大型循环流化床锅炉的发展

大型循环流化床锅炉的发展

马志杰

(天津蓝巢电力检修有限公司天津市西青区300380)

摘要:我国是一个燃煤大国，煤的燃烧会给我国带来许多不利的影响，例如酸雨，粉尘超标等，因此开发一种清洁的燃煤装置是一种急需解决的问题，其中循环流化床锅炉就是解决这类问题的有效方法之一，因为循环流化床锅炉具有对煤的燃烧率较高、排放污染物的浓度较低等优点，本文简单的介绍了循环流化床锅炉的发展的史，综述了国内循环流化床锅炉技术的发展状况，提出了需要开发锅炉的趋势。

关键词:循环流化床锅炉；发展趋势

我国不仅是一个产煤大国还是一个燃煤大国，根据我国的国情，我国在以后的很长一段时间内还会以一次能源―煤炭为主，随着我国电力工业的不断发展和人们需求的不断提高，我国消耗煤的总量将会不断地增加。但是燃烧煤会给环境带来污染和破坏生态环境，据统计，二氧化硫在为我国的排放总量已超了2000万吨，位居世界第一位，其中燃煤排放二氧化碳的量已占85%，给我过带来的严重的危害。于是开发了循环流化床燃烧技术，这是一种比较成熟的、效率高、污染低的清洁技术，能适应各种煤源、排放污染物的浓度较低、具有良好的负荷调节性能、对煤的利用率高等优点。

一、大型循环流化床锅炉技术发展现状

大型循环流化床技术最近时间里面可以说是得到了突飞猛进发展，容量也在逐渐提升。早在一九九五年法国Provence就已经成功组建并投运250MW大型循环流化床锅炉，韩国Tonghae电厂2×220MW机组在一九九八与一九九九年分别投入使用及运行；波兰Turow组建三台225MW与三台266MW大型循环流化床锅炉，变成全球装机总容量最大大型循环流化床的电厂；美国红山2×250MWCFB机组与安装佛罗里达州JEA电站2×300MW石油焦与燃用煤CFB锅炉已经在两千零二年投入运行。该机组先后投入运行给CFB机组大型化累积丰富经验。我们国家从九六年芬兰奥斯龙相关技术引进投建100MW大型循环流化床的电站至今，不断消化吸收，达到国产化标准，建成为数不少100MW级别大型循环流化床的电站。两千零六年四月，经法国阿尔斯通（ALSTOM）公司引进国内首台300MW大型循环流化床的亚临界锅炉相关机组四川的内江白马组建并投入运行。结合先进技术我国各电厂300MW大型循环流化床锅炉先后投入运行进行发电，还有诸多正在建设当中的。东锅与哈锅自主研发300MW级别大型循环流化床锅炉在江西的分宜电厂等安装建设，我们国家逐渐变成全球亚临界CFB锅炉装机数量最多容量最大国家。同一时间投入运行大型循环流化床的机组提升锅炉效率，减少厂用电，提升燃烧效率，消除辅机的常见故障这些方面累积诸多经验，标志我们国家大型循环流化床锅炉技术的水平向国际化先进水平迈进。当中，哈尔滨锅炉厂与西安热工研究所开发并研制330MWCFB锅炉，从两千零九年一月七日江西分宜的发电厂结合一百六十八小时试运行以后投入到正是运行当中。时至今日，凭借科研攻关实验累积，循环锅炉流化床使用技术方面，我们国家已经具备完善知识产权。大型化还有超大型化大型循环流化床锅炉于我们国家各个大型锅炉厂当中先后投入运行与使用，而且取得了不俗成绩。

二、循环床锅炉大型化的技术发展趋势

(1)容量扩大。目前，世界上单台循环流化床锅炉机组的容量最大已达到250MW，300MW容量等级的机组马上很快也要投入商业运行。目前技术成熟的炉膛单元的容量为125MW，增加炉宽可以合成到250MW；采用加中间隔墙方式，合成为三炉室炉膛时，容量即达到300MW规模。但是，如果想进一步扩大锅炉机组容量到400～600MW，则炉膛单元的容量应达200MW才行。

(2)提高燃烧效率。对于难燃煤种，总的技术趋势是将床温提高到900℃，增加炉膛有效高度，延长一次停留时间，适当提高循环倍率。

(3)研制新型分离器及布置方式。对于分离器的研究，最主要的任务是优化分离器的布置方式，同时开发紧凑型分离装置，即非圆截面，可与水冷壁整装的新型分离器。

(4)回送装置型式趋同。循环流化床锅炉的循环物料回送装置也称回料阀、返料阀等，是循环床的关键部件之一。既要使物料稳定持续的返回炉膛，又要隔绝炉膛与分离器间的压差。在循环流化床开发初期，回送装置种类繁多，目前则以U阀为主，尽管各个制造厂商冠以不同的名称，实际多为U阀之变种。

(5)控制N2O生成。N2O低温燃烧时生成率高，而高温燃烧时解离率高。燃烧氮转化生成N2O的过程主要发生在密相区初始燃烧阶段。因而采用密相区微欠氧燃烧方式，可提高N2O还原为氮气的解离率，从而控制N2O生成。

(6)发展超临界参数循环流化床锅炉。据掌握的资料，各个循环流化床生产制造厂家均未生产过超临界参数的循环流化床锅炉。未来5～10年内，300～600MW容量等级的循环流化床锅炉将从生产车间走向商业运行，为进一步提高机组效率，循环流化床锅炉有向超临界参数发展的需要。

(7)应用新的防磨和耐火材料。内置翼墙和管屏的防磨覆层材料的性能直接关系到循环流化床锅炉运行的可靠性和可用率水平以及运行维修成本等，密相区和分离器内壁的耐火材料衬层同样也需要有良好的抗腐蚀性能。与其这方面的需求会促进相应材料技术的发展。新材料的应用会大大改善大型循环流化床锅炉的负荷调节幅度和调节能力。

三、现代电站锅炉发展的趋势

现代电站锅炉发展的趋势是高参数、大容量。煤粉燃烧锅炉在这方面已经迈过了超临界和超超临界两个门槛。循环流化床锅炉在未来要想在电站锅炉中占有一席之地，高参数、大容量化是必经之路。

我国发电用煤的品质普遍不高，低热值燃料约占原煤产量的10%～20%。同时，我国煤矿开采多年，矿区堆剩有大量的劣质煤、矸石、煤泥等劣质燃料。在燃用的燃料方面，循环流化床锅炉具有比较明显的优势。与此同时，燃煤电厂对环境造成的污染也日趋突出。对现有的循环流化床锅炉技术而言，可以通过精心设计和恰当的调整使上述两种污染物的排放达到新的标准。大型循环流化床锅炉可以在燃烧过程中控制NOx和SOx的排放，以对NOx的控制为例，其控制能力通常认为要好于CFS技术对NOx的控制能力，但还是明显低于尾部脱硝技术对NOx的控制能力。这意味着在现有环保政策下，大型循环流化床技术同其它燃烧型式的电站锅炉相比具有优势。但是，当环保规定进一步严格时，循环流化床锅炉目前所具有的对污染物的控制优势将荡然无存，循环床锅炉将不得不和传统的煤粉燃烧锅炉一样增加尾部脱硝装置。此时如果考虑循环流化床锅炉初投资成本大的因素，那么无论从经济性角度还是从环保角度，循环流化床锅炉都将不具备和常规煤粉锅炉竞争的优势，也就不可能成为未来电力行业的主力机组。但是，我国幅员辽阔，人口众多，各地经济发展不平衡。东部沿海地区经济发达，但是煤炭资源贫乏；西部地区经济欠发达，但是煤炭资源丰富。根据各地经济发展和煤炭资源分布的地域性特点，任何一种锅炉技术都不可能独领风骚。从可持续发展的角度看，大型循环流化床锅炉未必能够成为将来洁净煤发电技术的主流，但是一定是现有主流洁净煤发电技术的重要补充。

结论

超临界大型循环流化床锅炉技术将大型循环流化床在成本低于污染控制方面的优势有机融合于超临界的机组供电效率高的优势当中，为大型循环流化床锅炉技术未来发展必然方向。我们国家应当对国外先进科学技术消化吸收基础上，积极做CFB大型发展过程当中自主技术的基础研究，以便让我们国家CFB大型技术可持续发展下去。

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