分析我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)與發(fā)展

1、<p>　　分析我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)與發(fā)展</p><p>　　摘要：隨著循環(huán)流化床鍋爐大型化的普及，開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐也會(huì)成為流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的目標(biāo)。循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)進(jìn)入中國電力 </p><p>　　市場(chǎng)，并將進(jìn)一步完善和放大，并向高參數(shù)、超臨界發(fā)展。走出具有中國特色的大型循環(huán)流化床開發(fā)和應(yīng)用之路。 </p><p>　　關(guān)鍵

2、詞：循環(huán)流化床鍋爐；燃燒技術(shù)；工程示范；發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號(hào)： O643.2+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　一、循環(huán)流化床技術(shù)特點(diǎn) </p><p>　　1.1燃料的適應(yīng)性 </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐有一個(gè)較大的儲(chǔ)熱層，能夠穩(wěn)定燃燒多種劣質(zhì)燃料，燃料適應(yīng)性廣。除了煙煤外，還可燃用無煙煤、高灰煤、高硫煤、高

3、灰高硫煤、高水分煤、褐煤、石煤以至殲石等固體燃料，并且可以達(dá)到較高的燃燒效率。循環(huán)流化床鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行能力強(qiáng)，在30% 的負(fù)荷下不投油可以穩(wěn)定燃燒。 </p><p>　　1.2低溫分級(jí)強(qiáng)化燃燒 </p><p>　　由于循環(huán)流化床采用850℃ ~900℃的低溫燃燒，因此可以方便高效地實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，比較容易地控制NOX 等排放，使SOX、NOX 的生成量大幅度地降低, 減輕對(duì)環(huán)境的污染。爐

4、內(nèi)不易結(jié)渣，灰渣活性好，便于綜合利用等。 </p><p><b>　　1.3燃燒效率高 </b></p><p>　　總體來說，燃燒強(qiáng)度為其他流化床鍋爐的2 倍左右，無論燒劣質(zhì)煤還是優(yōu)質(zhì)煤, 燃燒效率均能達(dá)到95%~99%, 與煤粉鍋爐相媲美。 </p><p>　　1.4鍋爐負(fù)荷在很大范圍內(nèi)都能調(diào)節(jié) </p><p>

5、;　　負(fù)荷的變化范圍為100%~25%，負(fù)荷的連續(xù)變化率可達(dá)每分鐘5%~10%，負(fù)荷調(diào)節(jié)簡單靈敏。 </p><p>　　1.5鍋爐的灰渣、飛灰含碳量低 </p><p>　　此利于灰渣, 飛灰的綜合利用。如灰渣做建筑材料或水泥熟料的添加劑，也有利于灰渣中稀有金屬的提煉。 </p><p>　　二、循環(huán)流化床燃煤技術(shù)的地位 </p><p>

6、　　我國一次能源消費(fèi)中，煤炭占 74.1%以上(見圖1)。雖然包括核能在內(nèi)的其他能源比例逐漸增加，但煤炭占主導(dǎo)地位的局面在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本變化。據(jù)專家預(yù)測(cè)，至少持續(xù)到2050 年。在環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，能源的清潔利用和轉(zhuǎn)換是經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)發(fā)展的重要保障。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有如下特點(diǎn)： </p><p>　　分級(jí)燃燒有效降低NOx 排放、低成本脫硫、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、灰渣易于綜合利用、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍

7、大、燃燒穩(wěn)定等特點(diǎn)。 </p><p>　?、儆捎谘h(huán)流化床屬于低溫燃燒，氮氧化物排放遠(yuǎn)低于煤粉爐，僅為150ppm 左右； </p><p>　　②燃燒中添加石灰石，脫硫效率高且技術(shù)設(shè)備簡單經(jīng)濟(jì)，初期投資及運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)低于煤粉爐加FGD，是目前我國唯一在經(jīng)濟(jì)上可承受的燃煤污染控制技術(shù)； </p><p>　?、廴剂线m應(yīng)性廣且燃燒效率高，特別適合于低熱值劣質(zhì)煤； &l

8、t;/p><p>　?、芘懦龅幕以钚院?，易于實(shí)現(xiàn)綜合利用，無二次灰渣污染； </p><p>　?、葚?fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，可降到滿負(fù)、荷的30%左右。由于以上優(yōu)勢(shì)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)成為商業(yè)化程度最好的清潔煤燃燒技術(shù)之一。 </p><p>　　循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已被運(yùn)行實(shí)踐證明是可靠的潔凈煤燃燒技術(shù)，受到人們的高度重視，近年來得到迅速發(fā)展。容量大型化和蒸汽參數(shù)進(jìn)一步提高是

9、當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐的主要發(fā)展方向。 </p><p>　　圖1 中國電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu) </p><p>　　三、我國超大型循環(huán)流化床鍋爐示范 </p><p>　　3.1 200MW 循環(huán)流化床鍋爐的工程經(jīng)過20年的發(fā)展，我國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，目前國產(chǎn)技術(shù)的200 MWe 循環(huán)流化床鍋爐的示范工程正在進(jìn)行中。 </p><p>

10、　　其設(shè)計(jì)燃料及校核燃料見表1。 </p><p>　　表1 200 MW 超高壓循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)燃料 </p><p>　　該鍋爐按國產(chǎn)超高壓汽輪機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量與汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門全開工況時(shí)的蒸汽流量相匹配，主要參數(shù)見表2?；境叽鐬椋?</p><p>　　兩側(cè)水冷壁距離17480 mm；前后水冷壁中心線距離7760mm；尾部包墻寬度13600 m

11、m；尾部包墻深度7200mm；空氣預(yù)熱器煙道寬度14800 mm；空氣預(yù)熱器煙道深度7200 mm；鍋筒中心線標(biāo)高56850 mm；兩側(cè)外支柱中心線距離34000 mm；鍋爐深度(柱中心線)36700 mm。鍋爐設(shè)置膨脹中心點(diǎn)。通過水平和垂直方向的導(dǎo)向與約束，防止?fàn)t頂、爐墻開裂和受熱變形。密封設(shè)計(jì)充分考慮受熱面的膨脹。水冷壁與旋風(fēng)分離器、水冷壁與回料裝置及水冷壁與風(fēng)室接合處有良好的密封結(jié)構(gòu)，保證水冷壁能自由膨脹和密封。 </p&g

12、t;<p>　　表2 200MWe 超高壓循環(huán)床鍋爐參數(shù) </p><p>　　爐膛截面采用較大寬深比，有利于二次風(fēng)對(duì)物料有良好的穿透能力。各種運(yùn)行工況下床溫均勻。爐膛內(nèi)下部四周水冷壁、爐膛出口煙道內(nèi)表面及相鄰的側(cè)水冷壁部分表面、水冷壁與澆注材料交界處以及水冷屏、二級(jí)過熱器屏、二級(jí)再熱器屏的下部表面及穿墻位置等易磨損處，采取可靠的防磨措施。布風(fēng)板及風(fēng)室采用膜式水冷壁彎制圍成，有足夠的強(qiáng)度，燃燒室整體

13、熱膨脹，并密封可靠。風(fēng)帽的布置保證床內(nèi)布風(fēng)均勻，流化穩(wěn)定，防止局部結(jié)焦、大渣沉積或灰渣落入風(fēng)室。風(fēng)帽材質(zhì)允許的運(yùn)行溫度為1100 ℃。 </p><p>　　爐膛后部布置兩個(gè)旋風(fēng)分離器，使進(jìn)入的煙氣進(jìn)行離心分離，將氣固兩相流中的大部分固體粒子分離下來，通過料腿進(jìn)入返料裝置，繼而送回燃燒室，分離后的較清潔的煙氣經(jīng)中心筒，流入連接煙道，最后進(jìn)入尾部對(duì)流受熱面。旋風(fēng)分離器內(nèi)徑為Φ9 100 mm，旋風(fēng)筒、錐體、料腿均由

14、δ=12mm 碳鋼鋼板卷制而成，內(nèi)敷保溫、耐火防磨材料，鋼板外表面設(shè)計(jì)溫度為45 ℃。旋風(fēng)分離器的重量通過焊在旋風(fēng)筒外殼上的4 個(gè)支座支撐在鋼梁上，并墊有膨脹板可沿徑向自由膨脹。 </p><p>　　3.2 300 MW 循環(huán)流化床鍋爐的示范工程 </p><p>　　為推進(jìn)我國循環(huán)流化床鍋爐的迅速發(fā)展，正在籌劃300MWe 循環(huán)流化床鍋爐的引進(jìn)工作和示范工程。在可預(yù)見的幾年內(nèi)，300

15、MWe 循環(huán)流化床鍋爐將在中國運(yùn)行。 </p><p>　　四、我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展 </p><p>　　在短短的30 年間，流化床技術(shù)得到了飛速發(fā)展，從德國魯奇公司首先取得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的專利，至今已經(jīng)形成多個(gè)技術(shù)流派：絕熱旋風(fēng)筒帶有外置換熱床的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；帶有汽冷旋風(fēng)分離的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)等。上世紀(jì)9

16、0 年代中期，又出現(xiàn)了冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。由笨重易損的熱旋風(fēng)筒進(jìn)步到90 年代初的精巧耐用的汽冷旋風(fēng)筒, 進(jìn)而開發(fā)出冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐，為循環(huán)流化床鍋爐最終回歸到傳統(tǒng)鍋爐的簡潔布置做下鋪墊。 </p><p>　　我國循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量和單臺(tái)容量逐年增加。目前已經(jīng)開發(fā)35~465 tPh 系列化循環(huán)流化床鍋爐，建立了世界首臺(tái)135 MW 再熱循環(huán)流化床鍋爐電廠仿真機(jī)，技術(shù)水平世

17、界領(lǐng)先。與此同時(shí)，建立了循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)理論體系，并形 </p><p>　　成了符合中國實(shí)際情況的設(shè)計(jì)導(dǎo)則和熱力計(jì)算方法, 已經(jīng)出口到國外, 打破了多年來我國一直依賴進(jìn)口循環(huán)流化床技術(shù)的局面。鑒于我國在循環(huán)流化床鍋爐研究開發(fā)中的成就, ABB、EDF、IHI 等一些著名的國際公司與我們合作研究一些循環(huán)流化床燃燒技術(shù)難題。 </p><p>　　國內(nèi)已經(jīng)基本掌握200 MW 以下循環(huán)流化

18、床鍋爐技術(shù), 進(jìn)入了推廣階段。國產(chǎn)化670 tPh鍋爐(200 MW) 已經(jīng)實(shí)施，圖2為國產(chǎn)化670 tPh 循環(huán)流化床鍋爐的一個(gè)方案。 </p><p>　　圖2 670 tPh 超高壓一次再熱循環(huán)流化床鍋爐 </p><p><b>　　五、結(jié)束語 </b></p><p>　　循環(huán)流化床燃燒技術(shù)作為一種新型的高效低污染清潔煤技術(shù)，具有燃料

19、適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負(fù)荷調(diào)節(jié)快等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展。如今，中型容量的循環(huán)流化床鍋爐的研制與開發(fā)已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行階段，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，必須走產(chǎn)業(yè)化和大型化的道路，開發(fā)制造具有我國自主知 </p><p>　　識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化鍋爐，并在容量上盡快達(dá)到煤粉爐的水平。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p>