国内外循环流化床技术概况及其在我国的发展趋势.doc

国外外循环流化床技术概况及其在我国的发展趋势1994年12束方机电评论D0NGFANGDIANQ!PINGLUNVo1。8No。´Dec。1994国外外循环流化床技术概况及其在我国的发展趋势东方机组厂宋长玉吴继高Tz摘要曩外中,大型循环流化库机组锅炉巳经进^电蛄机组市靖。甚至正在设计大蛋循环藏化库锅炉。国外循环流化库技术发晨也根迅连,但单机容量下降速率鞍慢。甚至由存在不步问皇。本文将舟绍曩内外循环流化床技木的毫况,井针对曩产CFB序言我国的一次能源中煤的耗量占8O以上,燃煤发电承当总发电量的8O左右。随着国经济的持续高速发展,应当降低煤销量,改建燃煤发电锅炉。到2000年每年将须要发电用煤5亿吨,这除了对我国煤的开采和货运将导致很大压力,并且燃煤电厂污染物的排放也将日趋严随着世界各国对环境污染的控制要求越来越严苛,世界上已开发出增加燃烧污染产物的各类技术方式。从70年代开始,常压循环流化床(CFB)燃烧技术以其效率,可操作性,环保特点和燃料适应性等得到世人的关注。现在世界上已安装投产了不少中,大型CFB电厂机组锅炉,有十多台IOOMW级和150~200MW级CFB机组投入商业运行,并且运行疗效都挺好。

证明CFB机组和常规电厂机组一样都具备很高的可用率。目前都把开发重点集中在小型常压循环流化床机组上,同时不断改进流化床的功耗。倒如英国正在安装25OMw的CFB锅炉,预计1995年启动。中国正在设计227MW的CFB电厂机组,该安装工程属于中国能源部"清洁煤技术一期规触"。法国的两台230MW的CFB机组计触于1995年启动。由此看来,流化床炉正打算在小型电厂机粉炉一争高低。我国从8o年代开始,循环流化床技术发展也很快速,但其单机容量的下降速率较步统计,国外制造各种CFB机组的厂商共22家,国外已投产和已订货的lO～小于35t/hCFB机组共300台,35～200t/h已达200台(其中已投产5O台),这200台北75t/h占82(已投产22台)。这种投产的CFB机组遭到了用户的普遍欢迎,但经过一段时间的运行实践,尤其是75t/h级机组显露出不少问题。本文将介绍国外外循环流化床技术的概况,并针对国产CFB机组的问题对其改进加强化及其小型化提出若干参考意见。收稿日期I1994-05?25202东方机电评论第B循环流化床燃烧技术的特点循环流化床燃烧(CFB)机组兼顾泡床炉和褐煤炉的长处,又杜绝了这两种燃烧方足之处,所以CFB机组是世界公认的一种清洁高效的燃烧方法。

发展CFB机组尤其是小型CFB机组,不仅可以燃用常规燃煤机组未能燃烧的煤种,使得实现清洁燃烧,满足环保要求此外,对于建设东北铜矿的坑口电站和就地运用北方各县的当地劣质煤,改善我国动力用煤的紧张僵局,都具备非常显著的效益。与常规褐煤炉比较,CFB机组主要有如下特点。(1)低污染燃烧因为CFB机组选用高温燃烧方法,其燃烧气温控制在850~C~900´C间,在这个气温范围内除了使燃烧在高于燃料灰硬度的气温下进行,但是只是选用钙基脱硝荆的最佳脱硝体温。脱硝效率最高可达95蛎,所以这些燃烧方法为燃高硫煤发电解不仅后顾之忧,同时高温燃烧能够提高N0x的生成。(2)燃料适应性广CFB易燃用多种煤,包括常规燃煤机组中无法燃烧的劣质煤如高低灰分煤,煤粉,无褐煤,油页岩,煤炉渣,煤粉等,还可燃烧各类固体废物,这对处理城市垃圾和综合运用能源具备显着的经济效益和杜会效益。(3)负荷适应性好,操作便捷CFB机组负荷调节范围较宽,通常可在3O～100负荷范围内稳定运行,而不须要助燃燃料,所以CFB锅炉可满足热,电负荷调峰的还要。(4)燃烧效率高CFB机组是在燃料多次循环中实现的,因而燃料的物理不完全燃烧机械不完全燃烧几乎可达到零的水平循环流化床,在燃烧劣质燃料时,燃烧效率可迭97～99,渣中的糖分也能得到充分回收。

(5)综合经济效益好CFB机组高温燃烧形成的尾矿活性较差。尤其是燃用煤炉渣,岩等燃料,其废液可以用作混凝土的掺料和轻质建筑材料。这一特点对迸发老矿山生机大有可为。按照国家焦炭部信息,将来3～5年时问内全省150多个矿山将推广应用循环流化床机组。加拿大循环流化床技术概况近二三年其间,为了开发建立循环流化床燃烧技术,世界上各工业国家从技术,^力,财力等方面都作了大量投入,而走在世界前列的一直是几个工业发达国家。近日英国开发和研究CFB机组技术的单位和生产厂商主要有美国鲁奇(Lurgi)公司,荷兰奥斯龙(Ahlstr6m)公司,法国巴特尔(Battelle)公司,法国福斯特惠勒(FosterWheeler)公司,簿国巴布利克(DeutscheBabcockWerk)公司和斯坦缪勒(Steinmueller)公司,荷兰斯图斯维克(Studsvik)公司等。中国燃烧安装工程(ABB—CE)公司和英国斯坦因工业(SteinIndustrie)公司引入鲁奇公司技术,只是现今CFB机组生产能力较强的厂商。前南斯拉夫的LIKTH和BTH也研发CFB。本文仅介绍上述这种公司和厂家中的三个主要流派。3。1白俄罗斯鲁奇公司代表的Lurgi型CFB鲁奇公司是世界上开发循环流化床机组最早的公司之一。

该公司在常年大量生产和实验的基础上,逐渐产生了有其特色的循环流化床技术,在CFB机组研究和设计上处于领先地位。至80年代末选用鲁奇技术生产的CFB机组已达40多台,最大容量499t/h超高压再热CFB期宋长玉吴继高国外外循环流化床技术概况及其在我国的发展趋势203机组。该炉装于日本佛州新西班牙动力公司,其蒸气参数为13—7/288MPa,541/541。窑炉上部裤叉管设计。炉外布置4个旋风分离器和相应的4个回料系统,两个内置式换(EHE),其内分别布置末级过热器和再热器。从总体上看鲁奇型CFB具备以下特性。(1)循环系统内设主床燃烧室和内置泡床换热。在主床下部布置少量屏式受热面,热器和过热器受热面则布置在内置换热和对流烟道之中。运行时通过调节燃料量和经过内置换热的热灰流量,控制窑炉气温和蒸气气温(2)依据燃科特征差别,烟气速率在4。9~9m/s之间变化。窑炉出口烟气中固体物料浓度在5~30kg/m,相应的循环倍率在30～40以上(3)选用分段送风燃烧方法。一次风从布风板上部送入燃烧室,二次风从布风板下部一定高度送入窑炉。一,二次风委比为4?8,短缺空气系数a—I。15～1。20。

那样可以傲到在燃烧室上部密相区为缺氧燃烧,产生还原性氛围,在二次风口下部为富氧燃烧,产生氧化性氛围。通过台理地调一,二次风比,可维持较理想的燃烧效率和有效地控制NOx生成量。(4)窑炉出口布置低温旋风分离器,其入口烟气气温约850。分离器选用钢壳结梅,内壁涂以耐火和耐热村里。分离效率可达99。CFB机组的运行机动性,经济性,燃料适应性以及排放水平都有优良的业点是机组整体结构复杂,分离器规格大,厂用电高,有锈蚀问题以及投资最高。3。2奥斯龙公司开发的Pyroflow奥斯龙公司是现在世界上生产CFB机组最多的一彖跨国公司,各类容量的机组巳生产出120多台,布满世界各地。该公司从70年代初就开始研究CFB技术,并建有小型试验电厂,专门从事开发适宜各类燃料的CFB技术。1980年开始生产PyroflowCFB机组。较典型的产品,有该公司属下一个Kauttua砖厂的90t/h和装于日本Colorado—Ute公司Nucla电站的420t/hCFB机组。前者为当初世界上巳投产的CFB机组中容量最大的锅炉,1987运,机组出力等参效及排放量都达到或超出设计指标,大大提高了CFB站行业推广应用的信心。

Pyroflow炉的特性:(1)不设置内置式换热,循环流化床机组主要由燃烧室,低温旋风分离器,回景泰蓝,对流烟道等组成,有的还配有冷渣器。(2)燃烧室分为上,下部份,上部由风冷壁延展部份,圆钢机壳及耐火衬里组成,下部窑炉四周为膜式风冷壁,过热器通常布置在熔池上方或尾部烟遭的顶部。还有后边过热器布置在炉膛中部,受热面用n铝管制造。这是Pyroflow炉独有的设计结构。(3)低温旋风分离器最高入口烟温可达950,分离器布置形式较灵活,可布置在炉侧或窑炉与尾部烟道之间,多选用高循环倍率,分离效率可达99。(4)一,二次风一般各50。燃科除了在熔池上部燃烧,并且还可在随着气流上升过程沿整个窑炉燃烧,沿风冷壁高度的烟气气温比较均匀,低负荷时物料循环量降低,燃烧集中在熔池上部,逐渐过渡到鼓泡床运行模式。(5)机组本体布置结构紧凑,耗钢委比鲁奇炉少得多,厂用电也少得多。从投产的几十台炉统计可知,机组出力,参数,热效率,燃料适应性,操作控制和排放都达到令人满意的水平,可用率高达98。因而,奥斯龙公司Pyroflow炉享有较高的声誉,市场占有率最高。

这些炉还有劣势,管制做过热器工艺难度太大,稍有缺陷,很易损磨低温旋风分离器对于小容量机组成本太高,另外大于分离器切割半径的飞灰,很难选用通常机械分离装置捕集,而只好选用造价较高的静电除尘器或袋式除尘装置。3。3德国福斯特?惠勒公司CFB机组该公司具备一百多年制造机组的历史。从70年代初开始开发制造流化床机组,迄今选用Fw技术已设计制造安装了50多台流化床机组,目前该公司正为日本新州York能源合作安装工程"YCEP"设计250MW亚临界电厂联产CFB机组锅炉。该公司以其独特的设计特征及其丰富经验,使FW公司的CFB机组别具特色。(1)汽(水)玲式旋风分离器汽(水)冷式旋风分离器是Fw公司的CFB机组整体式水冷布风板,汽(水)冷一次风箱,联式风冷壁,汽(水)冷式旋风分离器中的一部份。这些旋风分离器由膜式壁构成,与机组回路方式一体,其热力,机械和结构上都是兼容的。这些整体式的设计不须要在熔池与分离器之间设置低温管线。分离器内壁涂上一层最大长度不少于50mm的耐火防磨层。Pyroflow炉的分离器内衬长度为350~450mm。这种设计的主要特点是:加速了机组冷态启动速率,启动时间可降低30～50大节约动燃料,适宜变负荷运行;分离器可选用常规机组中使用的绝热保温材料,大太提高了热损失{净重减少,占地空间也降低,从运行和经济的观点看,这种对大容量CFB机组非常重要。

(2)INTREx换热与浚公司汽(水)冷旋风分离器的特性相似,换热的设计和布1NTREx(Integr8IRecyleExchager)换热。它靠近在熔池炉墙上部,坐落旋风分离器固体颗粒返回到熔池通道上,由窑炉支撑,和窑炉构成一个整体,成为上方悬吊结构。这些布置不须要高昂的和高修理成本的膨胀节以及窑炉和INTREX换热之间连结部件。INTREX换热是由风冷壁壳体和隔墙组成多个仓室的不燃烧鼓泡床,床内布置埋管过热器。由分离器分离出来的固体颗粒经丁型阀踏入该换热。INTREx换热实际上是对过热器设计所进行的一项革新,该设计的特点是:该换热既有埋管受热面传热系数高的特点,又能在很细的床料颗粒(200~m)条件下良好运行。因为很细的再循环颗粒和很低的流化速率(0。15～0。~Sm/s),因此几乎不存在埋磨蚀问题。INTREx换热可将汽包中释放糖分的一部份转移到炉外进行热交换,因而避免选用偏低的窑炉循环流化床,且不存在窑炉布置屏式受热面,因此也不存在窑炉内受热面锈蚀问题,有利平锅炉的小型化。在40～100负荷范围内独立控制过热,再热汽温。

因为没有膨胀节,固体分流和输送管线,提高了耐火材料,所以修理成本很低。(3)固体物料返回通道(sRc)从INTREX换热溢流下来的固体颗粒被分流踏入一在熔池和INTREX换热之间的紊流化缓冲区,称为固体颗粒返回通道(SRC)。SRC是一个单独的流化床室,所有的INTREX换热共用一个SRC。。SRC在INTREX换热和窑炉之间提供了一个密封区,避免窑炉中的桩颗粒和烟1NTREx换热;SRC使循环颗粒预混和,并均匀分流踏入窑炉低密相区{SRC化料腿能减低窑炉的压力波动对INTREX换热运行的干扰。上述特点都能使CFB机组得第´期宋长玉吴继高国外外循环流化床技术概况及其在我目的发展趋势205到平缓的负荷变化和正常运行载荷。(4)具备导向喷管的布风板8o年代初Fw公司开发的具备奇特功耗的技术之一是整体冲压的膜式壁热管上。导向喷管的取向视燃料特征的不同而定,它在炉底产生的气流流向可将粗颗粒床料吹向灰渣n,有效地避免了大颗粒的积聚,流化停滞,过焙烧焦,从而保证了锅炉的连续运行。这一特征对大容量CFB机组尤其重要,由于大容量机组具备更大的窑炉截面。

(5)选择性排灰冷灰器Fw公司在发展CFB过程中开发出流化床选择性排灰冷灰它摆脱了风冷绞龙除灰装置存在的许多缺陷,如昔投资大,石灰石运用率燃料燃烧效率低,不能回收灰渣的化学热损失,机械和操作故障多等。选择性排灰冷灰器有如下作用:有选择性地消除粗颗粒床料,控制窑炉上部密相区的床料量;将细的石灰石和燃料进行分级并再次吹入窑炉@在灰被排入输灰系统之前能将其冷却到可以接受的温度}适于分级和冷却空气可回收冷灰器中物料的化学热,并送回窑炉。上述三个公司的CFB技术都各有其优点。近些年来,各公司为了扩大自己的市场范围,通过许可证出售,办合资厂等手段把自己的势力扩大到世界各地。其他一些公司也都开发研究CFB机组,但因为其销量较少,因此技术水平,生产能力方面都不能与鲁奇,奥斯龙,福斯特价勒公司相比。正如上述,现在各种类型的CFB机组还在不断改进和加强,正在向高参数,大容量发展,所以可以预想流化床燃烧技术将会导致火力发电技术领域内一场深刻的改革。我国循环流化床技术状况和将来发展趋势4。1状况应当说美国只是开发流化床燃烧技术较早的国家。从7o年代开始一些高等高校,研究所和企业就研发出小容量的流化床机组,至今我国投产的2～130tlh台,已投产和订货的10~75t/hCFB机组约500台。

东方机组厂与日本FW公司合作设计,东方机组厂生产的220tlh流化床机组已出n加拿大。我国引入奥斯龙公司的410t/h和220tlh的CFB机组将分别安装在重庆梁平电站和广州佛山石化公司。喑尔滨机组600万港元订购了奥斯龙公司一套220t/hCFB机组图纸,从而为大化提供5OMW锅炉的CFB机组。中科院热化学所运用联合国科教文筹款170万欧元,正在开发小型CFB为了超越世界先进水平,电气部,能源部,国家重大办已将开发小型循环流化床纳入国家八五科技预研项目。1991年11月国家建委,电气部即将下文,由东方机组厂结合四川成都电站进n410410tlhCFB机组和湖南常德石化公司进n220220tlhCFB机组同时引入小型循环流化床技术。因此,东方机组厂投资150万美金建造了国外最大的循环流化床实验台,并与自贡煤矿合作研发了一台20t/hCFB机组。该安装工程既可为矿山发电,又是东方机组厂开发循环流化床机组的实验基地,同时,东方机组厂组织专业队伍积极出席引入磋商。通过多次磋商,Fw司的循环流化床技术以其技术先进,售价合理被东方机组厂选中。

东方机组厂引入FW50,100MW循环流化床机组设计和制造技术的引入协议已于1994月在成都签约东方机电评论第B4。2国产CFB机组存在的问题应当说国产CFB机组遭到用户的普遍欢迎。但还存在不少问题。以国产最大容量75t/hCFB机组为倒,主要存在下述问题。(1)机组连续运行时间较短,太部份75t/h炉通常连续运行时间只有550小时,最长2000小时左右。(2)机组出力不足或不能长时间稳定满发,多数在85%负荷以下运行。普遍反映燃高收率高挥发分煤时负荷易带,燃烧效率高。对低热值低挥发分煤则出力不足,燃烧不稳,燃烧效率和机组效率过低,飞灰含碳量偏低,床渣余热没有回收,有的排烟体温过低。(3)受热面和耐火材料锈蚀严重,主要部位是风冷壁上部转折处和密相区,转炉,分口段,分离器内衬以及对流受热面烟气门廊处。(4)热工控制系统不完备,仪表配置不合理,测点不足满足运行操作的还要。(5)脱碳系统普遍没有投用或没有设计。机电除尘故障较差,除尘效率也未选到设计要求。(6)炉体膨胀补偿不良,密封较多,导致运行中漏气,漏烟,漏灰。(7)除尾矿系统不通畅,床渣没有设置冷渣器。

分离器,回景泰蓝烧蚀。(8)辅机,如高压头水泵,耐火材料等不配套。当前国外有关科研单位,制造厂商和用户对增加CFB机组的靠谱性,可用率及高染运行举行了大量改进加强工作,使得取得了一些进步,但总的看来国产CFB炉无论从功耗上,还是容量级别方面都远远跟不上逐渐下降的需求。我国的工业锅炉,中小钢厂整修还要用CFB机组来取代链条炉排炉。全省200多个矿山太搞焦炭综合运用,要求在3～5年内武器35～130t/hCFB锯炉。焦炭部在十年内将每年用2O亿人民币支持矿山上小火电,国家经委交能公司每年也花几亿人民币支持中小电厂整修。在这些情势下,我国将来应怎样组织开发小型循环流化床技术,对此笔者提出如下建议t4。3推进我国开发小型CFB机组的脚步(1)要集中财力,人力,统一组织举办预研。由机械部,电网部牵头,发挥国家与地方两极性,给出降价新政,选个借助安装工程,组织三结合的预研队伍,集中人力,财力制定计划,做好协调,那样一定会在3～5年内攻下国产小型循环流化床技术难关。(2)近日美国开发循环流化床技术,但是取得了一些成绩,积累了一些经验,但从总还处在高级阶段。

已投产的循环流化床炉容量不少于75t/h,普遍存在出力不足,分离器功耗差,自控水平低,可用率低等问题,在这些状况下要超去世界先进水平,一种办法是自力更生,个台阶,一个台阶往上爬,那样从75t/h逐渐发展到220t/h,4lOt/h,670t/h,1000t/h容量循环流化床机组或许须要10~20年时间,虽然那样的速率在加快变革的经济大期中是不可取的。第二种方式是在已有基础上引入美国先进技术,比如引入410t/h或670t/h技术,这么显然要用一笔外汇订购外国技术,但消化吸收后,能够踏在巨人的右臂向前走,在3年内就可入选世界先进行列。走这条路也须要国家支持,用户和制造厂紧密配合,如同以前电气部组织引入中国CE公司300,600MW木柴技术这样,美国只用了时间就走完了外国花20~30年的时间才走完的路程,制造了国产300,600MW锅炉机组(3)在中小锅炉整修过程中,为了减少环境污染,许多水厂纷纷要上循环床机组,也有一些矿山运用堆积如山的煤炉渣,炼铁泥筹集资金相继上循环床机组。每上一个项目都要买外国的期宋长玉吴继高目内外循环流化床技术概况及其在我国的发展趋势207软件(有的是全部,有的是部份),需要到外国视察一遍,笔者觉得此风不可长-作为国家或地方有组织的调研一次,引入一,二个安装工程是可以的,但绝不能项项去视察,台台都去买外国的。

在成都,广州安装工程磋商中,我们初步作了比较,订购1台410t/h循环流化床机组岛中的磨煤机,送料排灰装置,水泵,自控系统,机组本体中的风冷壁,分离器,回景泰蓝,冷渣器等主要需外汇3600万美金,按现行外忙比价,约是国产设备价的6～7倍,也就是说花同样个相似的电厂。作为一个领导者或经营者都要弘扬勤俭建国,勤俭办企业的方针,本着少拿钱多办事的原则,坚信美国人的智慧和能力,尽快走国产化公路。(4)政府要宏观调控。在市场经济条件下,企业之间倡导竞争,优胜劣淡,笔者觉得,中前开发循环流化床技术方面还处在高级阶段,还要国家确定引入技术新政,不能上面乱来}需要国家从安装工程选取,财力等方面予以支持,作为IOOMW以上的大项目,用户与制造厂常常难于承当的。在技术流派上不搞一家独裁,可以扶植二个,最多三个,但不能漫无边际乱上一阵。那样在政府的正确引导,支持下,很快还会发展起有美国特色又有竞争条件的厂家,保证我国在开发循环流化床技术方面走上健康发展的公路。(5)为了小结我国前一段时间在开发循环流化床技术方面的经验教训,建议政府部门举行个大会,在了解状况听取各方面意见的基础上,向本科高校,科研院所和生产厂商提出要求,制定统筹规期的方案,那样可以统一认识,统一行动,加速开发速率,笔者觉得,在中国现在条件下这么做还是必要的。

其实,循环流化床燃烧技术,以它颇具的技术优势,越来越得到广大电网工作者的追捧,我们坚信,在变革开放大好情势下,广大电网建造者一定能在不远的今后,把世界最先进的小型循环流化床机组建造在神州大地上。参考文献阮龚绍。流化床机组田册。上海t四JII科学技术出腹社。1992。112吴维高。埠【联邦薹国的电厂机组。电厂机组,1993。12,98~1183J胆。nMakans1。Cfluid—bedtakeo[iP—cunit~inthe25Ot010Wrang~Pwer,1993-137(9)l´550(上接第200鉴于上述认识,在lU,IV调节阀上各打了2平衡孔,对置。经处理后阀后压力波动改善,并进行了50,100的甩负荷实验,以及额定负荷停槐2小时后的热态启动实验。因为200MW汽轮机在网批量大,所以对200MW高,中压调节球阀修理提出下述留意事检测衬套与导轮套,应控制h,衬套套磨蚀应更换,检测阀碟,阀套。垢层,黑斑应彻底结束语用户服务人员对故障进行剖析,认识,难免片面和局限,大多从使用视角和表现八手。因而驳论错误也难免,本文的目的在于说明靠谱性设计应以或许出现的载荷,或许出现的故障态为根据,如在某些条件下均能保证功能靠谱,则产品靠谱性就上了一个层次。