入石灰石，白云石等脱硫剂，可以脱去燃料燃烧生成的SO2。根据燃料中所含的硫量大小确定加入脱硫剂量，可达到90%的脱硫效率，大大减少了废弃排放量。
2.4氮氧化物排放量较低
因为循环硫化的整个过程是低温燃烧，所以空气中的氮不会直接转化为氮氧化物，并且还因为分段燃烧的原因，也在一定程度上抑制了燃料中氮的转化，而且还可以使已经生成了的部分氮氧化物得到还原。在长期实践中统计，循环流化床锅炉的氮氧化物的排放范围是 40～120mg/MJ 或 50～150ppm， 烟气中氮含量小于 100～200ppm。
2.5燃烧强度高，炉膛截面积小
炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.5～4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下循环流化床锅炉需要的炉膛截面积只有鼓泡流化床锅炉的1/2或1/3。
2.6负荷调节范围大，负荷调节快
一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节范围可以达到25%-100%。
2.7能够实现炉渣和飞灰的综合利用
因为循环流化床属于低温烧透，其炉膛内可以提供良好的燃尽条件，从而使炉渣和飞灰的含碳量降低，并且也有利于炉渣中稀有金属的提取。此外，燃尽剩下的灰渣还可以作为水泥掺和料或做建筑材料。
2.8燃料预处理系统相对简单
循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。
2.9给煤点少
循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。
三、结语
在当前经济不断发展的同时，我们必须考虑到资源的可持续利用问题，并且要提高到战略的角度，节约资源，最大限度的发挥资源的利用效率，实现资源的优化配置和利用，这具有重要的现实意义。
关键词：锅炉设备 循环流化床 节能
目前我国的锅炉燃烧率平均只达到65%左右，而要消耗掉全国产煤总量的40%，对资源的损耗十分严重，因此要对大型锅炉设备进行改进，提高其燃烧效率，响应国家对能源节能减排的号召。
一、我国传统锅炉燃烧效率较低的原因
虽然我国传统的大型锅炉设计已经被广泛的采取应用，但没有针对节能减排进行设计改进，能耗主要表现在大型锅炉设备的燃烧系统设计中，目前一般使用较多的为链条炉排锅炉，其燃烧效率较低，主要原因如下：
1.链条锅炉传统的层燃方式的缺陷
1.1上部煤层燃烧后形成灰渣层，覆盖在未充分燃烧的煤层上部，随着燃烧过程所积灰渣加厚，就造成底部煤层辐射热量不足，并且又增加风阻，使未燃烧的下部煤层不能充分燃烧。
1.2单煤闸板给煤的局限性，燃煤厚度在横断面上的布煤只能是一致的，不可随意局部调整，但锅炉的鼓风风压在横断面上却不可能完全一致，使燃煤燃烧速度不一致，往往在炉膛尾部形成“V”形或“W”形燃烧即断火不整齐。以至于锅炉出力低、煤燃烧不尽、灰渣含碳量高，浪费能源。
1.3在燃烧低热值煤或低挥发份煤炭时，因传统分层给煤布煤方式是块煤居底部，小颗粒煤及末煤在上部，底部块煤在风室低温助燃风作用下，达不到燃烧温度，在炉排底部产生一层不燃烧或燃烧不透的块煤层，排入灰渣除渣带，通常称炉排跑黑或跑红火，造成能源浪费。
2.煤质多变，煤块的着火过程推迟
长期以来，中国工业锅炉用煤普遍达不到设计用煤标准，且采用没有经过粒度分级和洗选的原煤，再加上链条炉排“单面着火”这一不利燃烧特点，使其在实际运行中，煤层无法及时与稳定的着火，这势必影响到下一步煤层的充分燃烧。
3.沿炉排长度和宽度方向配风不均匀
因为原煤粒度不均匀，所以煤层通风阻力沿炉排长宽方向不均匀，造成送风量也很不均匀，部分空气就会过剩，而另外一部分则缺乏燃烧所需要的空气，燃烧就不稳定，就比较容易出现火口、飞灰及煤量增大等不良状况，最终增大各项热损失。
二、循环流化床锅炉的结构特点和优点
1.循环流化床锅炉的结构特点
循环流化床锅炉不同于传统的链条锅炉，其是在鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉，但是也有一定的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环床锅炉，其主要采用的是自然循环的方式，整体上分为前部燃烧室和后部竖井。前部燃烧室是悬吊结构，四周有膜式水冷壁。 燃烧室内部自上而下结构依次为蒸发管、悬浮段、浓相床和风室。 后部竖井是支撑结构，由省煤器、过热器和管式空气预热器构成。 前部燃烧室与后部竖井之间由立式旋风分离器连接，分离器下部与灰冷却器和回送装置相连接。前部燃烧室及立式旋风分离器内部都设有防磨内衬。前部燃烧室用敖管做炉墙，外部装有金属护板，后部竖井采用轻型炉墙，由钢柱支撑锅炉全部质量。结构原理如下图1所示：
2.循环流化床锅炉的优点
2.1燃料适应性广，这是循环流化床锅炉的重要优点
循环流化床锅炉既可燃烧优质煤，也可燃烧劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤矸石、煤泥，以及油页岩、泥煤、炉渣、树皮、垃圾等。他的这一优点，对充分利用劣质燃料具有总大意义。
2.2燃烧效率高
国外循环流化床锅炉的燃烧效率一般髙达99%，而我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率也达到95%-99%。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃烧尽率高。运行锅炉的实例数据表明，该型锅炉的炉渣可燃物图仅有1%-2%，燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉炉相当，燃烧劣质煤是，循环流化床锅炉的燃烧率比煤粉炉约高5%。
2.3燃烧污染排放量低
主要是循环流化床锅炉的脱硫性，在循环流化床内直接加入石灰石，白云石等脱硫剂，可以脱去燃料燃烧生成的SO2。根据燃料中所含的硫量大小确定加入脱硫剂量，可达到90%的脱硫效率，大大减少了废弃排放量。
2.4氮氧化物排放量较低
因为循环硫化的整个过程是低温燃烧，所以空气中的氮不会直接转化为氮氧化物，并且还因为分段燃烧的原因，也在一定程度上抑制了燃料中氮的转化，而且还可以使已经生成了的部分氮氧化物得到还原。在长期实践中统计，循环流化床锅炉的氮氧化物的排放范围是 40～120mg/MJ 或 50～150ppm， 烟气中氮含量小于 100～200ppm。
2.5燃烧强度高，炉膛截面积小
炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.5～4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下循环流化床锅炉需要的炉膛截面积只有鼓泡流化床锅炉的1/2或1/3。
2.6负荷调节范围大，负荷调节快
一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节范围可以达到25%-100%。
2.7能够实现炉渣和飞灰的综合利用
因为循环流化床属于低温烧透，其炉膛内可以提供良好的燃尽条件，从而使炉渣和飞灰的含碳量降低，并且也有利于炉渣中稀有金属的提取。此外，燃尽剩下的灰渣还可以作为水泥掺和料或做建筑材料。
2.8燃料预处理系统相对简单
循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。
2.9给煤点少
循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。
三、结语
在当前经济不断发展的同时，我们必须考虑到资源的可持续利用问题，并且要提高到战略的角度，节约资源，最大限度的发挥资源的利用效率，实现资源的优化配置和利用，这具有重要的现实意义。