多功能蒸汽發生器
蒸汽發生器循環係統在電站應用中的循環係統一般分為自然循環和強迫循環或泵輔助循環，以及在亞臨界和超臨界鍋爐中的直流流動。的
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- 圖27-37各種類型鍋爐的吸熱分布。(改編自Singer，燃燒-化石動力，第4版，燃燒工程公司，康涅狄格州溫莎，1991年)
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- 圖27-38車間組裝的天然氣或石油輻射鍋爐。(Babcock & Wilcox Co.)
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- 如圖。27-39用於煤粉的焊煤輻射鍋爐。(Babcock & Wilcox Co.)
蒸汽水混合物
圖27-40偏離核沸騰(DNB)對管內-金屬溫度．
I管金屬溫度，°C
水
圖27-40偏離核沸騰(DNB)對管金屬溫度的影響。
噓噓
噓噓
圖27-41循環係統:(a)自然循環;(b) pump-assisted循環。
圖27-41循環係統:(a)自然循環;(b) pump-assisted循環。
自然循環鍋爐和泵輔助循環鍋爐的循環係統如圖27-41所示。
鍋爐循環回路中的自然循環隻取決於下料口內流體(水)的平均密度與加熱爐壁內流體(汽-水混合物)的平均密度之差。實際的循環水頭是下降管的總重力水頭和包含加熱管的循環管的下一段的綜合重力水頭之間的差值。循環頭必須平衡整個循環中由於摩擦、衝擊和加速度造成的總損失。
在一條通過係統中，進給單元的給水進入熱量直至其完全轉換為蒸汽。通過水牆管的總質量流量等於給水流動，並且在正常操作期間，總蒸汽流動。隻有蒸汽離開鍋爐，不需要蒸汽鼓。
燃料的選擇對鍋爐的設計和尺寸有很大的影響。由於燃煤鍋爐爐膛內積灰的傳熱阻力，其平均吸收熱流比燃氣或燃油鍋爐低，因此必須提供更大的表麵積。圖27-42所示為相同用途的燃煤鍋爐與燃油鍋爐的尺寸比較。
此外，煤的特性對燃煤鍋爐的設計和運行有重大影響。揮發性物質含量低的煤通常需要較高的點火溫度，揮發性物質含量低於12%至14%的煤可能需要補充燃料來穩定點火。一般來說，美國西部的煤比其他地區的煤反應性更強，因此更容易點燃，但由於含水率高，它們需要更高的空氣溫度來幹燥煤炭，以實現適當的粉碎。灰分極高的煤在點火和穩定方麵也可能存在問題。灰分的組成和灰分的數量對爐膛的尺寸有決定性的影響。因此，需要對煤的特性進行徹底的審查，以確定其對鍋爐設計和運行的影響。
過熱器和再熱器過熱器將產生的蒸汽溫度提高到飽和水平以上。一個重要的功能是盡量減少水分在渦輪的最後階段，以避免葉片侵蝕。然而，隨著蒸發溫度和壓力的不斷增加，達到一個點，可用的過熱溫度不足以防止低壓渦輪級形成過多的水分。這種情況的解決辦法是除去蒸汽，在定壓下再加熱
-
- 如圖。27-42典型500 MWE煤炭和燃油鍋爐尺寸和形狀的比較。（適用於草坪允許，鍋爐燃燒工程原則，學術出版社，1987年。）
%，鍋爐組總蒸汽
45 30 16 10
蒸汽 |
給水 |
|||
鍋爐 |
壓力 |
溫度 |
溫度 |
|
MPa |
Psia. |
K |
的 |
K°F. |
1.4 |
200. |
460 |
369 |
389 241 |
4．1 |
600 |
672. |
750 |
389 241 |
10．3 |
1500 |
783 |
950 |
450 351 |
12.4 |
1800 |
811. |
1000 |
450 351 |
鍋爐，並將其返回汽輪機繼續膨脹到冷凝器的壓力。利用這種改進的朗肯循環的熱力學循環稱為再熱循環。
經濟型器經濟型器通過從排出的煙道氣中提取熱量並將其轉移到FeedWa-Ter，以提高蒸汽發生器，從而在比飽和蒸汽溫度的溫度下進入蒸汽發生器。
工業鍋爐工業鍋爐是蒸汽發生器，其與蒸汽發電廠中的電廠鍋爐提供電力，蒸汽或兩者，與工業廠房相比。公共配置是靜止水管鍋爐，其中一些蒸汽在對流段管庫中產生（也稱為鍋爐堤）。在原始的工業鍋爐中，實際上，幾乎所有的沸騰都發生在該部分，但現在許多工業蒸汽發生器為180,000千克/小時（397,000磅/小時）和更大的容量是輻射鍋爐。鍋爐蒸汽壓力和溫度和給水溫度確定鍋爐堤中吸收的總熱量的一部分。對於典型的燃煤鍋爐，產生約90,000kg / h（198,000磅/小時）：ob体育赛事
%，鍋爐組總蒸汽
45 30 16 10
在較高壓力下操作的厚板增加了鍋爐的成本。因此，在10.7 MPa (1550 psia)以上的壓力下使用鍋爐組吸熱通常是不經濟的。
工業鍋爐的應用範圍很廣，從具有複雜控製係統的大型發電機組，可以最大限度地提高效率，到小型低壓機組的空間或過程加熱，強調簡單和低資本成本。雖然他們平時的主要功能是提供能量以蒸汽的形式,在某些應用程序中,容易蒸發過程目標,例如,化學回收裝置在造紙行業,一氧化碳鍋爐在一個煉油廠,或氣冷平爐爐餘熱鍋爐。工業鍋爐具有多種功能是很常見的。例如，在一個紙漿廠，化學品回收鍋爐用於將黑液轉化為有用的化學物質，並產生工藝蒸汽。在同一家工廠，樹皮燃燒裝置從其他廢棄材料中回收熱量並發電。
工業鍋爐燃燒石油、天然氣、煤和各種產品和/或廢燃料，其中一些列於表27-4和表27-19。天然氣已成為主要的選擇燃料，在各種製造業的工業鍋爐中燃燒的能源約占三分之二(表27-20)。煤炭是第二大最普遍的燃料，占燃燒能源的四分之一。然而，廢燃料的重要性越來越大。
關於工業鍋爐的一個很好的簡要介紹是《燃燒-化石動力》第8章，Singer(編著)，第4版，燃燒工程，溫莎，康涅狄格州，1991年。
設計標準工業鍋爐的設計是針對所涉及的燃料和燃燒係統進行的。一些更重要的設計標準包括:
•熔爐熱釋放速率，W / M3和W / M2有效突出的輻射表麵（BTU / [HFT3]和BTU / FH-FT2]）。
•爐排上的熱量釋放
•通過管組的煙氣速度
•管間距
表27-21給出了這些標準對天然氣、石油和煤炭的典型值或範圍。爐子的釋放速率是重要的，因為它們確定了在安全限製內的最大局部吸收率。它們也對燃燒的完整性有影響，因此對效率和微粒排放也有影響。限製爐排的熱量釋放(在加爐燃燒中)將減少碳損失，控製煙霧，並避免過多的飛灰。
燃氣或燃油工業鍋爐煙氣速度的限製
浪費 |
皰疹。焦每千克* |
甘蔗渣 |
8374 - 11630 |
糠醛殘留 |
11630 - 13956 |
樹皮 |
9304 - 11630 |
一般木材廢料 |
10,467-18,608 |
咖啡渣 |
11397 - 15119 |
螺母外殼 |
16,282-18,608 |
豐富的外殼 |
12,095-15,119 |
玉米 |
18.608 - -19.306 |
廢橡膠 |
26749 - 45822 |
皮革 |
27912 - 45822 |
軟木廢 |
27912 - 30238 |
石蠟 |
39077年 |
透明塑料 |
27,912 |
聚氯乙烯 |
40705年 |
乙烯廢 |
40705年 |
汙泥 |
4652 - 27912 |
紙張浪費 |
13,695-18,608 |
*將每千克的千焦換算成每磅的英製熱量單位，乘以4.299 X 10-1。
*將每千克的千焦換算成每磅的英製熱量單位，乘以4.299 X 10-1。
表27-20行業
鍋爐中的燃料消耗
鍋爐年能耗PJ/a*
表27-20行業
鍋爐年能耗PJ/a*
行業 |
殘油 |
餾分油 |
天然氣 |
煤炭 |
鋁 |
- - - - - - |
- - - - - - |
2 |
- - - - - - |
鋼 |
25 |
- - - - - - |
66 |
25 |
化學物質 |
29 |
6 |
759 |
257. |
森林產品 |
140. |
4 |
381. |
309. |
紡織品 |
12 |
5 |
74 |
32. |
金屬 |
2 |
1 |
39. |
5 |
工業機械＆ |
||||
設備 |
3. |
4 |
115 |
12 |
運輸設備 |
- - - - - - |
2 |
51 |
- - - - - - |
食物 |
25 |
7 |
332 |
151 |
石油煉製 |
35 |
2 |
267. |
3. |
總計 |
27 |
31. |
2086. |
794. |
來源:製造 |
消耗 |
能量，能源信息 |
||
管理，美國能源，1991年。 |
||||
*在可能的精度範圍內，該表的值是 |
||||
單位為1012 Btu/a也可以接受。然而，為了精確轉換， |
||||
必須削減5.2%。 |
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表27-21工業鍋爐典型設計參數 |
||||
熱釋放率， |
||||
爐 |
W / m2 EPRSt * |
|||
天然氣燃氣 |
630,800 |
|||
燃油 |
551900 - 630800 |
|||
煤炭:煤粉 |
220780 - 378480 |
|||
撒布機斯托克 |
252320 - 410020 |
|||
斯托克,燃煤 |
熱釋放率，W / M2 |
|||
連續放電撒布機 |
2050000 - 2207800 |
|||
Dump-grade撒布機 |
1419300 - 1734700 |
|||
吃得太多旅行爐篦 |
1261000 - 1734700 |
|||
煙氣速度:類型 |
單次的 |
困惑 |
||
燃料燃燒 |
鍋爐、m / s |
鍋爐、m / s |
省煤器,m / s |
|
氣體或餾分油 |
30.5 |
30.5 |
30.5 |
|
殘油 |
30.5 |
22.9 |
30.5 |
|
煤炭（不是褐煤） |
||||
低灰分 |
19.8 - -21.3 |
15.2 |
15.2 - -18.3 |
|
高灰分 |
15.2 |
NA { |
12.2 - -15.2 |
|
*將每平方米瓦特換算成每小時英尺英製熱量單位，乘以0.317。
■[有效投影輻射表麵。Inot可用。
*將每平方米瓦特換算成每小時英尺英製熱量單位，乘以0.317。
■[有效投影輻射表麵。Inot可用。
通常是由限製吃水損失的需要來決定的。在燒煤時，設計氣速是為了減少高溫區管柱的結垢堵塞和低溫區管柱的侵蝕。
當燃料是殘留的油或煤時，對流管間距很重要，尤其是具有低灰分或高灰燼汙垢傾向的煤。灰分量和甚至更重要的是，必須為設計指定灰分的特性。
自然循環和對流鍋爐組是基本的設計特點，標準工業鍋爐已經開發，以適應不同的蒸汽，水和燃料的需求的工業市場。
圖27-43顯示了使用火管鍋爐、工業鍋爐、亞臨界壓力和超臨界壓力鍋爐時可用的能量。冷凝損失大大減少，空氣和給水的再生在最先進的中央站鍋爐中變得越來越重要。
鍋爐設計者必須使吸熱麵和熱回收麵達到一定的比例，以最大限度地利用燃料釋放的熱量。水冷壁、過熱器和再熱器暴露於對流和輻射熱，而對流傳熱在空氣預熱器和省煤器中占主導。這些表麵的相對數量隨鍋爐的尺寸和操作條件而變化。
在火管鍋爐中，熱燃燒產物流經浸入鍋爐水中的管道，將熱量傳遞給鍋爐。在水管鍋爐中，燃燒熱傳遞給流經爐壁和鍋爐通道的管道的水。水管鍋爐的更大安全性早已得到承認，除了小型鍋爐外，水管鍋爐已普遍取代火管配置。火管包鍋爐範圍從幾百到18200公斤/小時(40000磅/小時)蒸汽量。火管鍋爐如圖27-44和圖27-45所示。水管包鍋爐範圍從幾百到27萬公斤/小時(60萬磅/小時)蒸汽量。水管組件鍋爐如圖27-46所示。大多數水管鍋爐采用自然循環，並為加壓燃燒而設計。車間組裝或包裝鍋爐的最大優勢是與使用標準設計和部件相關的成本效益。
包裝鍋爐可以與燃料燃燒設備，控製和鍋爐裝飾完全發貨。然而，較大的鍋爐可能需要分批裝運，而容量大於109,000公斤/小時(240,000磅/小時)的車間組裝鍋爐隻能用駁船裝運。ob体育赛事(關於車間組裝鍋爐的更詳細的討論，見Singer, 1991，第8.36-8.42頁。)
流化床鍋爐正如在前麵討論煤燃燒設備時所解釋的，流化床鍋爐的爐膛具有獨特的設計。然而，整個係統主要由適應工藝要求的標準設備項目組成。的
21可用熱量H有用的熱量G）可用於電源G台要求
□凝結損失
□鍋爐損耗N再生^飼料加熱03空氣預熱器
圖27-43各種鍋爐的桑基圖:(a)火管鍋爐;(b)工業鍋爐;(c) subcritical-pressure鍋爐;(d)超臨界壓力鍋爐。
圖27-43各種鍋爐的桑基圖:(a)火管鍋爐;(b)工業鍋爐;(c) subcritical-pressure鍋爐;(d)超臨界壓力鍋爐。
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- 圖27-44四通裝爐式火管鍋爐。圈出的數字表示通過。（來自Cleaver Brooks，Inc。從燃氣工程師的手冊轉載，工業出版社，紐約，1965年，允許。）
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- 如圖。27-45通過煙管鍋爐通過煙道氣的四次通過的每個位置和相對尺寸。（來自Cleaver Brooks，Inc。從燃氣工程師的手冊轉載，工業出版社，紐約，1965年，允許。）
用於煤和吸附劑的製備和飼養，灰燼去除和灰分處理的係統與PC鍋爐廠中的灰燼和灰分處理非常相似，主要差異是所用材料的頂部尺寸更大。水壁鍋爐外殼和對流通過管道也類似於PC鍋爐中的設計。床上的傳熱表麵與對流通管堤類似地布置，但是鼓泡作用使它們受到更高力的影響，並且必須對合適的支撐結構的設計進行特殊考慮。流化床植物包括顆粒狀去除設備，例如旋風，多板，巴布屋和靜電除塵器，均類似於其他固體處理過程植物中的設計。
鼓泡AFBCS的鼓泡AFBC的簡化示意圖如圖27-47所示。一個演示工廠產生160 MWE，帶有1.49 mWE / M2（1 MWE / 16 FT2）的電力生產強度*，於1988年開始運行。運行也是一個350 MWE的單位，采用許多相同的設計功能。
雖然可以在床上添加25毫米(1英寸)的亞煙煤，具有良好的熱性能和環境性能，但床下必須添加較少的活性煙煤。這要求煤被幹燥和粉碎到最大尺寸3毫米(f英寸)。鎖定料鬥給料機運行在約0.15 MPa (21 psia)，需要克服ob体育赛事跨越床層和沿輸送線的聯合壓力降。吸附劑需要一個單獨的鎖定料鬥係統，頂部尺寸也為3毫米(f英寸)，但它是通過相同的輸送線引入鍋爐。混合液通過T型噴嘴進入床層，每2平方米(22英尺2英寸)的床層麵積有一個噴嘴，噴嘴將流體分開，並將其水平分布在管柱下方。分布板和床內管組底部之間約有0.45米(18英寸)，以防止空氣和固體飼料流的射流衝擊損壞管，並允許維修。管庫本身的高度約為0.45米，需要0.9米(36英寸)的正常床層深度來完全浸泡所有的管。
*生產功率強度是指鍋爐在給定標高的床平麵截麵上單位麵積所產生的功率。
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- 圖27-46車間組裝的d型水管鍋爐。(燃燒工程有限公司)
對流通道將煙道氣冷卻，夾帶顆粒物質，約1145k（1600°F）至低於645k（700°F）。ob体育赛事對於燃燒溫度為1115 k（1550°F）的瀝青煤，循環比為2.5（煤炭循環速率的質量率）將燃燒效率提高到80％以上的燃燒效率超過90％，而無需再循環。對於含有3％硫的煙煤，用石灰石以鈣 - 硫（Ca / S）摩爾比為2.3的吸附劑，循環比為2.5的吸附劑，實現了90％的硫捕獲。當沒有回收時，需要3.4的CA / S摩爾比。再生材料還通過T噴嘴進入床，每7平方米（72英尺）的床地板區域。一種從多板分配到飼料管線並克服的方法
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- 圖27-47鼓泡式AFBC的簡化流程圖(帶底床進料係統)。
後壓是必需的。在160mWE單元上，通過J閥克服背壓。
燃燒氣體中NOx的典型含量約為107 mg/MJ (0.25 lb/106 Btu)， CO的含量往往較高(接近86 mg/MJ [0.20 lb/106 Btu])。隻有一種設計使用了二次風，這將NOX降低到86 mg/MJ, CO降低到43 mg/MJ (0.10 lb/106 Btu)。ob体育赛事選擇性非催化還原(SNCR)還原NOX的方法尚未在鼓泡式AFBC中進行測試，但如果沒有二次風的輔助，可能很難將氨充分分布在幹舷上，以達到預期的效果。
大約85％的熱量在床上釋放到床上的其他15％。典型的熱通量數據在表27-22中表示為1115k（1550°F）的平均床溫度。
床上的傳熱速率隨平均床粒徑而降低。由於沒有準確的方法來預測這種粒徑，即使原料的那種是已知的，也存在設計不確定性Vis-is-Vis傳熱係數。如果在鍋爐在操作之後必須製造熱交換器區域調節，則表麵比添加更容易移除表麵。因此，合理的設計策略是使用在實踐中經曆的範圍的下部的總係數。然後，如果發現實際係數高於設計值，則保持設計蒸汽速率所需的床溫將低於指定。如果下床溫度不利地影響工藝性能和鍋爐效率，則可能需要去除表麵積。
吸熱分裂，% |
熱流密度，kW/m2 (Btu/h-ft2) |
|
床上油管 |
||
蒸發器 |
25 |
147（46,500） |
超級鞋子 |
15 |
112（35,500） |
牆 |
5 |
134 (42500) |
幹舷水牆 |
10 |
44 (14000) |
對流傳遞 |
||
過熱器 |
20. |
15（4,750） |
回熱器 |
15 |
22日(6850) |
省煤器 |
10 |
6.5 (2050) |
平均床層粒度(因此，床內傳熱係數)可能因外部原因而變化，如原料供應的變化或破碎機性能的惡化。在決定是否重新露麵之前，應該考慮這種潛在的變異來源。
循環AFBCS現在比冒泡版更廣泛地廣泛使用。具有外部熱交換器的設計的簡化示意圖是圖27-48的設計。110 MWE的演示工廠具有1 MWE / M2（1 MWE / 11 FT2）的電力產生強度，比可比較的鼓泡單位大的近50％。現在處於250 MWE的循環AFBC單元現在正在使用和更大的單位。
循環的afbc處理煙煤和次煙煤同樣好，它們的選煤和給煤係統比那些鼓泡版本的要簡單得多。煤在不幹燥的情況下被粉碎到頂部12mm (a in)，然後通過重力進入鍋爐的耐火材料內襯的下部。進料點靠近壓力平衡點，因此幾乎沒有反壓力;這大大降低了密封要求。此外，有時也可將煤引入旋風回灰管道。為了在110-MWe裝置中實現均勻的進料分配，至少需要四個進煤點，相當於每30平方米(300英尺2英寸)幹舷截麵一個進煤點。高湍流度和無床內油管便於煤充分混合通過燃燒室。該吸附劑的頂部尺寸為1毫米(0.04英寸)，並幹燥，以便氣動輸送到燃燒室。經驗表明，110-MWe裝置至少需要8個吸附劑進料點(每15平方米[150平方英尺]的幹舷橫截麵)才能達到令人滿意的性能。負荷控製主要是通過減少給煤量，相應減少空氣流量來降低燃燒室溫度來實現的。
幾乎所有離開鍋爐的顆粒物都被旋風分離器收集並回收到機組的底部。旋風分離器的數量因設計理念的不同而不同，但每個旋風分離器可以提供40 - 60mwe的發電能力(在110 MWe的情況下，每60平方米(600平方英尺)的幹舷橫截麵一個回收點)。收集的顆粒物在反壓力0.02 MPa (3 psi)下通過j型閥返回。循環比可高達40:1，對應較長的平均顆粒停留時間，說明循環裝置的高性能。對於含3%硫的煙煤，使用石灰石吸附劑，燃燒溫度為1115 K(1550°F)，燃燒效率為99.0%，當Ca/S摩爾比為2.2時，可獲得90%的留硫率。在此溫度下，NO%值通常為86 mg/MJ (0.20 lb/MBtu)，但通過二次風注氨可以將其降低到43 mg/MJ (0.1 lb/MBtu)以下。相應的CO水平約為43 mg/MJ。ob体育赛事
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- 如圖。27-48簡化流動圖，用於循環AFBC（帶外部熱交換器）。
鼓泡PFBC如AFBC，鼓泡PFBC提供了在沒有後端插入控製設備的情況下實現低SO2和NOx排放的能力。它還提供了AFBC沒有的優勢。加壓運行導致鍋爐更緊湊，減少資本成本。通過燃氣渦輪發電機擴展加壓煙氣，與汽輪機發生器組合，增加循環效率，並將功率輸出增加到25％。較低的資本成本和更高的效率導致較低的電力成本。
PFBC鍋爐在外觀上與AFBC鍋爐相似。燃燒室由水冷壁管組成，其中包含高溫環境，但整個組件放置在一個壓力容器內。不像AFBC單元，沒有對流通過，因為煙道氣溫度必須保持在鍋爐溫度，以最大限度地能源回收膨脹渦輪機。汽輪機後設有省煤器，用於餘熱回收。圖27-49給出了一個簡化的原理圖。一個80兆瓦的示範工廠，運行在1.2 MPa (180 psia)，在1989年開始運行，電力生產強度為3兆瓦/平方米(1兆瓦/3.5平方英尺)。到1996年，已經建造了5個這種規模的機組，計劃在1998年開始運行一個320兆瓦的機組。
鍋爐、一次和二次煙氣旋風分離器以及灰冷卻回路都安裝在一個壓力容器內，工作壓力高達1.7 MPa (240 psia)。在操作溫度下儲存床層材料的容器也被密封。通過允許床層水平迅速升高或降低，從而覆蓋或暴露床內傳熱表麵，調節蒸汽生產和燃氣輪機進口溫度，從而促進負荷控製。在部分負荷下，降低床層和煙氣溫度會使燃燒性能有所降低。在離開去除99%以上顆粒物的旋風後，煙氣通過同軸管道的中心進入燃氣輪機。一種定製設計的變速燃氣輪機是用來容忍低水平的細微殘留顆粒物。壓縮空氣通過同軸管的環形部分輸送到壓力容器。這消除了對耐火材料內襯管道的需要，並排除了耐火材料通過燃氣輪機並損壞它的可能性。在將煙氣排放到大氣中之前，使用袋式除塵器去除最終的顆粒物。
煤是一個含有25 wt %水的膏體，吸附劑是由一個鎖料鬥係統與氣力輸送幹燥。每個原料的最大尺寸是3毫米(f英寸)。隨著煙氣質量流量的增加，燃氣輪機功率的增加補償了漿料水蒸發的潛熱損失。對於80mwe裝置，有6個煤給料點(每4.5平方米[48平方英尺])和4個吸附劑給料點(每6.7平方米[72平方英尺])，都沿著一麵牆進入管庫下方。深度為
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- 圖27-49 PFBC起泡簡化流程圖。
ob体育赛事大約3.7米(12英尺)，管組大約3米(10英尺)高。與鼓泡式AFBC裝置的不足0.5 s相比，深層的床內氣體停留時間增加到4 s左右。對於含硫量為3%的煙煤，使用石灰石吸附劑，燃燒溫度為1115 K(1550°F)，這種停留時間可以在不循環的情況下實現99%以上的燃燒效率，在Ca/S摩爾比為1.9的情況下實現90%的硫捕獲。SNCR可使NO*值從約10ob体育赛事7 mg/MJ (0.25 lb/106 Btu)降至21 mg/MJ (0.05 lb/106 Btu)。雖然其固有的NO*水平與鼓泡AFBC裝置的水平相似，但CO水平要低得多，可達到13 mg/MJ (0.03 lb/106 Btu)。
在床上釋放超過98％的熱量。對於類似平均床溫度和平均床粒度，升高的操作壓力導致床上管的熱通量通常比在鼓泡AFBC單元中大的15至20％。
自20世紀80年代後期以來，循環PFBC循環PFBC技術已在發展中尚未開發，並且仍處於先導階段。圖2中示出了沒有外部熱交換器的設計的簡化示意圖。27-50。計劃作為美國能源清潔煤技術方案的一部分，計劃80兆瓦的示範工廠;操作可能是1999年的。
與起泡的pfbc相比，這些鍋爐在類似的壓力下工作，但在更高的流化速度。因此，設計更加緊湊，預計生產功率強度為10 MWe/m2 (1 MWe/ft2)，是氣泡設計的三倍以上。更緊湊意味著壓力容器的直徑更小，工廠設計適應更模塊化的建築和更多的車間組裝，相應的資本成本更低。因為鍋爐是較小的，更好的分配煤和吸附劑可以實現更少的進料噴嘴。由於不需要維持床層，可以使用更好的吸附劑，使其得到更充分的利用。負載控製是通過減少空氣流量來實現的，同時保持燃燒溫度基本恒定。這在負載範圍內保持了高燃燒和固硫性能，並消除了床儲存容器的需要。需要更少的旋風分離器(每80 MWe一個)，而且由於收集的灰被回收，沒有灰冷卻器。本設計采用高溫高壓(HTHP)過濾對煙氣進入燃氣輪機前進行清洗。這種幾乎沒有顆粒的氣體可以使用傳統的燃氣輪機，增加了可選的材料，同時也消除了後端袋式設備的需要。
對於含硫量為3%的煙煤，加入石灰石吸附劑，燃燒溫度為1115 K(1550°F)
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- 圖27-50循環PFBC的簡化流程圖。
在Ca/S摩爾比為1.15的條件下，硫捕集率可達90%以上。吸附劑需求量的減少，減少了排灰量。NO*值約為86 mg/MJ (0.20 lb/106 Btu)， SNCR反應可降低到21 mg/MJ (0.05 lb/106 Btu)。與起泡的PFBC裝置一樣，其固有的NO*水平與循環的AFBC裝置相似，但CO水平要低得多，達到了13 mg/MJ (0.03 lb/ 106 Btu)。目前沒有關於壁麵的熱流數據。
如果所有這些工藝和經濟優勢得到實現，電力成本將會降低，使循環全氟化碳(PFBC)成為極具吸引力的燃煤發電選擇。
先進的PFBC循環流化床燃燒技術的最新開發是先進的PFBC的概念，產生燃料氣體以供給高溫燃氣輪機。采用最先進的起泡或循環PFBC鍋爐的電流聯合循環廠的效率限製在約42％（HHV基礎），因為最大允許燃燒氣體溫度（因此，燃氣輪機的入口溫度）是1145ob体育赛事K（1600°F）。在更高的床溫度下，燃燒器原料可以釋放堿金屬蒸汽，這可以導致燃氣輪機葉片的汙垢和腐蝕。此外，增加了床灰分凝聚的威脅。
所提出的先進的PFBC循環將通過燃燒通過熱解產生的煤飼料產生的燃料氣體，允許超過1535 k（2300°F）的渦輪機入口氣體溫度。因為渦輪機燃料氣體必須自由實際上是顆粒狀的，所以它在燃燒前通過HTHP過濾器。來自熱解器的炭殘餘物可以在循環的AFBC或PFBC中燃燒，以產生功率或加熱的蒸汽。先進的PFBC植物中可獲得的效率可能高達50％（HHV）。
這項技術仍處於早期試點階段，在1990年代初進行了第一次測試;因此，沒有足夠的數據與其他PFBC技術進行有意義的比較。然而，它被認為可能是最經濟的全氟化碳燃燒技術，開發工作正在繼續，目標是設計一個示範工廠。
任何FBC電廠的資本投資取決於幾個因素，包括資本成本、單位規模、地理位置和煤炭類型。電力資源研究所完成了幾個經濟評價和項目，1994年為威斯康辛州基諾沙燃燒含4%硫的伊利諾斯州6號煙煤的發電廠進行了下列費用的評估和項目:200兆瓦循環AFBC，每千瓦$1520;350 mwe發泡PFBC， $1220/kW;350兆瓦循環PFBC, 1040美元/千瓦;320兆瓦先進PFBC, 1110美元/千瓦。先進的PFBC具有最大的降低成本潛力，資本投資可以降低到1000美元/千瓦以下。
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ottavia11年前
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