大型超临界循环流化床锅炉的发展和应用.pdf

第 3 0卷 第4期 2 0 0 8年 4月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y 0 1 3 0 N o 4 Apr 2 0 0 8 专 题 综 述 大型超 临界循环流化床锅炉 的发展和应用 De v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f t h e l a r g e s i z e d c i r c u l a t i o n flu i d i z e d b e d wi t h s u p e r c r i t i c a l p a r a me t e r 杨 强 Y A N G Q i a n g ( 西南电力设计院， 四川 成都6 1 0 0 2 1 ) ( S o u t h w e s t C h i n a E l e c t r i c P o w e r De s i g n I n s t i t u t e ，C h e n g d u 6 1 0 0 2 1，C h i n a ) 摘要 ： 介绍了国 内外大型超临界 循环流化床的发展现状 ， 详 细分析 了东方锅 炉厂针对华电 白马电厂煤质所 做的锅 炉方案 ， 提 出了6 0 0 MW 超 临界循环流化床锅炉研发的关键技 术：经过分析 ， 得 出了超临界循环流化 床燃烧技术将成为我国燃煤电厂重要的洁净煤发电技术的结论： 关键词 ： 超临界 ； 循环流化床 ； 锅炉 中图分类号 ： T K 2 2 9 2 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) 0 4 0 0 1 0 0 3 Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f d e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f t h e l d r g es i z e d c i r c u l a t i o n fl u i d i z e d b e d( C F B ) w i t h s u p e r e r i t i c a l p a r a m e t e r ， a n d d e s c r i b e s t h e b o i l e r s c h e m e d e s i g n e d b y D o n g f a n g B o i l e r Wo r k s b a s e d O Il t h e c o a l wh i c h wi l l b e s u p p l i e d f o r Ba i ma P o we r P l a nt i n d e t a i l Ke y po i n t s o f t e c h n o l o g i e s f o r 6 00 MW s up e r c r i t i c a l CF B b o i l e r a r e p r o p o s e d i n t h e p a p e r Th r o u gh a n a l y s i s，t h e c o n c l u s i o n wh i c h t h e s up e r c r i t i c a l c i r c u l a t i o n f l u i d i z e d b e d( C F B )w i l l b e c o n l e a n i m p o r t a n t t e c h n o l o g y f o r c l e a n c o a l p o w e r g e n e r a t i o n i n C h i n a w a s o b t a i n e d K e y w o r d s ： s u p e r c r i t i e a l ； c i r c u l a t i o n fl u i d i z e d b e d( C F B ) ；b o i l e r 0 引言 常压循环流化床( C F B) 燃烧技术是国际上公认 的商业化程度最好的洁净煤燃烧技术， 已经普遍应 用。但 目前应用的均是高压 、 超高压和亚临界参数 机组 ， 热耗和煤耗的降低受到一定的限制。 我 国电力工业要保持可持续发展 ， 对火 电机组 来说就是要降低热耗、 提高效率 、 降低煤耗， 因此， 提 高单机容量和蒸汽初参数 ， 发展超临界和超超临界 机组成为必然 目前 ， 我国超( 超) 临界 的常规煤粉 锅炉机组大量应用 ， 发展迅速， 因此 ， 循环流化床燃 烧技术与超( 超) 临界技术相结合， 将充分体现低成 本污染控制及高供 电效率 2个优势， 是一种适于在 中国大量推广的高效洁净煤发电技术? 1 国内外大型超临界 C F B锅炉发展概 况 循环流化床及超临界发电技术均是成熟技术 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 1 2 2 二者的结合技术风险不大。随着循环流化床锅炉大 型化的发展和 2 5 0 MW 再热循环流化床锅炉机组的 顺利运行及 3 0 0 MW 等级燃煤循环流化床锅炉的商 业化， 国际上在 2 0世纪末展开了超临界循环流化床 技术的研究。超临界循环流化床技术实现难度低于 超临界煤粉炉， 由于燃烧室内热负荷低， 可以相对简 单的垂直管方案构成燃烧室受热面 ； 低质量流率带 来的低阻力降可使其在低负荷亚临界区具有 自然循 环性 质 。 1 1 国外大型超临界 C F B锅炉发展概况 国际上主要 的 C F B锅炉制造商是 F w 公司和 A L S T O M公司， 这 2家公司很早就把眼光瞄准了大 型超临界 C F B这一领域， 在超临界循环流化床开发 上投入了大量的人力、 物力 、 财力并开发制定了大容 量超临界循环流化床锅炉的设计规范： 目前 ， F w 公司 已中标制造 波兰 L a g i s z a的 4 6 0 MW 超临界蒸汽参数 C F B锅炉 ， 其主要特点是 ： 采 用引进 S I ME N S公司专利的本生直管直流技术 ； 采 用 了8 个方形分离器 ； 在锅炉热负荷较高 区域采用 维普资讯 第4期 杨强： 大型超临界循环流化床锅 炉的发展和应用 了内螺纹管 ； 单炉膛结构。 A L S T O M公司已完成了 6 0 0 M W 超临界 C F B锅 炉的概念设计 ， 其主要特点是 ： “ 裤叉腿 ” 型单炉膛 ； 垂直管型水冷壁 ； 6个高效旋风分离器 ； 6个外置式 热交换器。 1 2 国内大型超临界 C F B锅炉发展概况 哈尔滨锅炉厂 、 东方锅炉厂 、 上海锅炉厂 、 清华 大学 、 西安热工研究 院、 浙江大学 、 中国科 学院等制 造厂家和科研机构都对大容量超 ( 超) 临界 C F B锅 炉基础问题进行 了研究 ， 取得 了丰硕的成果 。同时 ， 基于 3 0 0 MW 等级 C F B锅炉设计制造技术的成功引 进和消化吸收 ， 以及我 国丰富 的 C F B锅炉设 计制 造 、 安装调试和运行经验 ， 国家启动 了自主研发 6 0 0 MW超临界 C F B锅炉的计划 ， 该计划 已进入 国家科 技部 的 8 6 3计划， 建设示范电站 已列入 国家发改委 的相关计划 ， 预计在“ 十一五” 末投运 ， 3大锅炉厂的 初步设计方案于 2 0 0 7年初进行了专家评审。 2 自主研发 的 6 0 0 MW 超 临界 C F B锅炉 3大锅炉厂均已完成 了 6 0 0 MW 超临界 C F B锅 炉的基本方案。以下重点介绍东方锅炉厂针对华电 白马电厂煤质所做 的锅炉方案。 2 1 煤质 选用煤种为无烟煤 ， 其煤质分析见表 1 。 表 1 煤质分析 2 2 锅炉主要技术参数 锅炉主要技术参数见表 2 。 表 2 锅炉 技术参数 2 3 锅 炉 主要结 构特点 ( 1 )裤又腿单炉膛 ， 双布风板 。 ( 2 ) 6 个汽冷旋风分离器， 分别对应 6台外置 式换热器。 ( 3 )炉 内不布置辐射受热面 ， 在外置式换热器 中布置有过热和再热受热面。 ( 4 )再热器温度调节方式为控制外置式换热器 灰 量 。 ( 5 ) 点火方式为床上床下联合点火 。 ( 6 )给煤采用炉侧 回料器给煤 。 ( 7 )采用四分仓回转式空气预热器 。 锅炉结构如图1 所示， 锅炉主要结构参数见表3 。 2 4 锅炉烟风系统 ( 1 )一次风系统。从一次风机出来 的空气分成 2路： 第 1 路， 经暖风器 、 一次风空气预热器加热后 ， 作 为一次燃烧用风和流化风进入炉膛底部的水冷风室 ， 通过布置在布风板上的风帽使床料流化， 并形成向上 通过炉膛的气 一固两相流， 在该回路上布置有床下风 道 点火器 ； 第2 路 ， 未经预热的热一次风作为外置式 维普资讯 1 2 华 电技 术 第 3 O卷 图 1 锅炉结构外观示意图 表 3 锅炉主要结构参数 换热器至炉膛的灰道的输送风。另外 ， 在一次风机出 口至床下点火风道之间， 布置有绕过空气预热器的一 次风快冷风道， 用于停炉时快速冷却炉膛。 ( 2 ) 二次风系统。从二次风机出来 的空气分成 3路 ： 第 l 路 ， 一部分未经预热的冷二次风作为回料 阀上给煤 机密封 用 风 ； 第 2路 ， 经 暖风 器 、 二 次风 空 气预热器加热后的热二 二 次风分 2层 ， 进入炉膛下部 内侧和外侧 ， 作为燃烧及燃烧调整用 风； 第 3路 ， 经 空气预热器的热二次风作 为给煤点吹扫风 ， 防止给 煤堵塞。 ( 3 )高压风 系统。高压风 系统 主要提 供回料 器、 外置床 、 部分灰道、 锥形阀 、 油枪用风 ， 通过调节 挡板保证各支路要求的风量： ( 4 )烟气系统。炉膛中燃烧产生的烟气携带大 量灰粒进入旋风分离器 ， 大部分灰粒被分离出来经 回料器返 凹炉膛 ， 烟气携带少部分细灰经除尘器除 尘， 经引风 机 由烟 囱排 人大气。主要 风机参 数见 表 4 表 4 主要风机参数 2 ， 5 6 0 0 M W 超临界 C F B锅炉研发的关键技术 ( 1 )变负荷过程中热 负荷 的变化规律及其分 布 、 计算方法的研究。 ( 2 )垂直蒸发管在循环流化床燃烧室条件下的 动态 特性 预测 。 ( 3 ) 循环流化床条件下再热器 、 过热器在对流 烟道和换热床受热的热偏差计算： ( 4 )超( 超) 临界循环 流化床锅炉水冷壁的型 式及垂直上升型水冷壁的水动力特性以及传热特性 的设计。 ( 5 ) 二次风穿透及燃烧室宽度设计研究。 ( 6 )变工况水动力学性能计算预测。 3 结束语 C F B锅炉向大容量和超临界参数发展是一种必 然趋势 ， 将成熟的大型 C F B技术与超临界常规煤粉 炉技术相结合 自主研发 6 0 0 MW 的超临界 C F B锅 炉 ， 具有良好的发展前景。我国煤种 中有 1 0 以上 的高硫煤， 采用煤粉炉加烟气脱硫( F G D) 燃用高硫 煤将极大增加 F G D运行成本 ， 国外经验证 明， 采用 循环流化床处理高硫煤在经济上更为合算 ， 因此， 超 临界循环流化床燃烧技术将成为我国燃煤电厂重要 的洁净煤发电技术。 参考文献： 1