300MW循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)分析

徐國(guó)明

摘要: 針對(duì)300MW循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)、調(diào)試、特點(diǎn)闡述大型循環(huán)流化床鍋爐在不同溫度熱煙氣烘爐、鍋爐點(diǎn)火吹管工作同時(shí)進(jìn)行的烘爐技術(shù)分析及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：300MW循環(huán)流化床；鍋爐；優(yōu)點(diǎn)；發(fā)展趨勢(shì)；

中圖分類號(hào): TK223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

中國(guó)不僅是一個(gè)生產(chǎn)煤的國(guó)家也一個(gè)燃煤的大國(guó)，根據(jù)中國(guó)的國(guó)情，中國(guó)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間也主要能源以煤炭為主，這是我們長(zhǎng)期的基本國(guó)情，但隨著中國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展和人們需求的不斷提高，中國(guó)的煤炭消費(fèi)總量將繼續(xù)通過(guò)燃燒煤炭來(lái)發(fā)電在短期內(nèi)是不會(huì)改變。但燃煤會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染和生態(tài)破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，二氧化硫排放量為中國(guó)的總金額突破20萬(wàn)噸，居世界第一位，其中二氧化碳排放量來(lái)自煤炭燃燒85 ％ ，帶來(lái)我們嚴(yán)重危害。因此，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，這是一種比較成熟的，高效率，低污染清潔技術(shù)，可以適應(yīng)不同煤的來(lái)源，濃度較低的污染物排放，具有良好的負(fù)載調(diào)節(jié)性能，對(duì)煤的利用率大大的提高。目前，中國(guó)的未來(lái)很重視環(huán)境，較大的燃燒煤發(fā)電廠負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍增大，多種的煤源以及環(huán)保和燃煤之間的矛盾，使我國(guó)將首選高效低污染的循環(huán)流化床鍋爐作為新型燃煤技術(shù)。

1、鍋爐的概述

它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，與傳統(tǒng)的粉煤爐型差不多，鍋爐由燃燒設(shè)備、煤炭設(shè)備，床點(diǎn)火裝置、分離并返回給料裝置、冷卻系統(tǒng)、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、鋼結(jié)構(gòu)主體、平臺(tái)扶梯、爐壁等組成。布風(fēng)板和密相區(qū)爐內(nèi)部采用高強(qiáng)度耐磨可塑料; 水冷壁外墻采用敷管爐墻結(jié)構(gòu)，外加外護(hù)板。高溫旋風(fēng)分離器，水平煙道和尾部煙道爐壁使用輕型爐墻、護(hù)板結(jié)構(gòu)。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐，爐室、高溫旋風(fēng)分離器部位使用高強(qiáng)度耐磨塑料，高強(qiáng)度耐磨磚，以確保鍋爐運(yùn)行安全可靠的運(yùn)行。

2、鍋爐啟動(dòng)調(diào)試

（1）鍋爐調(diào)試重要性：鍋爐啟動(dòng)調(diào)試是全面檢驗(yàn)主機(jī)及其配套設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是保證今后鍋爐安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要程序。通過(guò)啟動(dòng)調(diào)試應(yīng)達(dá)到如下目的：檢驗(yàn)鍋爐、輔機(jī)、控制系統(tǒng)等設(shè)備的安裝質(zhì)量；確保管道內(nèi)表面清潔、管道內(nèi)無(wú)雜物；初步了解鍋爐和主要輔機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行特性；檢驗(yàn)鍋爐控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)的合理性和可靠性；初步檢驗(yàn)鍋爐和輔機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行能力；發(fā)現(xiàn)鍋爐和輔機(jī)等存在的重要缺陷，以便及時(shí)采取有效的措施；同時(shí)也培訓(xùn)了有關(guān)運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備性能的了解及運(yùn)行的初步調(diào)整，為試生產(chǎn)和商業(yè)運(yùn)行打好基。

（2）鍋爐整體啟動(dòng)前的準(zhǔn)備：鍋爐整體啟動(dòng)試運(yùn)前，應(yīng)已完成各系統(tǒng)主要設(shè)備的分部調(diào)試外，還須完成鍋爐的水壓試驗(yàn)，烘爐，冷態(tài)空氣動(dòng)力特性試驗(yàn)，清洗鍋爐本體，蒸汽管道吹掃，鍋爐點(diǎn)火試驗(yàn)，鍋爐安全閥整定，輔機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)試驗(yàn)，鍋爐主保護(hù)試驗(yàn)等主要工作。冷態(tài)啟動(dòng)前，通常按調(diào)試大綱、運(yùn)行規(guī)程及鍋爐使用說(shuō)明書，對(duì)鍋爐本體及其汽水系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)，有關(guān)的輔機(jī)、熱控、化學(xué)水處理設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等進(jìn)行全面檢查，以滿足 鍋爐安全啟動(dòng)條件。

3、循環(huán)硫化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)：

? 優(yōu)點(diǎn)：由于循環(huán)硫化床鍋爐獨(dú)特的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)，使其具備有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，以下分別加的簡(jiǎn)述。

? 1、燃料適應(yīng)性：這是循環(huán)流化床鍋爐主要特性優(yōu)點(diǎn)之一。在循環(huán)流化床鍋爐中按重量計(jì)，燃料僅占床料的1%-3%，其它是不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣或砂。循環(huán)流化床鍋爐的特殊流體動(dòng)力特性使得氣、固和固與固體燃料混合非常好，因此燃料進(jìn)入爐膛后很快與大量床料混合，燃料被此速加熱至高于看火溫度，而同時(shí)床層溫度沒(méi)有明顯降低，只要燃料熱值大于加熱燃料本身和燃料所需的空氣至著火溫度所需的熱量。循環(huán)流化床鍋爐既可用優(yōu)質(zhì)煤，也可燒用各種劣質(zhì)煤，如高灰分煤、高硫煤、高灰高硫煤、煤矸石、泥煤、以及油頁(yè)巖、石油焦、爐渣樹(shù)皮、廢木料、垃圾等。

? 2、燃燒效率高：循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要比鏈條爐高得可達(dá)97.5-99.5%，可與煤粉爐相媲美。循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高是因?yàn)橄率鎏攸c(diǎn)：氣、固混合良好，燃燒速率高，特別是對(duì)粗粉燃料，絕大部分未燃盡的燃料被經(jīng)過(guò)高溫旋風(fēng)分離器再循環(huán)至爐膛再燃燒，同時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐能在較寬的運(yùn)行變化范圍內(nèi)保持較高的燃燒效率，甚至燃用細(xì)粉含量高的燃料時(shí)也是如此。

?3、高效脫硫：循環(huán)流化床鍋爐的脫硫比其它爐型更加有效，典型的循環(huán)流化床鍋爐脫硫可達(dá)90%。與燃燒過(guò)程不同，脫硫反應(yīng)進(jìn)行得較為緩慢，為了使氧化鈣（燃燒石灰石）充分轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，煙氣中的二氧化硫氣體必須與脫硫劑有充分長(zhǎng)的接觸時(shí)間和盡可能大的反應(yīng)面積。當(dāng)然，脫硫劑顆粒的內(nèi)部并不能完全反應(yīng)，氣體在燃燒區(qū)的平均停留時(shí)間為3-4秒鐘，循環(huán)流化床鍋爐中石灰石粒徑通常為0.1-0.3mm，無(wú)論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫除率，循環(huán)流化床鍋爐都比其他鍋爐優(yōu)越。

4、氮氧化物（NOX）排放低：氮氧化物排放低是循環(huán)硫化床鍋爐一個(gè)非常吸引人的一個(gè)特點(diǎn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)流化床鍋爐的二氧化氮排放范圍為50-150PPM或40-120mg/mJ。NOX排放低的原因：一是低溫燃燒，此時(shí)空氣中的氮一般不會(huì)生成NOX，二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化NOX，并使部分已生成NOX得到還原。

5、循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展

2003 年按照國(guó)家科委的要求，國(guó)內(nèi)三大鍋爐制造廠家和七大設(shè)計(jì)院聯(lián)合引進(jìn)法國(guó)ALSTOM 公司Velizy 200 MW～350 MW 等級(jí)的循環(huán)流化床（Circulating Fluid Bed,CFB）鍋爐技術(shù)。CFB 鍋爐的主要特點(diǎn)有：外置式換熱器的運(yùn)用、π 型爐膛和擴(kuò)展水冷壁受熱面的應(yīng)用、高效旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)和大口徑鐘罩式風(fēng)帽的應(yīng)用等。經(jīng)過(guò)制造廠和設(shè)計(jì)院對(duì)引進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，四川白馬電站于2005 年12 月整套機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電，相繼在開(kāi)遠(yuǎn)、秦皇島、小龍?zhí)丁⒚晌?、等機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行，在借鑒引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，三大鍋爐制造廠總結(jié)分析引進(jìn)技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)和工程中存在的不足并進(jìn)行改進(jìn)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的300MW CFB 鍋爐技術(shù)，結(jié)合與中科院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200MWCFB 鍋爐的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行放大設(shè)計(jì)，提出以燃燒低質(zhì)、高灰分的劣質(zhì)燃料，特別是以煤矸石為主，以節(jié)能為重點(diǎn)的針對(duì)性設(shè)計(jì)方案。在充分發(fā)揮CFB 鍋爐燃燒技術(shù)優(yōu)越性的前提下，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，降低廠用電耗。在CFB 鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮防磨損技術(shù)措施，以提高CFB 鍋爐可靠性，提升CFB 鍋爐在運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，發(fā)揮CFB 鍋爐對(duì)燃料適應(yīng)性強(qiáng)、可燃燒低熱值燃料、鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性好、蓄熱能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、爐內(nèi)脫硫、脫硝和脫硫工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、二氧化硫和氮氧化物排放量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、與煤粉爐相比可減少脫硫和脫硝系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本的優(yōu)勢(shì)。目前已投運(yùn)的粵電云浮電廠300 MW CFB 鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，整臺(tái)機(jī)組運(yùn)行達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行人員熟悉掌握了CFB 鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)CFB 鍋爐的改進(jìn)和提高，機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益大幅度提升。

6、結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐燃料適用范圍廣，特別適用各種劣質(zhì)燃料，包括選煤廠副產(chǎn)品、工業(yè)廢料、生活垃圾、各種低熱值污泥、生物廢渣、以及多種混合燃料等。不同的循環(huán)流化床鍋爐對(duì)燃料適應(yīng)性差別也很大，直接影響到鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。所以鍋爐啟動(dòng)調(diào)試是全面檢驗(yàn)主機(jī)及其配套設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是保證今后鍋爐安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要程序。

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