循环流化床锅炉的发展.doc

循环流化床锅炉的发展4 中国大型循环流化床锅炉的发展中国是一个能源生产与消耗大国，能源的75来自于煤炭。煤炭燃烧产生了动力，促进了国民经济的发展，但也带来了对大气环境的污染。循环流化床燃烧技术是一种高性能、低污染、低成本的燃烧技术，与加压流化床燃烧联合循环发电，整体煤气化联合循环发电和有烟气脱硫的常规煤粉燃烧技术相比，它有极大的竞争优势。理所当然的，循环流化床燃烧技术在大型锅炉上的应用与发展在中国受到了高度重视，近几年来在中国得到了快速的发展。至2002年中国三大锅炉厂运行、安装和制造中的50MW至135MW大型循环流化床锅炉已达117台。至2003年济南锅炉厂50MW以上的大型循环流化床锅炉达80余台。中国大型循环流化床锅炉总台数和总蒸发量成为世界上第一。 中国大型循环流化床锅炉的发展走两条腿走路的方针。一是在引进消化、吸收国外先进技术的基础上开发大型循环流化床锅炉；二是有关高校与研究院与锅炉厂合作自主开发具有中国特色和自己专利技术的大型循环流化床锅炉。 下面介绍引进和自主开发大型循环流化床锅炉炉型及在有关锅炉厂的发展历程。 41 大型循环流化床锅炉在哈尔滨锅炉厂有限责任公司的发展 哈尔滨锅炉厂有限责任公司(哈锅)于1992年与大连化学工业公司一起引进美国原Pyropower公司Pyroflow型220th高压循环流化床锅炉技术，哈锅分包了锅炉本体有关部件的生产制造。首台220th循环流化床锅炉于1995年11月在大连化学工业公司投入运行。 1999年7月哈锅引进了GECAlstom公司220-410th(含中间再过热)循环流化床锅炉技术”。在吸收、消化引进技术的基础上，优化设计，开发了410th、420th、440th、465 th和480th高压和超高压(中间再过热)循环流化床锅炉。440th配135MW中间再热式CFB锅炉结构特点：燃烧室膜式水冷壁结构，燃烧室内布置双面水冷壁，上部布置有屏式二级过热器和 末级再热器；水冷布风装置，钟罩式风帽；耐火砖内砌的两个高温旋风筒分离器布置在燃烧室与尾部烟道之间；返料器为流化密封形式；尾部烟道内布置三级、一级过热器、低温再热器、省煤器和空气预热器；省煤器以上的尾部烟道采用包墙过热器膜式壁结构。首台440th超高压带中间再过热的循环流化床锅炉已于2003年2月在新乡火电厂投入运行。至2002年哈尔滨锅炉厂已有57台大型(50MW135MW)循环流化床锅炉的生产业绩，成为我国生产单机容量最大、锅炉台数最多的厂家。 42 大型循环流化床锅炉在东方锅炉股份有限公司(东锅)的发展 1992年东锅参加了四川内江高坝电厂从原奥斯龙公司引进410 thPyroflow型高压循环流化床锅炉的吸收消化，并分包了锅炉本体相关部件的生产制造。该锅炉烧高硫煤，于1996年4月并网发电。 1994年东锅与美国F&W公司签订了“大型循环流化床锅炉许可证技术”转让合同。在消化、吸收国外技术的基础上制造了220th、410th、440th、450th高压循环流化床锅炉和460th超高压、中间再过热循环流化床锅炉。首台220th高压循环流化床锅炉于1997年5月在宁波中华纸业有限公司投入运行，设计煤种为大同烟煤，锅炉热效率达917。接着得到了410th、450th高压循环流化床锅炉7台供货合同。2001年又接到了徐州大屯440th、山东华盛460th、河南神火义马440th等6台超高压、中间再过热循环流化床锅炉的供货合同。河南神火440th循环流化床锅炉即将点火试运行。 东锅CFB锅炉的炉型结构特点： 全膜式水冷壁炉膛，炉膛内布置有翼形过热器屏和水冷分隔屏； F&W的汽冷旋风筒分离器； 水冷风室和r型导向风帽； J型返料阀； 选择性流化床冷渣器。 至2002年东锅已有13台大型循环流化床锅炉的生产业绩。 43 大型循环流化床锅炉在上海锅炉厂股份有限公司(上锅)的发展 为了加速大型循环流化床锅炉的发展，上锅与Alstom公司于2001年8月签订了“FlextechCFB锅炉技术转让合同”。在消化引进的基础上已生产了21台高压和超高压、中间再过热的CFB锅炉。首台465th装在山东里彦电厂的循环流化床锅炉于2003年投运。原美国ABBCECFB锅炉炉型有带Flextech外部流化床热交换器和不带外部流化床热交换器的两种不同炉型，根据锅炉容量的大小和对炉温、过热、再热蒸汽温度的控制要求选用。 上锅CFB锅炉结构特点： 燃烧室为膜式水冷壁结构，无外部流化床热交换器，燃烧室上部布置有屏式受热面； 带Flextech型外部流化床热交换器的锅炉，热交换器内布置有蒸发受热面，过热器器和再热器受热面； 水冷布风装置，风帽为大口径T型风帽； 采用绝热式上排气旋风筒分离器；采用自平衡U型返料阀；采用密封性能好的再生式空气预热器；对低灰份煤采用水冷螺旋铰龙冷渣器，对高灰份煤采用风水冷流化床选择性冷渣 44有中国专利技术的大型循环流化床锅炉的发展 自20世纪80年代以来，中国高校、研究院与有关锅炉厂合作在国家计委的支持下一直在开发具有中国特色的循环流化床锅炉。早期开发的锅炉为了结构紧凑多采用不同形式的惯性分离器平面流分离器、两级百叶窗分离器。由于分离器效率低，大多数流化床锅炉达不到设计蒸发量，飞灰含碳量高和对流受热面磨损严重，导致锅炉效率低、运行维修费用高。目前，这些早期35th口75th的循环流化床锅炉都在利用新的分离技术进行改造，以克服固有的上述缺点。在发展过程中产生了两种循环流化床锅炉炉型：一是采用下排气旋风分离器专利技术的循环流化床锅炉；另一种是采用具有加速段的方形上排气水冷分离器专利技术的循环流化床锅炉。这两种炉型的分离器具有明显的特色。以下将分别介绍这两种炉型的结构特点。 下排气中温旋风筒分离器循环流化床锅炉(见图1)，由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室与武汉天元锅炉有限责任公司共同开发，现已有35th、75 th、130th的锅炉70余台投入运行，该技术已转让给北京巴威锅炉公司。该炉型结构特点如下：下排气旋风筒分离器布置在水平烟道与尾部烟道相联的换向室，与锅炉整装为一 体，使锅炉结构紧凑、占地面积小。锅炉呈典型的“n”型布置。该锅炉无论对新设 计锅炉和改造旧锅炉成循环流化床锅炉都是十分适宜的；分离器分离效率与上排气旋风分离器相当，但阻力比前者小；采用一级飞灰分离循环燃烧技术，有大型化的优势。世界循环流化床锅炉之父瑞士 苏黎世技术大学Reh教授评价“采用下排气旋风筒分离器，锅炉紧凑，占地面积小，是它的最大特点。如果分离器能与锅炉受热面整装，大型化优势更好。”方形水冷旋风分离器循环流化床锅炉(见图2)，由清华大学与四J锅炉厂联合开发。图2 75th异型水冷分离器循环流化床锅炉从图2可以看到其结构特点如下： 方形水冷旋风分离器与锅炉受热面整装为一体，膨胀性能好； 锅炉为三排柱支吊结构，十分紧凑； 分离器分离效率、阻力与常规上排气旋风筒分离器相当； 飞灰一级分离循环燃烧，有大型化的优势。 首台220th方形水冷分离器循环流化床锅炉于2001年12月在山东威海热电厂投入运行，至2002年75th、i30th、220th容量的锅炉已有67台业绩。该炉型得到国际公认，“方形水冷旋风分离器75thCFB锅炉研究”论文获得了15届国际流化床燃烧会议优秀论文奖。 国家电力公司热工研究院与哈尔滨锅炉厂合作开发了410 th具有自主知识产权的CFB锅炉，其蒸汽参数为98MPa；540E。该锅炉结构特点如下： 燃烧室、尾部烟道均为膜式水冷壁结构，燃烧室上部布置二级屏式过热器和水冷壁； 四台高温上排气热旋风筒分离器布置在燃烧室两侧； 采用自平衡U形返料阀；， 水冷布风装置，风帽为大口径钟罩式； 一电场的除尘灰送至燃烧室循环燃烧； 尾部烟道内依次布置过热器、省煤器和空气预热器； 床底渣采用风水冷流化床选择性冷渣器。 该锅炉已于2003年6月19日通过96小时运行试验，锅炉热效率达到905计效率。目前锅炉已投入试运行。 清华大学与哈尔滨锅炉厂合作开发的135MW循环流化床锅炉。哈锅在引进、消化国外大型循环流化床锅炉技术、开发大型循环流化床锅炉的同时，与清华大学合作开发了有自主知识产权的大型135MW循环流化床锅炉。该锅炉的主要结构特点如下： 燃烧室为膜式水冷壁结构；燃烧室内布置屏式二级过热器和末级再热器；2个高温绝热旋风筒分离器布置在燃烧室出口，有如下结构特点： a，有加速段的进口管向下倾斜一定角度； b，排烟管为倒锥体形，其烟气进口有蘑菇形导流体； c，排烟管偏心布置。 以上改进能提高分离效率。非机械自平衡式回料阀； 尾部烟道内依次布置三级、一级过热器，低温再热器，省煤器和空气预热器。济南锅炉厂与中科院合作先后开发了240 th、450 th系列CFB锅炉，蒸汽参数为98MPa、540C，给水温度为215C，锅炉效率为90。首台240thCFB锅炉于2002年8月在山东省郯城恒通化工集团投运，运行情况良好。2002年12月另一台240thCFB锅炉在山东德州恒升化工集团投运，运行情况良好。该锅炉采用汽冷分离器，中心筒偏置结构。2003年7月与广东省中原西江电厂签订了450 th CFB锅炉制造合同。蒸汽参数为98MPa、540C，给水温度为215(2，锅炉效率为90。锅炉结构特点如下：采用高温旋风分离器；水冷料腿结构；蘑菇形风帽；U型返料器。到2003年止，已有80余台蒸发量240th以上的高压CFB锅炉的业绩。45白马电厂300MW循环流化床锅炉引进工程美国F&W公司300MW级的Intrex型CFB锅炉已于2002年投入商业运行，GECAlstom333MW机组正在安装之中。我国电网主力机组是300MW的煤粉锅炉发电机组。发展300MW循环流化床锅炉发电机组，在电网中担当主力机组的作用，是我国清洁煤燃烧技术发展的迫切任务之一。在国家计委的领导下，依托白马电厂，采用三大锅炉厂技术共享的形式与法国GECAlstom公司签订了引进300MWCFB锅炉的合同。东方锅炉厂分包了锅炉本体部分部件的生产制造。 300MWCFB锅炉为亚临界中间再过热Lurgi型，锅炉蒸发量为1025 th，蒸汽参数为167MPa、540C，锅炉燃烧室尺寸：5X126X355(宽X深X燃烧室净高)，流化速度u：65ms。锅炉主要结构特性如下：Lurgi型外部流化床热交换器；4个内径为79m的绝热式上排气高温旋风筒分离器布置在燃烧室左右两侧；燃烧室下部为绝热裤衩型，上部为膜式水冷壁结构；过热器、再热器分别布置在4个外部流化床热交换器和尾部烟道内。这台锅炉的引进、吸收、消化工程，是我国大型CFB锅炉发展重要示范性工程，为我国大型CFB锅炉发展上一个新台阶，为超大型、超临界600MW锅炉的发展打下一个基础。 5结论 本文比较全面的综述了国内外大型循环流化床锅炉的发展，其内容包括：大型CFB锅炉在美国、法国和中国的发展；炉型的结构特点及大型循环流化床锅炉在新建电厂、旧电厂和燃烧固体废弃物的应用和发展。从这些描述中可得出如下结论：近几年来，大型电站循环流化床锅炉在美国、法国，特别在中国得到了迅速的发展， 随着300MW级CFB锅炉在法国、美国的投入运行和中国的引进、开发，可以预料 300MW循环流化床锅炉由于它的高性能(对燃料适应性广，燃烧效率高，环境污染 小，负荷调节范围大，灰渣综合利用)，低成本(与带烟气脱硫、脱硝煤粉锅炉机组相 比)，必将与煤粉锅炉展开激烈竞争，逐渐取代煤粉锅炉或改造现有煤粉锅炉成为循 环流化床锅炉。大型循环流化床锅炉发展方向： 发展成熟和完善的循环流化床锅炉并在新电厂中应用是大型循环流化床锅炉发 展方向之一。 用大型循环流化床燃烧技术改造超龄的或对环境污染严重的煤粉锅炉、运行成 本高的燃油或燃气锅炉，是循环流化床发展方向之二。法国艾米路希 125MWCFB锅炉就是旧电厂的改造工程，用一台新的燃烧洗粉泥浆的CFB锅炉 取代一台原来燃烧洗煤泥粉的煤粉锅炉。法国Gardenner250MWCFB锅炉也是 一个燃油锅炉的翻新改造工程。美国、JEA 300MWIntrex型CFB锅炉就是燃油气 锅炉的改造工程。伴随着这些改造工程的完成，新的125MW、250MW、300MW CFB锅炉也就问世了。可以说：循环流化床锅炉的发展历史就是一个将旧锅炉 改造成CFB锅炉的历史。这是发展CFB锅炉周期短、见效快、成本低的好模式。 这种模式很值得我国借鉴。希望我国各部门上下决策者能学习、借鉴国外的经 验，加速我国大型CFB锅炉的发展。 发展CFB燃烧技术，燃烧固体废弃物：垃圾，各种生物质燃料(废木头、树皮、木 屑、农业废弃物一如谷壳、麦杆等)，各种工业过程生产的废弃物甘蔗渣、石油 焦、煤矸石、炉渣、污泥，纸厂废弃物和废轮胎等是大型循环流化床锅炉发展方向 之三。2003年5月在美国佛罗里达召开的17届国际流化床燃烧