超临界循环流化床锅炉的研发

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350MW超临界循环流化床锅炉负荷阶跃特性研究

0引言随着我国大型循环流化床技术的发展，继四川白马电厂超临界循环流化床机组示范成功后，我国相继审批了一批350MW 超临界循环流化床机组。

山西作为煤炭资源大省，在利用低热值煤的项目中，正在建设和投运的350MW 超临界循环流化床机组的数量及装机位居我国前列。

山西河坡发电有限公司所基建的该类型机组为我国第一批由东方锅炉集团自主知识产权的350MW 超临界循环流化床机组。

该机组于2015进入基建试运阶段，并与2016年7月2台机组全部投入商业运行。

流化床锅炉在国内外得到了迅速的发展，但其固有的热惯性大的特性使得其负荷响应速度慢，调节速率差[1-2]。

另外，风电和水电等新能源发电在电网中所占比例也不断升高；由于受气候条件的制约，新能源发电输出功率具有间歇性和随机性的特点[3-4]，从而引发了电网的一对突出矛盾。

即一方面，新能源发电具有的间歇性和负荷不确定性造成了电网负荷的频繁波动[5-6]，给电网中发电机组的负荷调节能力提出了灵活性和快速性要求；另一方面，电网中的循环流化床发电机组固有的负荷响应慢又制约了电网的调节速率，使得电网的调度问题越来越突出，发电机组调度难度越来越大。

目前，电力调度对循环流化床机组的调峰速度为1%~1.5%。

由于负荷信号在传输过程中有一定的滞后性，为满足电网调度调峰要求，该类型机组火力发电厂在日常自动发电控制AGC （autogenerationcontrol ）模式下的负荷调整速率通常设为4~4.5MW/min ，但在实际运行过程中，由于循环流化床锅炉燃烧滞后性大，且不同煤质及入炉煤粒径对机组的响应速度影响较大[7-8]，采用上述速率下，机组的热力系统对电负荷的响应存在不同程度的滞后性。

基于上述原因，循环流化床机组在AGC 模式运行方式下，响应负荷在进行锅炉冲量燃烧的前提下，主要依靠汽轮机的阀位实时响应来满足机组AGC 要求[9-10]。

机组运行压力350MW 超临界循环流化床锅炉负荷阶跃特性研究邢秀峰（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）摘要:阐述了随着循环流化床锅炉技术的发展，流化床机组在电网中占比越来越高，然而其热惯性大，动态调峰能力差，使得要求随时吸纳新能源发电的电网负荷调度越来越困难。

浅析350MW超临界循环流化床锅炉技术

浅析350MW超临界循环流化床锅炉技术随着社会生产力的不断提高，对于工业生产的效率和设备性能的要求也逐渐提高，350MW超临界循环流化床锅炉技术融合实现了火力发电技术的创新，因此，文章从技术可行性分析入手，联系实际，研究了350MW超临界CFB锅炉关键技术。

标签：350MW；超临界；循环流化床；锅炉技术；研究探析前言我国火力发电主要依靠锅炉进行生产，传统的生产技术和锅炉设备不仅限制了生产效率，同时对煤粉的利用率低下也影响了火力发电事业的发展，只有从技术层面加以创新，将350MW超临界CFB锅炉技术融合，才能促进我国火力发电事业的现代化发展。

1 技术可行性浅析随着我国工业技术的不断发展，在火力发电的设备上，逐渐朝着更加低成本、低消耗、高效能的方向发展，而超临界CFB锅炉的生产和使用以其先进的技术、价格低廉的原材料极大程度的促进了我国工业现代化的发展，而350MW规格的超临界锅炉相较于过去600MW极大程度地改善了调峰性能，而CFB锅炉技术在我国有着广泛的应用，在实践中不断对技术进行革新，使得两种技术的结合具有了成熟的条件，使得两种技术的融合具有较强的可行性[1]。

350MW超临界锅炉的工作原理是利用炉里外的温度差，在炉内热流形成的同时，根据水冷壁的冷却能力，达到火力发电的目的。

而350MW超临界循环锅炉技术最大的特点在于有效的降低了炉里的温度，使得热流密度降低，有效地增加了水冷壁的冷却能力，另外，CFB锅炉的温度主要集中在炉底，随着生产原料浓度的逐渐增加，热流曲线会在锅炉内部过于集中，影响了安全生产，同时，热流曲线的形成与锅炉内部的空间有直接的联系，锅炉空间内部越小，增热流曲线越明显，极大程度地限制了生产和加工。

将350MW超临界CFB锅炉技术相融合，能够增强对热流趋向变化的控制力度，同时炉里的温度较低，也为水冷壁的作用提供了发挥空间，促进了工业技术的现代化发展。

另外，对温度的控制是技术融合的要点，CFB锅炉能够实现低温燃烧，相较于传统的锅炉技术，CFB 床锅炉增强了对煤粉的燃烧能力，不仅提高了生产原料的利用率，同时也减少了对资源的浪费，而350MW超临界锅炉使得热流均匀分布，实现了煤粉的完全燃烧，使得350MW超临界CFB锅炉具有清洁功能，使得工业生产和加工符合我国绿色经济发展的要求[2]。

超临界循环流化床锅炉技术发展分析

R e d ：美国
大能源消费国
．
以煤为主的
．
一
电厂 2
x
250 M W
CF B 锅炉机组和 JE A
电厂的
：
次能源结构在相当长的时间里将难以改变
能减排是保持能源工业可持续发展的必然
“
实施节
在国家
300 MW 循环流化
u r o w
为了探索提高常压循环流化床锅炉效率的途径
，
在分析了国内外循环流化床锅炉技术发展现状的
．
基础上
．
研究指出超临界循环流化床锅炉结合了循环流化床及超临界蒸汽循环这 2 种成熟技术
．
兼备了低
成本污染控制和高供电效率两大技术优势
、
云南巡检司电厂
、
但目前投运的循环流化床锅炉都是高压
．
超
一
云南小龙潭电厂
内蒙古蒙西电厂等 9 台 300 Mw
．
高压和亚临界参数机组
定限制
．
热耗和煤耗的降低受到
循环流化床锅炉机组已相继投运发电
哈尔滨锅炉
。
机容量最多的国家
同时
．Hale Waihona Puke 已投运循环流化
、
床机组在
燃
提高锅炉效率
、
降低厂用电
．
提高辅机可靠性等方面

超超临界循环流化床锅炉外置式换热器开发及关键技术研究

超超临界循环流化床锅炉外置式换热器开发及关键技术研究发表时间：2020-09-02T16:35:00.133Z 来源：《当代电力文化》2020年3月第9期作者：蒋晓双[导读] 循环流化床（CFB）燃烧技术具有煤种适应性广，SO2炉内脱除成本低、NOx原始生成低等优点，是大规模燃用高灰分、低热值劣质燃料的最佳选择摘要：循环流化床（CFB）燃烧技术具有煤种适应性广，SO2炉内脱除成本低、NOx原始生成低等优点，是大规模燃用高灰分、低热值劣质燃料的最佳选择。

相比煤粉炉，CFB锅炉在环保性能等方面具有优势，但供电效率仍显不足。

因此，开发更高蒸汽参数的超（超）临界CFB锅炉以提高循环效率是CFB锅炉发展的必由之路。

关键词：超超临界；循环流化床；外置式换热器引言CFB(循环流化床)锅炉具有燃料适应范围广、污染物控制成本相对较低等特点，在我国应用广泛。

通常，大型循环流化床锅炉会设置外置换热器，以扩大换热面积来满足锅炉的换热需求。

外置换热器的出现，增加了循环流化床锅炉动态调节负荷的手段:高负荷时，加大锥形阀开度增加外置换热器内的循环灰流量，从而增加外置换热器换热量来满足锅炉总换热量需求;低负荷时，关小甚至关闭锥形阀开度，减小外置换热器内的循环灰流量，使得锅炉换热尽可能在炉膛内完成，维持炉膛燃烧和炉膛温度稳定。

由于外置换热器的调节作用，循环流化床锅炉能够在低负荷区域稳定高效运行，具有宽负荷运行特性，基于此，本文对超超临界循环流化床锅炉外置式换热器开发进行研究。

1循环流化床主要结构循环流化床锅炉主要由燃烧系统、物料循环系统、尾部对流烟道系统、水汽系统、除渣、除灰系统以及脱硫脱硝系统组成。

炉膛尺寸12460mm×6700mm，蒸发受热面采用膜式水冷壁，燃烧室中上部与前墙布置8片水冷屏和4片Ⅱ级换热器，确保整个过热器系统的辐射传热特性；底部采用微倾斜水冷布风板和大直径钟罩式风帽，使布风均匀，同时防堵塞、防结焦和便于检修；尾部对流烟道布置Ⅲ级、Ⅰ级过热器、H型省煤器、空气预热器。

350MW超临界循环流化床锅炉运行优化及实践

350MW超临界循环流化床锅炉运行优化及实践发布时间：2022-04-26T15:56:55.694Z 来源：《科学与技术》2022年第1月第1期作者：孙昌[导读] 随着国家对燃煤机组安全、经济、环保性能要求的日益严格，超临界循环流化孙昌联泓新材料科技股份有限公司山东枣庄 277500摘要：随着国家对燃煤机组安全、经济、环保性能要求的日益严格，超临界循环流化床（CFB）机组已成为清洁煤发电技术的重要发展方向之一。

2013年，世界首台超临界600MWCFB机组在四川白马电厂投运；2015年，国内首批350MW超临界CFB锅炉相继投运。

截至目前，国内已经投产超临界CFB发电机组49台，装机容量1802万kW，更加先进的660MW超超临界CFB机组正在建设中。

关键词：350MW超临界循环流化床锅炉；运行优化；实践措施；引言自2015年晋能集团国金电厂全套自主设计的世界首台350MW超临界循环流化床锅炉投产以来，因其燃料适应性广、负荷调节范围大、污染物生成及控制成本低等优势，超临界循环流化床锅炉迅速在中国大力发展应用，先后投产350MW超临界循环流化床锅炉约40台。

超临界循环流化床锅炉的设计、制造、运行、规模，为循环流化床燃烧技术研发和应用创造树立了品牌，同时也占据了世界领先地位。

一、350MW超临界循环流化床锅炉技术可行性分析随着我国工业的不断发展，工业技术也在不断的革新，现代工业追求低消耗、低成本、高效能。

350MW超临界循环流化床锅炉的不仅完善了技术上的缺陷，同时也促进了我国工业的现代化发展。

首先，在传统的锅炉中，因为锅炉内部的热量密度比较大，所以水冷壁在对其进行冷却时的要求会更高，350MW超临界循环流化床锅炉内部的热量密度相比较传统的锅炉要低，有效的提高了水冷壁的冷却能力。

其次，350MW超临界循环流化床锅炉的炉膛内部物料的浓度以及它的传热系数是非常大的，在炉膛高度增加的过程中逐渐变小，而在炉膛底部热流是最大的，350MW超临界循环流化床锅炉的这个特性使炉膛内部的热流密度的区域出现在炉膛下部，有效的避免了锅炉炉膛内的热流最大值出现在炉膛上部。

哈锅660MW高效超超临界循环流化床锅炉方案研究

与双布风板结构相比，单布风板炉膛深度增加，通过配风系统的合理设计，可确保二次风的穿透能力。从图 2 可以看出，下层二次风口穿透距离 1.5m 左右,上层二次风口穿透距离达到3. 6m，可保证二次风口穿透性。
2 锅炉布置方案及关键技术研究
660 MW高效超超临界循环流化床锅炉为超临界参数变压运行直流锅炉，采用单炉膛单布风板、二次上升水冷壁系统、一次中间再热循环流化床锅炉。
表 1 660 MW高效超超临界CFB锅炉蒸汽参数
负荷（BMCR) 主汽温度主汽压力
再热器入口温度再热器入口压力再热器出口温度再热器出口压力
给水温度
单位 X.
MPa. g X.
MPa. g X
MPa. g X.
数值 605 29.4 302.9 6. 16 623 5.96 302.9
图 3 高温再热器外置床方案壁温计算
可以看出不考虑壁温屏间偏差时，高再管子壁温与汽温差高达到58T 。由于本方案高温再热器汽温高达 623T ，若考虑到外置床中的传热偏差，高温再热器的材料选择非常困难。因此，本方案外置床内全部布置汽温相对较低的中温过热器，可确保外置床中受热面的安全性。高温再热器采用屏式结构布置在炉膛内，通过炉内成熟的屏偏差控制技术，保证高温再热器受热面的安全。 2 . 4 水动力方案设计
第2 期 2021 年 03 月
锅炉制造
BOILER MANUFACTURING

600MW超临界循环流化床锅炉控制系统研究_高明明

，锅炉
为超临界直流锅炉，采用双布风板单炉膛、H 型布置、平衡通风、一次中间再热、循环流化床燃烧方式，采用外置式换热器调节炉膛床温及再热蒸汽温度，采用高温冷却式旋风分离器进行气固分离。锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，机组通过 168h 试运行，正式进入商业运行发电。目前超临界循环流化床锅炉本体研究还未成熟，控制系统的研究也处于摸索阶段，但是机组进入商业运行意味着负荷的变化必须稳定的符合电网要求，而因为此台锅炉是循环流化床和超临界直流自主设计首次结合，没有成熟的控制系统研究经验。经过长期探索和调试，投入机组协调控制后机组可以稳定运行，但机组升降负荷期间，会出现负荷不稳定现象，如何在机组负荷调节过程中保持主要参数的稳定，是机组运行品质的关键。大型循环流化床 CFB 锅炉由于具有燃烧效率高、污染排放物低、燃料适应性广的优点而得到越来越广泛的应用[4-6]，但除了 CFB 锅炉本体设计和结构本身存在的缺点外，自动控制系统方面的问题一直是其推广应用的主要障碍[7-9]，因此需要进行深入研究。
control；burning carbon
摘要：超临界 600MW 循环流化床(circulating fluidized bed，
CFB)机组具有更复杂的锅炉特性，因此超临界循环流化床
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(13MS15)； “十二五”国家科技支撑计划重大项目 (2012BAA02B01) ；国家自然科学基金重点项目(51036002)。 Project Supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities Fund (13MS15); Key Project of the National Twelfth-Five Year Research Program of China (2012BAA02B01); Project Supported by the Key Project of the National Natural Science Foundation (51036002).

超临界循环流化床锅炉技术发展现状与展望

超临界循环流化床锅炉技术发展现状与展望摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火力发电厂建设越来越多。

在开展超临界循环流化床锅炉发电的工程示范过程中，建立了整套的超临界循环流化床锅炉设计理论和关键技术体系，发明了系列的关键部件创新结构，研制了600MW超临界循环流化床锅炉，研发了成套辅机、仿真、控制和安装调试技术，完成了世界首台600MW超临界循环流化床示范工程的系统集成，创建了安全运行技术体系。

本文首先分析了传统启动方式能耗介绍，其次探讨了超临界循环流化床锅炉的研究，然后就相关控制策略进行分析，最后就超超临界循环流化床锅炉的发展进行论述，以供参考。

关键词：超临界；循环流化床锅炉；高效；示范；展望引言火力发电厂是能源消耗大户，提高能源利用率和降低能源消耗是发电企业生产各环节努力追求的目标。

在机组启动过程中须根据实际运行情况，不断优化机组启动方式，总结经验，以达到节能增效的目的。

超临界机组参数高，水质要求严格，冲洗耗水量大，机组全冷态启动所需时间较长。

因此，减少机组启动期间辅机电量、燃煤(油)和水等能源的损耗，对于提高机组的经济效益有着重要的意义。

1传统启动方式能耗介绍按厂家提供的机组冷态启动曲线和说明书中的规定，从锅炉点火启动到机组并网约14h，在实际启动中，进行部分优化后启动后也大约需要13h才能并网，机组冷态启动1次约耗油80t，启动用电量约10万kW·h，启动用煤量约150t 标煤。

按现有柴油、煤、电价计算，每次冷态启动费用为70余万元(未计算启动用水)。

机组启动成本高，给企业带来负效益，同时也不符合国家节能降耗要求。

2超临界循环流化床锅炉的研究对相关问题逐一进行深入系统的研究。

通过详细的研究，发现炉内物料浓度垂直分布和床层物料浓度横向分布大，建立了计算模型，提出了局部换热系数的计算模型，将上述物料浓度分布模型耦合，得到了可靠的热流密度分布，修正了国际上对低热流密度角误差的认识，为水冷壁的安全设计提供了关键数据。

超临界循环流化床锅炉技术发展现状与展望

超临界循环流化床锅炉技术发展现状与展望摘要：超临界循环流化床（CFB）锅炉技术是我国自主研发的先进燃煤技术，由于其具有高效、低污染、高可靠性等优点，是目前我国大力发展的清洁发电技术之一。

针对超临界CFB锅炉技术特点和当前面临的问题，本文将会概述超临界CFB锅炉技术发展历程和现状，从试验研究和工程应用方面探讨超临界CFB锅炉面临的技术挑战，并对其未来发展进行展望，以期人们能够更好地利用该技术，从而获得更加清洁的能源。

关键词：超临界；循环流化床；锅炉技术；发展现状；展望1 引言自20世纪60年代以来，美国、日本、德国等国家对燃煤发电技术进行了深入的研究，并在超临界煤粉炉、超超临界循环流化床（CFB）锅炉及高效低污染清洁燃煤发电技术等方面取得了一定的研究成果。

进入21世纪以来，我国对循环流化床（CFB）锅炉技术进行了大量的研究和应用，在研发和设计制造超临界CFB锅炉方面也取得了很大进展。

在国家能源局的大力支持下，中国电力科学研究院牵头研制了我国首台额定参数超临界CFB锅炉，并于2014年在贵州大唐国际湄潭发电有限责任公司投入商业运行，这标志着我国正式掌握了超临界CFB锅炉的核心技术，但是我国仍然需要在相关技术方面进行完善升级。

2 超临界循环流化床锅炉技术的发展困境超临界循环流化床锅炉技术的发展伴随着一系列新的挑战，从最开始的蒸汽压力仅有35MPa，到目前可以达到100MPa甚至200MPa，对于技术水平的提升是巨大的。

但是，也存在着许多技术瓶颈，包括对超临界压力下材料特性的研究、锅炉热力系统优化设计和运行工况优化、开发适应于超临界循环流化床锅炉的控制技术等。

首先，材料特性研究方面，目前我国还没有能全面掌握超临界循环流化床锅炉材料特性的试验平台。

很多研究都是基于实验室条件，其可靠性和准确性很难得到验证，因此，只有掌握了材料特性，才能更好地指导超临界循环流化床锅炉的设计。

其次，锅炉热力系统优化设计和运行工况优化方面，超临界循环流化床锅炉由于蒸汽压力较高，如果没有考虑其特点，很难设计出合适的热力系统，从而使锅炉在设计阶段就考虑了各种不利因素，影响了锅炉的整体性能。

超临界循环流化床锅炉的发展

超临界循环流化床锅炉的发展本文简述了超临界循环流化床锅炉的发展现状，浅析了超临界循环流化床锅炉的关键性技术的研究进展，并提出了对超临界循环流化床锅炉的研发建议，以期为我国超临界循环流化床锅炉的发展提供借鉴。

标签：超临界；循环流化床锅炉；发展前言：超临界循环流化床锅炉技术，作为一种新型的燃煤发电技术，具有高效清洁的显著特点。

该技术有效结合了超临界蒸汽循环技术以及循环流化床锅炉燃烧技术的技术优势。

循环流化床锅炉日益呈现出超临界化的发展趋势。

一、超临界循环流化床锅炉的发展现状1、国外超临界循环流化床锅炉的发展现状。

对于循环流化床锅炉技术，国际研究发展速度极快。

波兰的一家电厂Lagisza在2009年成功研制出460MW的紧凑式超临界循环流化床锅炉，并成功将之投入市场运营生产。

该锅炉主要采用了FW公司的相关技术。

以此为基础，FW公司对超临界循环流化床锅炉技术继续进行研发，并联合相关公司研究了800MW的超超临界循环流化床锅炉。

ALSTOM公司，对超临界循环流化床锅炉的研究，采用模块化放大进行相关设计工作。

该公司在2005年，对600MW的超临界循环流化床锅炉成功完成了相关的概念设计，对于炉膛结构，主要是“双支腿”设计。

2、国内超临界循环流化床锅炉的发展现状。

对于600MW的超临界循环流化床锅炉技术，我国的相关锅炉厂家以及各大高校均对之进行了相关研究与科学设计，其研究涵盖诸多关键技术，成果喜人。

例如，我国哈尔滨的锅炉公司与清华大学进行科研合作，在2004年对800MW的超临界循环流化床锅炉提出了相关的概念设计，该设计的炉膛结构，也是“双支腿”设计。

我国上海锅炉厂与中科院进行科研合作，对600MW的超临界循环流化床锅炉提出了相关的设计方案，该方案中炉膛冷水壁结构设计采取全膜式壁。

二、超临界循环流化床锅炉关键技术研究进展1、水冷壁及水动力计算的研究进展。

超临界循环流化床锅炉的水冷壁设计通常采用的相关技术是Benson垂直管屏直流技术，其水冷壁管通常采用具有特殊的优化结构的管径较大且具有内螺纹的管道。

600MW超临界循环流化床锅炉的设计初探

乱稚霸
应用方法论
６０ＭＷ超临界循环流化床锅炉的设计初探０
陈彪
（中海油新能源投资有限责任公司，京１０６北０１）０
摘耍本文以笔者实际经验为出发点，对６０Ｍｗ超临界循环流化床锅炉设计的关键问题及总体布局进行具体分析与探讨０
１超临界循环流化床锅炉的关键技术
１１支持大容量模式发展．如果锅炉的尺寸有所增加，那么在炉膛内的体积加大速度将大于周围水冷壁的换热面，此时换热面的面积将表现出一定弊
端，虽然只要提高炉膛的高度，就可以避免这一问题的发生，但是对于６０ＭＷ的大型循环流化床锅炉来说，仅仅提高炉膛内的０高度，明显不适用。即使增加了炉膛内的高度，也仅仅提高了固体浓度相对较低的顶部高度，那么对炉膛高度将提出更高要求。以实际情况为出发点，如果能够在炉外的固体颗粒循环线路中安装一个 “ 置式换热器” ，可将温度较高的循环物流入到低速流外化床的受热面，就可实现热交换过程，既可保障炉膛中的传热面积，也可合理控制炉膛内的温度。对于大型循环流化床锅炉来说，如果其底部采用单炉膛的结构形式，可能由于尺寸较小，造成左右墙与前后墙之间的水冷壁距离过大，二次风难以到达炉膛的中心位置，此时炉膛中的燃烧过程将难以控制，可能引发污染。因此，为了解决这一问题，考虑在炉膛的底部位置，划分两个分别独立的流化区，通过调整其深度，以解决存在的各种问题，将循环流化床锅炉中高浓度区的二次风送达到炉膛的中心位置。１２蒸汽参数锅炉受热面的优化．在超临界循环流化床锅炉中，处于省煤器出口位置的工质已经有所加热，而在水冷壁中，工质将持续加热，温度不断上升，因此可以说炉膛就是一个大型过热器装置。随着循环流化床锅炉容量的不断增加，其中给水温度、给水压力以及主蒸汽等也有所提高，由于压力与温度发生变化，那么给水的加热过程中，热量所占比例也发生了变化；如果蒸汽的参数有所提高，那么过热吸热也有所提高。因此，可以考虑在 “ 外置式换热器 ” 中加设换热面，可发挥过热器的作用。

超临界循环流化床锅炉的基础研究(孙运凯)

中国科学院
Chinese Academy of Sciences
汽包
汽包
汽包
汽包
高温过热器高温过热器再热器高温省煤器屏式再热器屏式过热器低温再热器
高温过热器
高温过热器
低温过热器屏式过热器省煤器旋风分离器
高温再热器
屏式过热器
旋风分离器
报告内容提纲
前言
中国科学院
Chinese Academy of Sciences

基础研究内容
锅炉热力匹配研究

锅炉炉型研究
关键部件特性研究布风均匀性研究锅炉启动运行特性分析
工程热物理研究所 Institute of Engineering Thermophysics
炉型研究
①
②
③
④
工程热物理研究所 Institute of Engineering Thermophysics
基础研究内容
中国科学院
Chinese Academy of Sciences
调研
试验
计算
方案
辅机系统选型调研；大容量高参数CFB锅炉燃烧及传热特性调研。
水冷壁管；外置换热器; 风帽阻力；热负荷分布; 二次风穿透; 旋风分离器; 防磨技术。
空气动力场数值模拟；性能计算；性能计算程序开发。
总体布置；结构设计；材料选型；工艺工装；控制系统；燃烧回路关键部件。
工程热物理研究所 Institute of Engineering Thermophysics
报告内容提纲

660mw超超临界循环流化床锅炉超低nox排放研究

㊀第２５卷第５期洁净煤技术Ｖｏｌ２５㊀Ｎｏ５㊀㊀２０１９年９月ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｐ.㊀２０１９㊀６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉超低ＮＯｘ排放研究李影平１ꎬ辛胜伟２ꎬ王凤君３(１.神华国能集团有限公司ꎬ北京㊀１０００３３ꎻ２.神华集团循环流化床技术研发中心ꎬ陕西西安㊀７１００６５ꎻ３.哈尔滨锅炉厂有限责任公司ꎬ黑龙江哈尔滨㊀１５００４６)摘㊀要:循环流化床(ＣＦＢ)发电技术具有良好的炉内脱硫抑氮等优势ꎬ得到了广泛推广ꎮ随着环保形势的日趋严峻ꎬＣＦＢ锅炉仅依靠炉内低氮燃烧无法满足ＮＯｘ超低排放要求ꎬ因此必须深入研究ＣＦＢ锅炉炉内低氮燃烧理论ꎬ并在６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉实现突破ꎮ基于流态重构节能型ＣＦＢ锅炉的设计理念ꎬ通过试验和数值模拟研究了炉内ＮＯｘ生成还原机理与炉内实现ＮＯｘ全部脱除的技术方案ꎮ结果表明ꎬ影响６６０ＭＷ超临界ＣＦＢ锅炉ＮＯｘ排放的因素包括:燃用煤质㊁燃烧温度及均匀性㊁过量空气系数(运行氧含量)㊁分级燃烧等ꎮ６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉采用单炉膛㊁单布风板㊁Ｍ型布置㊁４个旋风分离器㊁４个外置式换热器的炉型结构ꎬ锅炉热一次风从水冷风室后侧６点给入ꎬ保证了锅炉一次风静压分布均匀ꎬ进而保证了物料流化均匀性ꎻ采用前墙给煤㊁后墙给煤泥的给煤方式ꎬ前墙布置１２个落煤口ꎬ后墙布置８支煤泥枪ꎬ同时后墙布置８点排渣ꎬ保证给煤均匀性ꎻ采用４旋风分离器布置结构保证了物料均匀性ꎬ不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为７.９％ꎻ采用４个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性ꎮ同时炉内温度场及过量空气系数对ＮＯｘ排放起关键作用ꎬ锅炉设计床温确定为８６０ħꎬ既保证了锅炉效率ꎬ又减少了ＮＯｘ排放ꎬ同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(ＳＮＣＲ)脱硝系统反应温度窗口ꎻ锅炉过量空气系数选取１.１５ꎬ进一步增强了还原性氛围ꎮ分级燃烧时一㊁二次风比例为４ʒ６ꎬ并适当调整锅炉二次风口位置及倾角ꎬ形成较大的还原性氛围ꎮ通过上述措施可实现炉内高效抑氮ꎬ最终使锅炉ＮＯｘ原始排放浓度低于５０ｍｇ/ｍ３ꎬ炉外选取以尿素为还原剂的ＳＮＣＲ技术为辅助脱硝手段ꎬ在低投资㊁低成本㊁全负荷条件下实现最终烟气中ＮＯｘ超低排放ꎮ关键词:超超临界ꎻ循环流化床ꎻ锅炉ꎻＮＯｘꎻ超低排放中图分类号:ＴＫ２２１ꎻＸ５１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００６－６７７２(２０１９)０５－００８６－０７移动阅读收稿日期:２０１９－０７－３１ꎻ责任编辑:白娅娜㊀㊀ＤＯＩ:１０.１３２２６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００６－６７７２.１９０７３１０１基金项目:国家重点研发计划资助项目(２０１６ＹＦＢ０６００２０５)作者简介:李影平(１９６６ )ꎬ男ꎬ四川眉山人ꎬ高级工程师ꎬ主要从事火电发电厂科技和环保管理工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:１７００００１２３＠ｃｈｎｅｎｅｒｇｙ.ｃｏｍ.ｃｎ引用格式:李影平ꎬ辛胜伟ꎬ王凤君.６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉超低ＮＯｘ排放研究[Ｊ].洁净煤技术ꎬ２０１９ꎬ２５(５):８６－９２.ＬＩＹｉｎｇｐｉｎｇꎬＸＩＮＳｈｅｎｇｗｅｉꎬＷＡＮＧＦｅｎｇｊｕｎ.Ｓｔｕｄｙｏｎｕｌｔｒａ－ｌｏｗＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉ￣ｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒ[Ｊ].ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ２５(５):８６－９２.Ｓｔｕｄｙｏｎｕｌｔｒａ－ｌｏｗＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒＬＩＹｉｎｇｐｉｎｇ１ꎬＸＩＮＳｈｅｎｇｗｅｉ２ꎬＷＡＮＧＦｅｎｇｊｕｎ３(１.ＳｈｅｎｈｕａＧｕｏｎｅｎｇＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００３３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｈｅｎｈｕａＧｒｏｕｐＣＦＢＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲ＆ＤＣｅｎｔｅｒꎬＸｉᶄａｎ㊀７１００６５ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＨａｒｂｉｎＢｏｉｌｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＨａｒｂｉｎ㊀１５００４６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ(ＣＦＢ)ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｌｅａｎｃｏａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｄｅｃａｄｅｓ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｇｏｏｄａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｆｕｒｎａｃｅꎬｉｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ.ＷｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎꎬｔｈｅＣＦＢｂｏｉｌｅｒｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅＮＯｘｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｌｏｗ－ｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｒｎａｃｅꎬｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｌｏｗ－ｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅＣＦＢｂｏｉｌｅｒꎬａｎｄｔｈｅｂｒｅａｋ￣ｔｈｒｏｕｇｈｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｉｎ６６０ＭＷｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇＣＦＢｂｏｉｌｅｒꎬｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＮＯｘｉｎｆｕｒｎａｃｅａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｃｈｅｍｅｏｆＮＯｘｒｅｍｏｖａｌｉｎｆｕｒｎａｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆ６６０ＭＷｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒｉｎｃｌｕｄｅｂｕｒｎｉｎｇｃｏａｌｑｕａｌｉｔｙꎬｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙꎬｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ(ｏｐｅｒａｔｉｎｇｏｘｙ￣ｇｅｎ)ꎬｇｒａｄｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ.Ｔｈｅ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒａｄｏｐｔｓｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｇｌｅｆｕｒｎａｃｅꎬｓｉｎｇｌｅａｉｒ６８李影平等:６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉超低ＮＯｘ排放研究２０１９年第５期ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｌａｔｅꎬＭ－ｔｙｐｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｆｏｕｒｃｙｃｌｏｎｅｓａｎｄｆｏｕｒｅｘｔｅｒｎａｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ.Ｔｈｅｈｏｔｐｒｉｍａｒｙａｉｒｏｆｔｈｅｂｏｉｌｅｒｉｓｆｅｄｆｒｏｍｔｈｅｂａｃｋｓｉｄｅｏｆｔｈｅｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄａｉｒｃｈａｍｂｅｒａｔ６ｐｏｉｎｔｓꎬｗｈｉｃｈｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙａｉｒｏｆｔｈｅｂｏｉｌｅｒꎬａｎｄｔｈｕｓｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ.Ｔｈｅｃｏａｌｆｅｅｄｉｎｇｍｏｄｅｏｆ"ｃｏａｌｆｅｅｄｉｎｇｏｎｔｈｅｆｒｏｎｔｗａｌｌａｎｄｓｌｕｄｇｅｆｏｒｔｈｅｂａｃｋｗａｌｌ"ｉｓａｄｏｐｔｅｄ.Ｔｈｅｆｒｏｎｔｗａｌｌｉｓｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈ１２ｃｏａｌｆａｌｌｉｎｇｐｏｒｔｓꎬｔｈｅｒｅａｒｗａｌｌｉｓｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈ８ｓｌｕｄｇｅｇｕｎｓａｎｄ８ｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｃｏａｌｆｅｅｄｉｎｇ.Ｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ４－ｃｙｃｌｏｎｅｓｅｐａｒａｔｏｒｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｕｎｉ￣ｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｒａｔｅｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｙｃｌｏｎｅｓｉｓ７.９％ꎬａｎｄｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｏｕｒｅｘ￣ｔｅｒｎａｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｂｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.ＴｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｌａｙａｋｅｙｒｏｌｅｉｎＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎ.Ｔｈｅｂｏｉｌｅｒｄｅｓｉｇｎｂｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ８６０ħꎬｗｈｉｃｈｎｏｔｏｎｌｙｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｂｏｉｌｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｂｕｔａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅＮＯｘｅｍｉｓ￣ｓｉｏｎꎬａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｉｔｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｓｅｌｅｃｔｉｖｅｎｏｎ－ｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎ(ＳＮＣＲ)ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｌｏｗｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｂｏｉｌｅｒｉｓ１.１５ꎬｗｈｉｃｈｆｕｒｔｈｅｒｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｖｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ.Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｐｒｉｍａｒｙｔｏｓｅｃ￣ｏｎｄａｒｙａｉｒｉｓ４ʒ６ｉｎｓｔａｇｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｂｏｉｌｅｒｓｅｃｏｎｄａｒｙｔｕｙｅｒｅａｒｅａｄｊｕｓｔｅｄｐｒｏｐｅｒｌｙｔｏｆｏｒｍａｌａｒｇｅｒｅｄｕｃｔｉｖｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ.ＴｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｂｏｖｅｍｅａｓｕｒｅｓｃａｎｒｅａｌｉｚｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｎｉｔｒｏｇｅｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｒｎａｃｅꎬａｎｄｆｉｎａｌｌｙｍａｋｅｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｏｉｌｅｒＮＯｘｌｅｓｓｔｈａｎ５０ｍｇ/ｍ３ꎬａｓＴｈｅＳＮＣＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｕｒｅａａｓｒｅｄｕｃｔａｎｔｏｕｔｓｉｄｅｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｔｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｉｎａｌＮＯｘｕｌ￣ｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｆｌｕｅｇａｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｏｗｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔꎬｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｆｕｌｌｌｏａｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｕｎｉｔꎻｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ(ＣＦＢ)ꎻｂｏｉｌｅｒꎻＮＯｘꎻｕｌｔｒａ－ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎ０㊀引㊀㊀言超临界机组发电效率高ꎬ污染物排放低ꎬ是当今洁净煤发电的主流技术之一ꎬ是解决电力短缺㊁能源利用率低以及环境污染问题的最现实㊁最有效的途径[１]ꎮ循环流化床(ＣＦＢ)燃烧作为我国主要煤燃烧方式之一ꎬ具备燃料适用范围广㊁负荷调节性能好㊁污染物排放低以及灰渣便于综合利用等优势[２]ꎮ目前ＣＦＢ发电技术已发展到超临界蒸汽参数ꎬ标志着ＣＦＢ燃烧技术又完成了一个里程碑式的发展ꎬＣＦＢ燃烧方式与超超临界参数技术结合将是未来ＣＦＢ锅炉的必然发展方向ꎮ常规ＣＦＢ锅炉的ＮＯｘ原始排放浓度为１００~３００ｍｇ/Ｎｍ３[３]ꎬ不能满足ＮＯｘ排放浓度低于１００ｍｇ/Ｎｍ３的国标限制和部分地区ＮＯｘ排放浓度低于５０ｍｇ/Ｎｍ３的超低排放标准ꎬ必须进一步降低ＣＦＢ锅炉ＮＯｘ排放ꎮ影响ＣＦＢ锅炉ＮＯｘ排放的因素有:燃烧温度及均匀性㊁过量空气系数㊁分级燃烧等[４－７]ꎮ国内外诸多学者致力于开展优化燃烧条件来控制ＮＯｘ生成ꎬ清华大学开展了基于流态重构的ＣＦＢ锅炉研发[８]ꎬ开发了新型物料循环系统ꎬ在燃用特定煤种的情况下ꎬＮＯｘ原始排放低于５０ｍｇ/Ｎｍ３ꎮ东方锅炉厂开发的３５０ＭＷ超临界ＣＦＢ锅炉采用高效二次风设计[９]ꎬ在稳定工况下ＮＯｘ原始排放低于５０ｍｇ/Ｎｍ３ꎮ另外ꎬ对于以选择性非催化还原(ＳＮＣＲ)技术为主流的ＣＦＢ锅炉而言ꎬＮＯｘ深度还原技术同样受到还原剂种类㊁反应温度㊁氨氮比等因素影响[１０－１３]ꎬＳＮＣＲ脱硝技术多应用于ＣＦＢ锅炉炉外辅助脱硝ꎬ在锅炉满负荷工况下脱硝效率能达到７０％~８０％ꎬ但在低负荷工况下ꎬ由于反应温度较低ꎬ其脱硝效率低于５０％ꎮ本文针对我国正在研发的６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉ꎬ开展了锅炉本体设计研究ꎬ在物料均匀性㊁床温及床压均匀性㊁锅炉设计参数选择方面进行优化设计ꎬ同时辅以炉外脱硝工艺作为备用ꎬ以期实现ＮＯｘ原始排放达到超低排放要求ꎮ１㊀锅炉炉型６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉采用单炉膛㊁单布风板㊁Ｍ型布置结构㊁循环流化床燃烧方式ꎮ锅炉由１个炉膛㊁４个汽冷旋风分离器㊁４个回料阀㊁４个外置式换热器㊁８台冷渣器和２个回转式空预器等部分组成ꎬ尾部采用双烟道ꎬ再热器采用挡板调温ꎬ启动床料添加系统采用机械输送方式ꎮ６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉结构布置如图１所示ꎮ图１㊀６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉结构Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒ炉膛后侧布置有４个内径１０.５ｍ的汽冷旋风分离器ꎬ旋风分离器上部为圆筒形ꎬ下部为锥形ꎮ每个旋风分离器回料腿下布置一个回料阀和一个外置式换热器ꎬ外置换热器中布置中温过热器ꎬ旋风分离７８２０１９年第５期洁净煤技术第２５卷器分离下来的循环物料ꎬ分别进入回料阀和外置式换热器ꎬ再分别以高温物料和低温物料的状态返回炉膛ꎬ实现了床温的调节ꎮ回料阀为气力式自平衡型ꎬ流化风用高压风机供给ꎮ炉膛㊁旋风分离器㊁回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的核心部分物料热循环回路ꎬ煤在燃烧室内完成燃烧ꎬ经旋风分离器净化过的烟气进入尾部烟道ꎮ尾部对流烟道采用双烟道结构ꎬ前烟道布置低温再热器ꎬ后烟道布置低温过热器ꎬ在烟气挡板下方布置省煤器和回转式空气预热器ꎬ省煤器区烟道采用护板结构ꎮ锅炉设计指标及参数见表１ꎮ表１㊀６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉设计指标及参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｄｅｓｉｇｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒ项目数值单机容量/ＭＷ６６０主蒸汽压力/ＭＰａ２９.４主蒸汽温度/ħ６０５再热蒸汽温度/ħ６２３锅炉效率/％>９３.５供电煤耗/(ｇｋＷｈ－１)<２９０ＳＯ２排放浓度/(ｍｇＮｍ－３)<３５ＮＯｘ排放浓度/(ｍｇＮｍ－３)<５０粉尘排放浓度/(ｍｇＮｍ－３)<１０２㊀锅炉ＮＯｘ控制措施２.１㊀ＮＯｘ生成原理及影响因素ＮＯｘ生成主要分为热力型㊁燃料型㊁快速型ＮＯｘꎮ由于ＣＦＢ锅炉中燃烧温度维持在８５０~９５０ħꎬ因此燃烧生成的ＮＯｘ几乎全是燃料型ＮＯｘꎬ其来源为燃煤中氮元素的转化[１４]ꎮ根据ＮＯｘ生成机理可知ꎬＣＦＢ锅炉ＮＯｘ的生成主要与以下因素有关:①煤质的影响ꎮ煤中氮元素含量㊁挥发分等ꎮ②过量空气系数的影响ꎮ降低过量空气系数ꎬ在一定程度上可限制反应区内氧浓度ꎬ对燃料型ＮＯｘ的生成有一定控制作用ꎮ③燃烧温度及均匀性的影响ꎮ随着炉内燃烧温度升高ꎬＮＯｘ排放量升高ꎻ床温均匀性差对ＮＯｘ生成有促进作用ꎮ④脱硫剂的影响ꎮＣＦＢ锅炉炉内通常采用干法脱硫ꎬ石灰石为脱硫剂ꎬ可有效降低ＳＯ２排放量ꎬ但炉内石灰石含量较高(钙硫比高)会增加ＮＯｘ排放量ꎮ２２㊀锅炉低氮燃烧措施６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉燃用煤泥㊁矸石㊁末原煤的混煤ꎬ设计煤种煤泥㊁矸石㊁末原煤混合比例为５５ʒ２０ʒ２５ꎻ校核煤种煤泥㊁矸石㊁末原煤混合比例为３５ʒ３５ʒ３０ꎬ具体煤质资料见表２ꎮ表２㊀６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉燃用煤质资料Ｔａｂｌｅ２Ｃｏａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＦＢｂｏｉｌｅｒ煤种工业分析/％元素分析/％ＭｔＭａｄＡａｒＶｄａｆＦＣａｒＣａｒＨａｒＮａｒＯａｒＳｔꎬａｒＱｎｅｔꎬａｒ/(ｋＪｇ－１)设计煤种１９.１０２.４１３１.３４３３.５２３２.９５３９.５１２.２１０.４０６.８１０.６３１４.５２校核煤种１４.００２.３２３７.１８３５.３７３１.５５３７.９６２.２８０.３９７.３９０.８０１３.９９㊀㊀本锅炉设计煤种氮含量较低ꎬ减少了燃料型ＮＯｘ的生成ꎬ但挥发分较高ꎬ不利于控制ＮＯｘ排放ꎮ锅炉按照循环流化床低氮燃烧理论设计ꎬ主要从提高床温㊁床压的均匀性ꎬ强化二次风分级燃烧ꎬ优化燃烧温度和运行氧含量等方面来考虑降低锅炉的原始ＮＯｘ排放浓度[１５]ꎮ２２１㊀床温与床压的均匀性设计ＣＦＢ锅炉炉内燃烧场的均匀性是保证锅炉低ＮＯｘ排放的必要条件ꎮ实践证明ꎬ炉内温度场均匀㊁燃烧稳定㊁不产生局部结焦是低ＮＯｘ排放的前提ꎮ１)一次风均匀性设计确保一次风在水冷风室内静压分布的均匀性是保证一次风均匀分布的前提ꎮ６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉设计时ꎬ对一次风不同给入方式的静压分布进行数值计算与模拟ꎬ并比较了不同给入方式静压分布均匀性ꎮ方案Ｉ采用６点给入方式(图２(ａ))ꎬ方案ＩＩ采用单点单侧给入方式(图２(ｂ))ꎬ对比２种方案得出方案Ｉ给入方式的静压分布较方案ＩＩ均匀性好ꎬ能保证物料良好的流化ꎮ最终确定锅炉一次风给入方式如图３所示ꎬ即热一次风从水冷风室后侧６点给入ꎮ图２㊀２种给入方式静压分布Ｆｉｇ.２㊀Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｆｅｅｄｍｏｄｅｓ８８李影平等:６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉超低ＮＯｘ排放研究２０１９年第５期图３㊀一次风给入方案Ｆｉｇ.３㊀Ｐｒｉｍａｒｙａｉｒｆｅｅｄｉｎｇ２)给煤均匀性设计锅炉采用前墙给煤㊁后墙给煤泥的给煤方式ꎬ前墙布置１２个落煤口ꎬ后墙布置８支煤泥枪ꎬ同时后墙布置８点排渣ꎮ锅炉给煤排渣方案如图４所示ꎮ 前煤后泥多点给煤的均匀性设计配合一次风的均匀分布ꎬ确保燃料与燃烧空气在炉内均匀混合ꎬ保证锅炉炉内燃烧均匀性ꎮ而后墙多点排渣的设计ꎬ可通过调整不同分区的冷渣器转速ꎬ改善炉内物料粒度分布ꎬ保证炉膛内物料的均匀性ꎮ图４㊀给煤排渣方案Ｆｉｇ.４㊀Ｃｏａｌｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｃｈｅｍｅ３)分离器布置均匀性锅炉旋风分离器布置方案如图５所示ꎮ本锅炉采用四分离器及四返料阀沿炉膛中心线对称布置ꎬ保证外循环回路几何对称ꎬ同时对外循环回路进行数值模拟计算(图６)ꎬ得到４个炉膛出口在一段时间内的时均质量流率及相应流率偏差的分布ꎬ炉膛出口固体质量流率呈动态变化ꎮ对于Ｍ型４个分离器炉型方案ꎬ４个出口的自身流率最大偏差７.９％ꎬ即不同分离器之间流率偏差的最大值为７.９％ꎬ确保了循环返料均匀性ꎬ减小循环灰对炉内燃烧均匀性的影响ꎮ４)外置式换热器均匀性锅炉设置４个中温过热器的外置式换热器ꎬ消除大截面炉膛沿宽度方向上床温偏差ꎬ减小炉膛宽度上的床温偏差ꎮ锅炉外置床布置如图７所示ꎮ图５㊀锅炉旋风分离器布置Ｆｉｇ.５㊀Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｂｏｉｌｅｒｃｙｃｌｏｎｅｓ图６㊀距布风板５０ｍ处截面固相轴向速度分布Ｆｉｇ.６㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｓｏｌｉｄｐｈａｓｅａｘｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔ５０ｍｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍａｉｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｌａｔｅ图７㊀锅炉外置床布置方案Ｆｉｇ.７㊀ＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｂｏｉｌｅｒＥＨＥｓ㊀㊀综上所述ꎬ６６０ＭＷ超超临界ＣＦＢ锅炉采用一次风６点给入㊁多点给煤设计㊁分离器和外置式换热器均匀性布置的设计方案ꎬ提高了炉膛及物料循环系统气固两相流均匀性ꎮ基于ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ计算软件对炉内流化特性及均匀性进行了数值模拟计算验证(图８)ꎬ可见锅炉炉膛及物料循环系统的均匀性得以保证ꎮ图８㊀数值模拟计算炉内流化特性及均匀性Ｆｉｇ.８Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｎｆｕｒｎａｃｅ２２２㊀强化二次风分级燃烧循环流化床锅炉密相区燃烧在还原气氛中进行ꎬ９８２０１９年第５期洁净煤技术第２５卷还原气氛使氮燃烧的中间产物不能进一步氧化成ＮＯꎬ而被还原成中性的Ｎ２ꎬ能有效控制ＮＯｘ生成ꎮ１)一次风比率对ＮＯｘ排放的影响同一锅炉不同一次风率的试验表明ꎬ在满足炉内物料流化的前提下ꎬ降低一次风比例ꎬ可进一步降低ＮＯｘ排放浓度ꎬＣＦＢ锅炉一次风比率对ＮＯｘ排放影响如图９所示ꎮ对不同一/二次风比例的ＮＯｘ排放规律进行数值模拟计算ꎬ本锅炉合适的一次风率为４０％ꎮ图９㊀一次风比率对ＮＯｘ排放影响Ｆｉｇ.９㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｐｒｉｍａｒｙａｉｒｒａｔｉｏｏｎＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｓ２)上二次风率对ＮＯｘ排放的影响二次风分层由稀相区送入炉膛锥段完成燃烧过程ꎬ适当提高上二次风口高度有利于提高分级燃烧力度ꎬ制造更大的还原区ꎬ同时适当降低下二次风给入量ꎬ提高上二次风给入量也有利于降低ＮＯｘ的生成ꎮ上二次风率对ＮＯｘ排放的影响[１６]如图１０所示ꎮ图１０㊀上二次风率对ＮＯｘ排放的影响Ｆｉｇ.１０㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅｖｉｏｕｓｓｅｃｏｎｄａｒｙａｉｒｒａｔｅｏｎＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｓ２２３㊀优化二次风口设计６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉炉膛截面更大ꎬ炉膛高度更高ꎬ合理的二次风喷口设计非常重要ꎮ锅炉二次风布置的数值计算结果如图１１所示ꎮ可知前后墙二次风口均匀布置ꎬ上下两层二次风口之间距离在３５０ＭＷ超临界循环流化床锅炉基础上提高１.５ｍ以上ꎬ并通过数值模拟计算ꎬ选取合理的二次风风速和风口尺寸ꎬ确保二次风有足够的刚度和穿透能力ꎬ保证炉内温度场均匀性ꎬ实现分级燃烧ꎮ㊀㊀图１１㊀二次风布置的数值计算结果Ｆｉｇ.１１㊀Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙａｉｒａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ２２４㊀优化床温设计降低床温可有效降低ＣＦＢ锅炉ＮＯｘ排放水平ꎬ但过低的床温不利于燃烧和ＳＮＣＲ脱硝ꎮ综合考虑煤质情况㊁燃烧效率和脱硫效率等ꎬ本工程锅炉的床温定为８６０ħꎮ在保证燃烧效率的前提下ꎬ首先保证锅炉出口原始ＮＯｘ排放浓度达到５０ｍｇ/Ｎｍ３以下ꎮ根据已投运的循环流化床锅炉运行经验ꎬ采用外置式换热器调节再热器汽温ꎬ低负荷时炉膛出口烟气温度可维持在较高水平ꎬ使屏式过热器具有较好的低负荷传热特性ꎮ本锅炉设置４个外置床ꎬ４个外置床内均布置过热器ꎬ对进入４个外置床循环灰量的调节ꎬ可保证锅炉炉膛出口烟气温度在７５０ħ以上ꎬ有利于主蒸汽和再热蒸汽达到保证温度数值ꎬ确保锅炉低负荷时锅炉出口烟气温度满足ＳＮＣＲ烟气脱硝的喷氨要求ꎮ２２５㊀运行氧含量优化ＣＦＢ锅炉的运行氧含量直接影响ＮＯｘ排放ꎮ已运行ＣＦＢ锅炉的过量空气系数对ＮＯｘ排放的影响[１５]如图１２所示ꎮ本锅炉设计方案中增加炉膛高度ꎬ燃料的燃尽时间大大增加ꎬ可保证燃料在炉膛内充分燃烧ꎮ通过采取一系列确保床温和床压均匀性的措施ꎬ能保证锅炉在较低氧含量条件下正常运行ꎬ锅炉过量空气系数选择１.１５ꎬ可进一步降低ＮＯｘ排放浓度ꎮ图１２㊀过量空气系数对ＮＯｘ排放影响Ｆｉｇ.１２㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｓ０９李影平等:６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉超低ＮＯｘ排放研究２０１９年第５期３㊀烟气脱硝工艺选择目前主流的烟气脱硝工艺主要为选择性催化还原(ＳＣＲ)工艺和选择性非催化还原(ＳＮＣＲ)工艺ꎮＳＮＣＲ工艺是向高温烟气中喷射氨或尿素等还原剂ꎬ将ＮＯｘ还原成Ｎ２ꎬ其化学反应与ＳＣＲ工艺相同ꎬ所用的还原剂可为氨㊁氨水和尿素等ꎮ与ＳＣＲ工艺相比ꎬＳＮＣＲ工艺系统简单㊁投资运行费用低ꎬ更适合在ＣＦＢ锅炉上应用ꎮＳＮＣＲ的基本原理是在没有催化剂的情况下ꎬ向８５０~１１５０ħ炉膛中喷入还原剂氨或尿素ꎬ还原剂有选择性地与烟气中的ＮＯｘ反应并生成无毒㊁无污染的Ｎ２和Ｈ２Ｏꎮ尿素作还原剂时其反应可表示为２ＣＯＮＨ２()２＋６ＮＯң５Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＣＯ２(１)根据６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉设计要求ꎬ在锅炉负荷稳定的情况下通过运行调节可达到ＮＯｘ超低排放５０ｍｇ/Ｎｍ３的要求ꎮ辅助选用ＳＮＣＲ脱硝工艺作为备用ꎬ保证锅炉在全负荷工况下实现最终烟气中ＮＯｘ浓度达到超低排放要求ꎮ４㊀结㊀㊀论１)高效超超临界循环流化床锅炉是未来ＣＦＢ锅炉的主要发展方向ꎬ６６０ＭＷ高效超超临界ＣＦＢ锅炉采用单炉膛㊁单布风板㊁Ｍ型布置结构设计ꎬ设计有４个汽冷旋风分离器㊁４个回料阀㊁４个外置式换热器和８台冷渣器ꎬ是保证锅炉燃烧均匀性的前提ꎮ㊀㊀２)床温与床压的均匀性设计对ＮＯｘ排放有一定影响ꎬ锅炉设计热一次风从水冷风室后侧６点给入ꎬ保证了锅炉一次风静压分布均匀ꎬ进而保证了物料流化均匀性ꎻ在给煤均匀性方面ꎬ采用前墙给煤㊁后墙给煤泥的给煤方式ꎬ前墙布置１２个落煤口ꎬ后墙布置８支煤泥枪ꎬ同时后墙布置８点排渣ꎻ通过数值模拟计算了４个旋风分离器布置结构的物料均匀性ꎬ得出了不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为７.９％ꎬ４个外置式换热器均匀布置保证了床温的均匀性ꎮ３)研究了分级燃烧对ＮＯｘ的排放影响ꎬ通过数值模拟得到锅炉一㊁二次风比例为４ʒ６ꎬ并适当调整锅炉二次风口位置及倾角ꎬ形成较大的还原性氛围ꎮ温度场及过量空气系数对ＮＯｘ排放起关键作用ꎬ锅炉设计床温确定为８６０ħꎬ既保证了锅炉效率ꎬ又减少了ＮＯｘ排放ꎬ同时保证低负荷工况下满足ＳＮＣＲ脱硝系统反应温度窗口ꎬ锅炉过量空气系数选取１.１５ꎬ进一步增强了还原性氛围ꎮ选取以尿素为还原剂的ＳＮＣＲ技术为辅助脱硝手段ꎬ保证锅炉在全负荷条件下实现最终烟气中ＮＯｘ超低排放ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]㊀吕俊复ꎬ张缦ꎬ杨海瑞ꎬ等.简约型６６０ＭＷ超超临界循环流化床锅炉设计开发[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１４ꎬ３４(５):７４１－７４７.ＬＹＵＪｕｎｆｕꎬＺＨＡＮＧＭａｎꎬＹＡＮＧＨａｉｒｕｉꎬｅｔａｌ.Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ６６０ＭＷｕｌｔｒａ－ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｏｉｌｅｒ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１４ꎬ３４(５):７４１－７４７. 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超临界循环流化床锅炉技术的发展

超临界循环流化床锅炉技术的发展超临界循环流化床锅炉技术在我国燃煤技术领域占有重要地位，并凭借其环保性能获得了各方面的关注与认可。

本文首先对超临界循环流化床锅炉技术存在的问题进行了研究考察，并制定了提升相关技术实践应用质量的具体策略，对确保我国燃煤技术在新时期的创新发展，具有重要积极意义。

标签：循环流化床;锅炉;发展在国内的能源市场前景较为广阔的情况下，实现超临界循环流化床锅炉技术的创新发展至关重要。

因此，制定流化床锅炉技术的创新应用策略，是很多燃煤技术工程专业人员重点关注的问题。

一、超临界循环流化床锅炉技术存在的问题（一）综合能源利用存在不足部分超临界循环流化床锅炉技术专业人员缺乏对综合能源总体利用环境的关注，未能实现对世界范围内能源开发利用价值构成情况的有效分析，导致能源综合利用方案在创新构建的过程中，循环流化床锅炉的突出优势显现不够充分，部分循环流化床锅炉技术对于非高级能源产品的整合应用情况缺乏足够重视，废品资源的低能处理方式未能实现有效创新，导致能源无法在探索高效应用方式的过程中取得理想进展。

部分综合能源利用方案在探索构建的过程中，对于不同类型的能源加工层次缺乏足够重视，循环流化床锅炉技术的应用未能实现灰渣处理优势的凸显，导致石灰石脱硫技术在具体应用的过程中，难以实现对灰渣的化学性处置，也使得综合能源总体利用方案的优势无法得到体现。

（二）二氧化碳零排放技术的应用不足现有的一些超临界循环流化床锅炉技术在应用过程中，对于富氧燃烧的技术优势关注和总结存在不足，缺乏对二氧化碳捕获技术的灵活精准应用，导致燃煤锅炉无法为二氧化碳零排放策略的实践应用提供有利支持，难以保证相关技术系统的特征能够在这一过程中凸显出更大的优势。

一些二氧化碳零排放技术的应用对于燃料捕获灵活性的重视程度较低，缺乏对此项技术在燃煤锅炉蒸汽发电过程中应用价值的重视，导致锅炉不同系统无法在燃烧可靠性得到明确的情况下，适应新时期市场对于零排放技术的需求，无法为零排放技术充分满足空气燃烧工况控制需求提供帮助。

试论350MW超临界循环流化床锅炉技术

试论 350MW 超临界循环流化床锅炉技术摘要：在我国工业生产发展过程中，锅炉发挥着重要的作用。

随着现代社会对生产力要求的不断提高，传统的锅炉生产技术的使用已经无法满足企业的发展需求。

就火力发电事业而言，一旦无法保障煤炭利用率，就会降低火力发电厂的生产效率。

而350MW超临界循环流化床锅炉技术能够有效应对传统锅炉生产技术的缺陷，在推动火力发电事业发展过程中发挥着非常关键的作用。

鉴于此，本文立足于350MW超临界循环流化床锅炉技术的应用优势，围绕该项技术的实际应用展开如下探讨。

关键词：350MW；循环流化床；锅炉技术1.350MW超临界循环流化床锅炉技术的应用优势（1）350MW超临界循环流化床锅炉相比于传统锅炉，其内部的热量密度相对较低，所以，水冷壁的冷却能力也相对更强。

（2）350MW超临界循环流化床锅炉炉膛中的物料浓度以及传热系数都相对较大，尤其是在炉膛底部热流的密度更高，这样一来就能够有效避免炉膛上部热流大的现象。

（3）在低温状态下，350MW超临界循环流化床锅炉的温度水平比煤灰的灰熔点低，而且在锅炉燃烧的过程中，炉膛中固体物料的浓度相对较高，固体物料会对炉膛内部产生冲刷力，进而刷去水冷壁上积存的灰渣，最终达到提高水冷壁吸热能力的作用[1]。

2. 350MW超临界循环流化床锅炉技术分析2.1启动系统的选择性350MW超临界循环流化床锅炉的启动系统配置容量为30%BMCR，此时，锅炉内水冷壁直流负荷最低，这也是350MW超临界循环流化床锅炉启动系统的配置需要匹配直流负荷的主要原因，二者都带有大气扩容器或者再循环系统，在350MW 超临界循环流化床锅炉中这两种方式的运行效果良好。

具有再循环的启动系统，其工质良好，而且热量回收功能突出，但是，除了氧气的设计无法满足要求之外，其他的运行方式都适合在停机状态下或者人员两班倒时使用，这样一来就会因为操作复杂以及投资成本高而增加运维难度。

带有大气扩容器的启动系统，其具有运营操作简单、投资成本小的特点，能够借助自动控制方式尽可能减少工作量，再加上系统相对简单，在启动初期会消耗大量的燃料，这样一来就会大大降低热量回收效率[2]。

超临界循环流化床锅炉优化运行研究

超临界循环流化床锅炉优化运行研究发布时间：2022-07-13T01:14:32.978Z 来源：《中国电业与能源》2022年第5期作者：吴广波[导读] 随着我国煤炭质量日趋恶化、超低排放全面实施吴广波山西京能吕临发电有限公司山西吕梁市临县 033200摘要：随着我国煤炭质量日趋恶化、超低排放全面实施。

随着循环流化床锅炉技术水平不断提升，入炉煤质的变化很大，各机组的运行性能也有很大差异，需要在实际生产中推广应用。

我国第一批投产的超临界循环流化床锅炉在入炉煤粒径、二次风量、环保参数、漏风率等方面的运行优化，给出了典型的锅炉运行参数指导值。

经过对锅炉运行的优化与应用，使循环流化床锅炉的主要工作参数和综合性能指标有了较大的提高，为机组的正常生产提供了技术支持。

关键词：煤炭质量；循环流化床；运行优化；运行参数引言：2013年，我国四川白马发电厂建成了第一座超临界600MW循环流化床机组。

2015年，国内首批350MW超临界CFB锅炉相继投运。

到目前为止，我国已建成49台超临界循环流化床发电机组，总装机18020千瓦，其中660MW超超临界循环流化床机组正在施工。

为了使大型循环流化床装置的各项操作指标能够满足设计要求，必须对大型循环流化床装置进行实际生产试验，并对其进行优化调整。

1.锅炉设备简介某电站的超临界循环流化床锅炉为DG1150/25.4-II1型循环流化床锅炉，采用的是超临界循环流化床。

该锅炉是一台单炉膛、三旋风分离器、M型布置、平衡通风、中间再热、全封闭、循环流化床燃烧形式。

2.运行优化措施2.1 入炉煤粒径锅炉煤粉筛分系统为“两碎三筛”，其中粗碎系统分为两个圆筒筛和两个粗粉机。

如果入炉煤的颗粒尺寸较大，为了使流化床锅炉布风板流化均匀和床压更加稳定，就需要加大流化床的一次风量，从而提高了用电使用量。

如果入炉煤的颗粒尺寸较小，从锅炉中逃脱的细颗粒就较多，飞灰中的碳含量就较高。

为此，对入炉煤的颗粒尺寸进行了严格的控制，并对其进行了优化：（1）在上煤的过程中，如果发现煤颗粒尺寸不正常，应及时进行处置；在煤粒直径超过50mm的极端条件下，应立即停止输送皮带，并及时更换到另外一侧运行。

超临界循环流化床锅炉的研发

（Ｇ低５以上，投资与煤粉炉加ＦＤ持平。ＦＤ）０而Ｇ在ＮＯ排放方面，临界ＣＢ锅炉在不需要采用其超Ｆ
水冷壁由于灰颗粒的冲刷而较为清洁，积灰和结渣，无
它技术措施条件下，可将ＮＯ排放值减至２０ｍｇｍ。０／以下，于国内目前采用超细粉再燃技术的６０Ｍｗ低０
ｋ／ｍ。）和较为简单的一次上升垂直管。水冷壁ｇ（・ｓ）的工质采用低质量流速流动方式时，降低垂直管屏可内的压力损失，小辅机的能量消耗。已有的研究表减
明，质量流速的流动具有的低阻力特性，使工质在技低可术｜低负荷的亚临界区具有自然循环特性。经囊超临界参数锅炉的技术关键是水冷壁，ＦＣＢ锅炉｜
机组燃用褐煤的煤粉炉的ＮＯ排放最低值２３ｍｇ４／
ｍ。
。
具有较好的传热性能，有利于避免发生两类传热危机。
螺旋管管圈与垂直管屏水冷壁为目前的主流技术，为
述ｉ
另外，和具有高发电效率的先进的整体煤气化联
热流密度／ＫＷ・１（ｍ
图１ＣＢ锅炉与煤粉锅炉炉内热流密度比较Ｆ
机组发电效率＇７／
Ｓ２排放值Ｃｏ／ｍｇ・ｍＯｓ
Ｎ排放值ＣＮ／ＯＯｍｇ・１ＴＩ

超临界大型循环流化床锅炉的控制研究

超临界大型循环流化床锅炉的控制研究超临界循环流化床锅炉在锅炉容量大型化、参数超临界化等方面有其独特优势，其必将还会有巨大的发展空间，本文结合超临界大型循环流化床锅炉启动与运行的特殊性，分析了超临界大型循环流化床锅炉的启动过程及工作过程的特性，阐述了机组启停的控制措施、运行技术措施等，为超临界大型循环流化床锅炉的顺利投运提供一定的参考与借鉴。

标签：大型循环流化床锅炉；超临界；燃烧控制；干湿态转换随着世界首批350MW 超临界参数循环流化床机组的投入运行，积累了大型循环流化床锅炉技术与超临界技术结合的经验，逐渐摸索出了超临界大型循环流化床锅炉的控制方法。

1 循环流化床锅炉燃烧控制锅炉的燃烧控制是循环流化床锅炉控制的基础，也是最难控制的一部分，首先循环流化床锅炉主要有以下特性：（1）循环流化床锅炉燃料适应范围广、燃烧中直接脱硫、低NOx排放、燃烧效率高、负荷调节范围宽、灰渣便于综合利用。

（2）由于循环流化床锅炉燃烧的特殊性和复杂性，对一般控制对象行之有效的常规控制方法，已难保证循环流化床锅炉各项控制指标的实现。

（3）循环流化床锅炉具有多变量、强耦合、惯性大的特点，煤的粒径与煤粉炉相比粒径较大。

（4）循环流化床锅炉一次风扰动引起床温的变化具有逆向反应的特点。

根据现场调试、运行情况以及上述循环流化床的特性确定循环流化床锅炉的主要控制原则如下：（1）以风定荷、以煤调温、送风调氧、引风调压；（2）床温是负荷的函数，高负荷高床温，低负荷低床温；（3）床压是负荷的函数，高负荷高床压，低负荷低床压；（4）一次风二次风比50%～60% 或40%～50%；（5）克服一次风对床温的逆向特性影响。

在上述原则基础上通过现场调试总结出循环流化床锅炉燃烧系统主要有以下控制特点。

1.1 锅炉床温的控制特点床温是CFB锅炉运行状态的重要表征参数，也是较难控制的参数之一，影响床温变化的主要因素有负荷、煤质变化、一次风量等。

（1）负荷变化对床温的影响：负荷变化对床温的影响：负荷高时，床温设定值应高；负荷低时，床温设定值应低；床温是负荷的函数。