循环流化床锅炉的发展与展望-孙志宽33341.docx

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1、循环流化床床锅炉的发发展与展望望国网能源开开发有限公公司 胡昌昌华 孙孙志宽 张文清一循环流流化床锅炉炉的发展与与现状循环流化床床（CFBB）锅炉是是近三十年年发展起来来的一种新新型洁净煤煤燃烧技术术。在短短短的三十年年间，流化化床技术得得到了飞速速发展，由由最初的鼓鼓泡流化床床发展到了了循环流化化床，其应应用也由小小型锅炉发发展到容量量与煤粉炉炉大体相当当的大型电电站锅炉。1.国外循循环流化床床的发展新一代的循循环流化床床真正得到到应用始于于七十年代代末八十年年代初。11979年年，芬兰奥奥斯龙（AAhlslltromm）公司开发发的世界首首台20tt/h商用用循环流化化床锅炉投投入运行。1

2、1982年年，德国鲁鲁奇（Luurgi）公司开发发的世界上上首台用于于产汽与供供热的循环环流化床（884MWtth）建成投运运,循环流流化床技术术开始迅速速发展，随随着法国SSteinn公司制造造，安装在在法国Gaardannne电厂厂的2500MW循环环流化床锅锅炉，安装装在波兰TTuroww电厂的2235MWW循环流化化床锅炉以以及安装在在韩国Toonghaan电厂的的220MMW 循环环流化床锅锅炉的相继继投运，波波兰Laggiszaa的460MMW超临界界参数CFFB锅炉正在安安装，预计计20099年投产。该台超临临界锅炉机组组在效率和和煤的经济济利用方面面属世界领领先水平，排排放方面

3、完完全满足欧欧盟大型燃燃煤电厂排排放指导性性标准的要要求。锅炉炉燃用热值值为，硫硫的质量分分数为 和灰分分为 的烟煤，其其煤耗可比比常规汽包包锅炉低，机组组效率将达达到。循循环流化床床技术已经经向高参数数，大容量量迈出了步步伐。2.我国循循环流化床床的发展我国对流化化床的研究究是开展得得比较早的的，自19964年以以来，在鼓鼓泡床燃用用劣质燃料料方面有相相当的发展展。在循环环流化床锅锅炉的研究究方面，虽虽然起步较较晚，但发发展非常迅迅速。与国国内各科研研院所配合合，如中科科院工程热热物理所、清清华大学、浙浙江大学、华华中理工大大学、西安安交通大学学和西安热热工研究院院等，各锅锅炉制造厂厂先后开

4、发发出20tt/h、335t/hh、65tt/h、775t/hh、1300t/h及及220tt/h等中中、小型循循环流化床床锅炉，通通过多年的的发展，我我国在中、小小型循环流流化床技术术方面已经经相当成熟熟，但在大大型化循环环流化床锅锅炉研究方方面，与先先进国家还还有相当的的差距。为为此，国家家于19996年引进原原芬兰奥斯斯龙公司4410t/h常压循循环流化床床锅炉在四四川内江高高坝电厂建建成全国第第一个1000MW等等级的循环环流化床锅锅炉示范电电站。在引引进消化吸吸收4100t/h循循环流化床床锅炉技术术的基础上上，我国实实现了循环环流化床技技术向大型型化的突破破，相继开开发出具有有自主

5、知识识产权的1100MWW、1355MW、1150MWW及2000MW等级级的循环流流化床锅炉炉，并在全全国范围内内大量投运运。2003年年，根据中中国洁净煤煤技术“九五计划划”和20110年发展展纲要，采采用技贸结结合引进大大型循环流流化床锅炉炉技术的依依托工程，引引进法国AALSTOOM公司一一台10225t/hh的常压循循环流化床床锅炉及相相应的关键键设备，配配套一台国国产3000MW汽轮轮发电机组组在四川白白马建设的的一个全国国大型循环环流化床示示范电站。在引进消化吸收白马300MW循环流化床锅炉技术的基础上，三大锅炉厂（东锅、上锅和哈锅）设计制造的国产化300MW循环流化床锅炉机组目

6、前已经投运12台（云南开远、小龙潭、巡检司各2台；秦皇岛2台，内蒙古蒙西电厂2台；广东宝丽华2台），正在制造、安装的已有近70台。我国再次实现了循环流化床技术从100MW等级到300MW等级的成功跨跃。因此加快对引进技术的消化吸收，走大型化CFB国产化之路，减少对国外技术的的依赖，是我国流化床技术发展的方向。目前，我国国已经在3300MWW循环流化化床技术的的基础上，开开始了6000MW循循环流化床床锅炉的自自主研发，成成立了6000MW循循环流化床床研发专家家组，白马马600MMW循环流流化床锅炉炉示范工程程已经取得得国家发改改委批复，正开开展前期工工作和初步步设计，计计划20110年投产产

7、。3.世界上上流行的CCFB锅炉炉的主要型型式世界上流行行的CFBB锅炉的最最主要型式有四种，其特特点分别如如下：、鲁奇（LLurgii）型CFBB锅炉其特点是带带有外置热热交换器、高高温旋风分分离器、高高循环倍率率，炉膛内内部不布置置除水冷壁壁以外的辐辐射式受热热面（如屏屏式过热器器），而在在外置式换换热器EHHE中大量量布置了过过热器和再再热器受热热面。、奥斯龙龙（Ahllsltrrom）型CFBB锅炉其特点是不不带有外置置式热交换换器、高温温旋风分离离器、高循循环倍率、炉炉膛内部布布置少量除除水冷壁外外的辐射式式受热面（如如屏式过热热器）。、德国巴巴伯考型CCFB锅炉炉其特点是不不带有外

8、置式热交换器器、中温旋旋风分离器器、较低的的循环倍率率、炉膛顶顶部布置大大量除水冷冷壁以外的的辐射式受受热面（如如屏式过热热器、再热热器、省煤煤器）。、美国福福斯特惠勒勒FW公司司的CFBB锅炉其主要技术术特点采用用蒸汽冷却却式旋风分分离器，大大型的CFFB锅炉还还布置有外外置式热交换器。它它的外置式式热交换器器称着INNTREXX EHEE，其特点点是同时利利用了很大大一部分内内循环灰和和外置分离离器料腿分分离下来的的外循环灰灰两部分作作为调温手手段，形成成标志性特特点。总的来说，CFB锅炉的发展较常规锅炉的发展慢，目前世界上已投运的CFB锅炉机组最大容量为300MW等级亚临界机组，最大容量

9、的订货业绩是FW公司已中标制造的波兰Lagisza的460MW超临界参数CFB锅炉，这是世界上第一台也是目前世界最大的超临界CFB锅炉。4.循环流流化床技术术的脱硫原原理循环流化床床锅炉炉内内石灰石干干法脱硫，即即是将喷入入炉膛的CCaCO33 高温煅烧烧分解成CCaO，与与烟气中的的SO2 发生反应应，生成硫硫酸钙，从从而达到脱脱硫的目的的。石灰石脱硫硫过程主要要分以下三三个步骤来来完成：（1） 石石灰石的煅煅烧分解CaCO33 = CCaO + CO22 - 1178 kkj/mool（2） 硫硫的析出和和氧化S + OO2 = SSO2SO2 + 1/22 O2 = SSO3燃料煤中的的

10、硫可以分分为有机硫硫、黄铁矿矿硫两大部部分，也含含有少量硫硫酸盐硫。有有关实验表表明，煤在在被加热并并被燃烧的的过程中，SO2 的析出呈现出明显的阶段性。对SO2 析出影响响最大的因因数是床温温和过剩空空气系数。实实验表明：SO2 析出率随随着床温的的升高而单单调增加：过剩空气气系数越大大，区域氧氧浓度越高高，SO2 析出也越越多。因此此，单从提提高SO2 的析出率率而言，燃燃烧温度越越高，过剩剩空气系数数越大，则则脱硫效率率就越高。（3） 硫硫酸盐的生生成CaO + SO22 + 11/2 OO2 = CCaSO44+ 5000 kjj/moll实验研究表表明：燃烧烧温若小于于800时，脱硫

11、硫反应的速速率很低，从从而引起床床料中石灰灰石捕获SSO2 的效果降降低，难以以达到有效效脱硫；相相反，当燃燃烧温度过过高(9920)时，虽然然反应速率率很高，但但脱硫效率率反而会下下降，原因因是：温度度过高，会会引起石灰灰石颗粒的的表面孔隙隙过早堵塞塞，而内孔孔物质未得得到充分利利用；同时时，温度过过高时，颗颗粒表面会会产生局部部低氧和还还原气氛，使使已经生成成的CaSSO4，重新分分解为CaaO并释放放出SO2，从而降降低脱硫剂剂的利用率率。因此就脱硫硫效果而言言，存在一一最佳脱硫硫温度。尽尽管这一最最佳温度还还受到脱硫硫剂品种、粒粒径、煅烧烧条件等诸诸多条件的的限制，但但目前比较较公认的

12、最最佳反应温温度为8550900之间。二循环流流化床锅炉炉的特点国际上普遍遍认可的洁洁净煤发电电技术主要要包括增压压循环流化化床（PFFBC）、整整体煤气化化联合循环环（IGCCC）、常常压循环流流化床（CCFB）技技术。其中中，常压循循环流化床床发电技术术是国际上上公认的商商业化程度度最好的成成熟技术，这这种技术是是八十年代代发展起来来的一种新新型洁净煤煤燃烧技术术，它为处处理高硫煤煤和劣质煤煤及满足严严格的大气气排放标准准带来了美美好的前景景。循环流化化床洁净煤煤燃烧技术术具以下优优点：1）.燃料料适应性广广由于循环流流化床锅炉炉采用的是是循环燃烧烧技术，在在炉膛、旋旋风分离器器、虹吸密密

13、封回路进进行循环的的床料（辅辅助床料沙沙、脱硫用用的石灰石石、燃煤及及燃烧后的的煤灰等）的的热容量是是相当大的的，而新加加入的燃料料按重量比比仅占整个个循环床料料的5%7%，加加入后随着着循环的进进行会迅速速被加热到到着火温度度而燃烧并并释放热量量，同时在在循环过程程中由于颗颗粒之间的的相互碰撞撞，燃料颗颗粒会破碎碎成细小的的颗粒，这这样更利于于燃料的燃燃尽。所以以循环流化化床锅炉几几乎可以燃燃用一切种种类的燃料料并达到很很高的燃烧烧效率。其其中包括高高灰分、高高水分、低低热值的劣劣质燃料，如如泥煤、褐褐煤、油页页岩、炉渣渣、木屑、洗洗煤厂的煤煤泥、洗矸矸、煤矿的的煤矸石等等以及难于于点燃和燃

14、燃尽的低挥挥发分燃料料，如贫煤煤、无烟煤煤、石油焦焦和焦岩等等。因煤质质变化对锅锅炉燃烧及及带负荷影影响较小，有有利于电网网的安全稳稳定运行，对对劣质煤资资源的利用用具有深远远的意义。2）.负荷荷调节性能能好，负荷荷调节幅度度大循环流化床床锅炉在运运行中负荷荷的调节范范围可从1100%30%，在在30%的的负荷时不不需要投油油助燃，燃燃烧十分稳稳定。该优优点十分利利于电网的的调峰，对对水电资源源十分丰富富的电网有有着重要意义。3）.环保保指标优越越循环流化床床锅炉正常常运行时床床温控制在在8509500，同时根根据燃煤特特性以一定定的Ca/S向炉内内加入石灰灰石粉作为为脱硫剂，在在燃烧的过过程

15、中脱去去燃烧生成成的SO2，而石灰灰石粉在 8509500范围内脱脱硫效率最最高，所以以循环流化化床锅炉采采用85009500燃烧温度度可以达到到较高的脱脱硫效率。同同时循环流流化床在88509500燃烧温度度下能有效效地抑制热热反应型NNOx的生生成，再加加上采用了了分级燃烧烧方式送入入二次风，又又有效地控控制了燃料料型NOxx的生成。循环流化床床洁净煤燃燃烧技术的的污染控制制成本是很很有竞争力力的，是已已经为世界界各国公认认的较为成成熟而最有有前途的洁洁净煤燃烧烧技术。三四川白白马3000MW循环环流化床示示范工程概概况四川白马11300MMW循环流流化床示范范工程是根根据中国国洁净煤技技

16、术“九五计划划”和20110年发展展纲要，采采用技贸结结合引进大大型循环流流化床（简简称CFBB）锅炉技术术的依托工工程，引进进一台10025t/h的常压压循环流化化床锅炉及及相应的关关键设备，配配套一台国国产3000MW汽轮轮发电机组组在四川白白马建设的的一个全国国大型循环环流化床示示范电站。11025tt/h常压压循环流化化床锅炉由由法国ALLSTOMM公司设计计供货，3300MWW汽轮发电电机组分别别由东方汽汽轮机厂和和东方电机机厂供货。引引进制造技技术的接收收方为三大大锅炉厂，系系统设计接接收方为中中国电力工工程咨询公公司（电规规总院）和和六大设计计院。工程于20003年55月15日日

17、正式开工工，20005年122月30日日首次并网网，20006年4月月17日完完成1688小时满负负荷试运后后正式投入入商业运行行。机组经经过20006年、22007年年2次B级级检修，以以及20008年的AA级检修，机机组目前设设备健康状状况较好，运运行稳定。四循环流流化床锅炉炉的环保性性能及运行行情况1. 1000MW等等级循环流流化床机组组的环保特特性根据全国电电力行业CCFB协作作网20005年CFFB机组竞竞赛数据统统计，参赛赛电厂444家，参赛赛机组799台， 其其中1355MW级机机组38台台，50MMW级机组组41台，1135MWW级机组SSO2排放平均均值为4006.4227

18、2mgg/m3,NOX排放平均均值1233.19117 mg/mm3,脱硫率率平均为884.6888（纯纯凝机组）和和86.1104（供供热机组） 。根据全国电电力行业CCFB协作作网20006年CFFB机组竞竞赛数据统统计，参赛赛电厂366家，参赛赛机组600台，其中中135MMW级机组组42台，1100MWW级机组118台，SSO2排放平均均值为2441.8mmg/m33,NOX排放平均均值1022.09 mg/mm3,脱硫率率平均为887.355（纯凝凝机组）和和89.445（供供热机组）。2. 3000MW等等级循环流流化床机组组的环保特特性白马3000MW循循环流化床床机组的环环保特

19、性根据白马3300MWW循环流化化床锅炉的的实际运行行情况，设设计煤种灰灰份35.27，低低位发热量量184995KJ/Kg，现现在使用的的煤种有些些已经远远远偏离设计计煤种，灰灰份最高有有56，低低位发热量量最低111000 KJ/KKg左右，且且煤中搀杂杂有约100左右的的石头和矸矸石。20006年全全年燃煤平平均灰分444.755%,平均均低位发热热量160037.337KJ/Kg；22007年年上半年燃燃煤平均灰灰分45.8%,平平均低位发发热量144692.03KJJ/Kg，22008年年13月月，燃煤平平均热值为为119000 KJ/KKg，灰分分达56。，但锅炉炉炉内流化状状况依

20、然较较好，汽温温、汽压也也能达到要要求，充分分证明了循循环流化床床锅炉对煤煤种的适应应性。循环流化床床锅炉具有有很好的脱脱硫能力，它它通过在炉炉内掺烧一一部分石灰灰石，能有有效的减少少二氧化硫硫的排放量量。而常规规煤粉炉为为降低二氧氧化硫排放放，需增加加烟气净化化系统，但但投资大，运运行费用高高。本工程程在燃用硫硫分为2.93的的高硫煤时时，SO22排放量仅仅为0.8809t/h，比常常规锅炉减减少了7.281 t/h。西安热工研研究院和四四川电力试试验研究院院于20007年4月月进行的机机组环保性性能考核试试验结果SSO2排放量仅仅为0.6651t/h，排放放浓度5660mg/Nm3,此时C

21、Ca/S为为1.744，脱硫效效率为944.72。 循循环流化床床锅炉采用用低温、分分段燃烧技技术，床内内温度控制制在8900左右，低低于生成热热力型NOOx所需要要的温度。环环保监测数数据表明排排放浓度在在50-1100 mmg/Nmm3,仅为常常规锅炉的的10左左右，而且且几乎没有有任何脱硝硝运营成本本。 西安热工研研究院和四四川电力试试验研究院院于20007年4月月进行的机机组环保性性能考核试试验结果NNOx排放放量0.11397 t/h，排放浓度为81 mg/Nm3。按照年发电小时4600小时计，年排放量为642.62吨，大大低于常规锅炉NOx排放量。国产化循循环流化床床锅炉环保保排放

22、情况况根据我们收收资了解的的情况云南南开远电厂厂、秦皇岛岛电厂各2台台300MMW循环流流化床锅炉炉机组SOO2排放浓度度长期在2200mgg/Nm33以内,脱硫硫效率可达达95和和98。法国普罗罗旺斯电厂厂250MMW循环流流化床锅炉炉在Ca/S为2.5时脱硫硫率已达999。过去中小型型循环流化化床机组脱脱硫效率一一般在900以下，一一些专家学学者质疑循循环流化床床的发展，而而如今循环环流化床机机组实际运运行证明了了大型循环环流化床锅锅炉的脱硫硫效率完全全可以满足足越来越严严格的环保保排放要求求。3. 3000MW等等级循环流流化床机组组的运行情情况由于煤质的的差异，各各地循环流流化床锅炉炉

23、运行情况况有所差异异，但从整整体情况看看基本上都都能够实现现长期安全全稳定运行行，如山东东江泉实业业135MMW循环流流化床锅炉炉连续运行行达3000天，白马马300MMW循环流流化床锅炉炉最长连续续运行达1155天，秦秦皇岛电厂厂300MMW循环流流化床锅炉炉最长连续续运行达2200天，云云南开远电电厂3000MW循环环流化床锅锅炉最长连连续运行达达293天五循环流流化床锅炉炉的发展展展望循环流化床床锅炉洁净净煤燃烧技技术是目前前商业化程程度比较好好的洁净煤煤燃烧技术术。现状，亚亚临界CFFB电站锅锅炉无论在在容量、效效率和可用用率方面均均已达到基基本上和煤煤粉炉相比比的水平，如如何实现超超

24、临界蒸汽汽循环和CCFB燃烧烧技术的结结合，在解解决环保排排放的同时时又能达到到较高的发发电效率，是是CFB燃燃烧技术下下一步发展展的主要方方向。以法法国ALSSTOM公公司和美国国FW公司司为代表的的大型循环环流化床锅锅炉设计、制制造商已经经设计出6600MWW超临界循循环流化床床锅炉方案案，但目前前没有订货货业绩。我我国高度重重视超临界界CFB锅锅炉的发展展，先后在在两个国家家科技攻关关项目中资资助相关的的前期研究究，跟踪国国际上的最最新发展动动态。在22002年年的国家高高科技发展展计划中（8863计划划），设立立了超临界界CFB锅锅炉研究项项目，由清清华大学和和哈尔滨锅锅炉厂共同同承担

25、。目目前清华大大学、浙江江大学，西西安热工研研究院及三三大锅炉厂厂都已经设设计出了6600MWW超临界循循环流化床床锅炉方案案，有的单单位还提出出了8000MW超超超临界循环环流化床锅锅炉方案。从20033年引进白白马3000MW循环环流化床锅锅炉开始就就着手在消消化吸收引引进的3000MW循循环流化床床锅炉技术术的基础上上自主研发发600MMW超临界界循环流化化床锅炉，2004年至今，国家电网公司按照国家发改委能源局关于研究600MWCFB示范工程项目问题的要求开展了600MW循环流化床的前期工作。今年8月12日国家发改委以发改办能源【2008】1776号文批复同意开展600 MW循环流化床

26、的前期工作。目前，在国家电网公司的正确领导下，按照国家十一五规划纲要要求，工程计划今年年底开工，2010年底并网发电。循环流化床床锅炉从110万等级级发展到330万等级级用了100年时间，脱脱硫效率从从90以以下，提高高到95以上，供供电煤耗下下降10，钙硫比比从2.222.55下降到11.822.2。相相信从300万等级发发展到600万等级超超临界的时时间会更短短，脱硫效效率会更高高，供电煤煤耗会更上上一层楼。白马公司将将积极响应应国家大力力发展洁净净煤燃烧技技术，节能能减排号召召，把3000MW循循环流化床床示范工程程建设、试试运期间取取得技术、管管理和实战战经验应用用到国内自自主研发的的首台6000MWCCFB示范范工程上，为为推动我国国大型循环环流化床锅锅炉技术再再上新台阶阶，实现新新跨越，促促进资源节节约型和环环境友好型型社会建设设再立新功功，努力把把白马建成成全国大型型循环流化化床环保技术示示范中心。