Alstom的超临界循环流化床
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。
大型循环流化床锅炉的发展
大型循环流化床锅炉的发展摘要:我国是一个燃煤大国，煤的燃烧会给我国带来许多不利的影响，例如酸雨，粉尘超标等，因此开发一种清洁的燃煤装置是一种急需解决的问题，其中循环流化床锅炉就是解决这类问题的有效方法之一，因为循环流化床锅炉具有对煤的燃烧率较高、排放污染物的浓度较低等优点，本文简单的介绍了循环流化床锅炉的发展的史，综述了国内循环流化床锅炉技术的发展状况，提出了需要开发锅炉的趋势。
关键词:循环流化床锅炉；发展趋势我国不仅是一个产煤大国还是一个燃煤大国，根据我国的国情，我国在以后的很长一段时间内还会以一次能源―煤炭为主，随着我国电力工业的不断发展和人们需求的不断提高，我国消耗煤的总量将会不断地增加。
但是燃烧煤会给环境带来污染和破坏生态环境，据统计，二氧化硫在为我国的排放总量已超了2000万吨，位居世界第一位，其中燃煤排放二氧化碳的量已占85%，给我过带来的严重的危害。
于是开发了循环流化床燃烧技术，这是一种比较成熟的、效率高、污染低的清洁技术，能适应各种煤源、排放污染物的浓度较低、具有良好的负荷调节性能、对煤的利用率高等优点。
一、大型循环流化床锅炉技术发展现状大型循环流化床技术最近时间里面可以说是得到了突飞猛进发展，容量也在逐渐提升。
早在一九九五年法国Provence就已经成功组建并投运250MW大型循环流化床锅炉，韩国Tonghae电厂2×220MW机组在一九九八与一九九九年分别投入使用及运行；波兰Turow组建三台225MW与三台266MW大型循环流化床锅炉，变成全球装机总容量最大大型循环流化床的电厂；美国红山2×250MWCFB机组与安装佛罗里达州JEA电站2×300MW石油焦与燃用煤CFB锅炉已经在两千零二年投入运行。
该机组先后投入运行给CFB机组大型化累积丰富经验。
我们国家从九六年芬兰奥斯龙相关技术引进投建100MW大型循环流化床的电站至今，不断消化吸收，达到国产化标准，建成为数不少100MW级别大型循环流化床的电站。
筹建300MWCFB锅炉(电站)需注意的技术问题
筹建300MWCFB锅炉（电站）需注意的技术问题张全胜（郑东新区热电厂郑州450051）摘要本文将ALSTOM 300MW循环流化床锅炉技术特点与国产440级CFB锅炉及系统存在问题和改造经验相结合，谈谈现在准备筹建的1025t/h级CFB锅炉需注意的一些技术问题，这些问题大多来自大型CFB 锅炉的设计、制造、安装及电站系统设计和筹建方决策等方面。
这些问题大多可以在电站筹建时加以注意并解决，最终有利于1025t/h级CFB锅炉（电站）的稳定运行。
关键词CFB锅炉筹建注意技术问题自从1995年12月国内第一座410t/h高温高压循环流化床（CFB）锅炉示范电站在四川内江高坝发电厂成功投运以来，先后有一百四十余台国产410?450t/h高温高压或440?480t/h超高压再热CFB锅炉在近六十多个发电厂相继订货、安装并有半数投运。
中国成为世界上410?480t/h级CFB机组数量最多的国家。
我国早期循环流化床锅炉普遍存在的“三高一低三大困惑”问题：飞灰含碳量高、厂用电率高、磨损几率高、锅炉热效率低、储煤给煤系统堵塞、风帽磨损漏渣严重、排渣冷渣系统堵塞。
这些问题的出现，对CFB炉的用户造成了一定的影响，也给CFB炉的继续推广应用和进一步大型化蒙上了一层阴影。
但是，也要看到这些问题的逐步解决，使我们看到了大型1025t/h CFB锅炉快速发展的曙光。
本文将ALSTOM 300MW循环流化床锅炉技术特点与国产440级CFB锅炉及系统存在问题和改造经验相结合，谈谈现在准备筹建的1025t/h级 CFB锅炉需注意的一些技术问题，这些问题大多来自大型电站筹建时的CFB锅炉的设计、制造、安装及电站系统设计和筹建方决策等方面。
如加以注意并解决，最终有利于1025t/h级CFB锅炉（电站）投产后的稳定运行。
1 煤种的确认与必要的试烧试验研究CFB锅炉对煤种的适应性比较广泛，是指各种煤种都有相应设计的CFB锅炉保证稳定燃烧，但对特定的设计煤质需进行针对性的CFB锅炉设计，在CFB锅炉运行时也不能偏离设计煤质太远。
超临界循环流化床锅炉汽水流程
超临界循环流化床锅炉汽水流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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300MW循环流化床锅炉设计建设运行介绍
KS14：白云林白云林，男，1964年出生。
大学文化，高级工程师，高级技师。
多年从事发电生产管理工作，1984年参加工作以来，历任发电厂专业工程师、车间主任、运行技术科长、发电部部长、副总工程师等，2005年任云南大唐国际红河发电公司副总经理。
在工作当中曾主编300MW火力发电机组集控运行规程，参加编写华北电网300MW火力发电机组集控运行典型规程，主持进行300MW机组深度滑停试验，主持制定300MW机组停炉不停机运行技术方案，主持进行300MW机组锅炉循环水动力安全性试验，主持进行300MW机组40%负荷深度调峰运行及稳定燃烧试验，主持进行锅炉低氧燃烧技术研究，解决300MW机组直吹式煤粉锅炉长期严重结焦问题，主持进行机组带厂用电甩负荷研究，主持进行300MW机组中压缸启动系统改造及启动实施，参加300MW机组吸风机、一次风机、磨煤机等设备改造，参加东方汽轮机机厂300MW分缸机组完善化改造等工作。
先后在国内电力期刊发表300MW机组满负荷4台制粉系统运行研究、国产300MW机组40%负荷调峰运行、燃烧器摆动特性试验研究、300MW 机组中压缸启动等技术论文。
Bai YunlinBai Yunlin was born in 1964, male. With the university education, he is now a senior engineer and senior technician. He has many years work experience of power production and management. Since 1984 he began to work, he has successively worked as power plant special engineer, workshop director, technical section chief in operation, director of Generation Department, and Deputy Chief General etc. He took his post as Deputy General Manager of Yunan Datang International Honghe Power Corporation in 2005.During his work experience, he was the chief editor of Thermal Power Group Central-control Operation Rule, editor of Huabei Grid 300MW Thermal Power Group Central-control Operation Rule. He was the main conductor of the 300MW group depth slide stop experiment, leader in the establishment of 300MW boiler non-stop operation technology scheme, leader in the 300MW group boiler cycling water power safety experiment, leader in the 300MW group operation with 40% loaded depth dispatch at peak value and stable burning experiment, leader in the research of boiler burning with low Oxygen, where he shoveled long-term close burning problem of the direct blowing pulverizing boiler in 300MW group, leader in group leading the plant to shake off load, leader in start-up system innovation and its operation in the intermediate pressure cylinder in 300MW group, and he also worked for equipment innovation in induced draft fan, primary air fan, and coal pulverizer and for innovation of 300MW part cylinder group in Dongfang Electric Company. He published in electric journals many technical papers such as Study on 4 Pulverizing System Operation in 300MW Group with full load, Operation at Peak Value of 300MWDomestic Group with 40% load, Burner Waving Attributes Study, and 300MW Group Intermediate Pressure Cylinder Start-up.300MW 循环流化床锅炉设计建设和运行经验介绍工程简介云南大唐国际红河发电公司建设经营的开远电厂2×300MW工程是国家“西电东送”的战略部署和《云南电力发展“十五”计划和2015年远景规划》中的重点火电建设项目之一。
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。
循环流化床锅炉的历史、现状及发展趋势
循环流化床锅炉的历史、现状及发展趋势一、循环流化床锅炉的发展历程"新一代的循环流化床真正得到应用始于七十年代末八十年代初。
1979年，芬兰奥斯龙（Ahlsltrom）公司开发的世界首台20t/h 商用循环流化床锅炉投入运行，随后，1982年，德国鲁奇（Lurgi）公司开发的世界上首台用于产汽与供热的循环流化床（84MWth）建成投运。
至此，循环流化床技术开始迅速发展。
2009年，即发展到460MW 超临界参数锅炉。
可见这种技术的巨大经济效益、环保效益，以及各国政府对此项技术的重视。
我国对循环流化床锅炉的研究方面，虽然起步较晚，但政府高度重视，所以，发展非常迅速。
1987年，中科院工程热物理所与原开封锅炉厂联合，生产出中国第一台循环流化床锅炉，并在原开封中药厂（现在的天地药业）投入运行，取得了循环流化床锅炉在中国零的突破。
20多年后的今天，该台锅炉还在稳定运行，对该企业的发展起到了巨大的推动作用。
1987年之后，几乎所有与热工程有关的科研院校，如清华大学、浙江大学、华中理工大学、西安交通大学和西安热工研究院等，都投入到循环流化床锅炉额研发当中，各锅炉制造厂先后开发出20t/h、35t/h、65t/h、75t/h、130t/h及220t/h等中、小型循环流化床锅炉，通过多年的发展，我国在中、小型循环流化床技术方面已经相当成熟。
并相继开发出具有自主知识产权的100MW、135MW、150MW及200MW等级的循环流化床锅炉，并在全国范围内大量投运。
从中可以看出，循环流化床锅炉，是中国锅炉行业的发展趋势，其他类型的锅炉，必将被循环流化床锅炉所取代。
对此，国家有较为明确的表述。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确要求：“低效燃煤工业锅炉(窑炉)改造---采用循环流化床、粉煤燃烧等技术改造或替代现有中小燃煤锅炉（窑炉）”。
二、我国能源的基本构成决定了其地位我国是产煤大国，也是用煤大国，一次能源结构中，煤炭占70％左右，优中质煤、劣质煤均丰富。
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
循环流化床锅炉讲义
13
一、循环流化床锅炉专题介绍
➢ 循环流化床锅炉关键术语：
✓ 流态化过程 ✓ 流态化：一种状态。即当颗粒流速增加到某一速度之后，颗粒不
再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于 单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空 间位置，相反地，失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层 中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。 ✓ 临界流化速度:颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度。 ✓ 流化床类似流体的性质主要有以下几点： • 在任一高度的静压近似于此高度以上单位截面积内固体颗粒的重 量； • 无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容 器的形状； • 床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；
循环流化床锅炉旋风分离器发展：
7
2002年FW生产的容量为460MW、主汽压力压力为27.5MPa的超临界循环流化 床直流锅炉。是循环流化床技术发展史上的一个重大里程碑，它标志着循环流化 床技术从亚临界跨入超临界的一个起点。 右图为第一台460MW 锅炉 循环流化床锅炉专题介绍
紧凑型整体式循环流化床锅炉：
循环流化床锅炉专题介绍
600MW国产双布风板结构CFB锅炉：
10
一、循环流化床锅炉专题介绍
➢ 800MW超超临界CFB直流锅炉参
• 根数据：FW公司的资料，800 MW超超临界 CFB直流锅炉技 术的开发已经成功，制造的关键在于材料性能。
• 容量为800 MW常规超超临界 CFB直流锅炉，蒸汽参数为：
实验室内模拟炉内流动 特性和温度分布：
20
一、循环流化床锅炉专题介绍
循环流化床锅炉炉内流动特 性原理图： 炉内流动特性原理图
超临界循环流化床-循环床大型化的新方向
25.88
24.32
19.32
14.41
再热蒸汽流量 t/h
1363. 2 348
1320. 9 345
自然循环汽包锅炉与强制循环直流 锅炉的差异
外在无大差别
自然循环汽包锅炉与强制循环直流 锅炉的差异之一
• 亚临界自然循环汽包锅炉的燃烧室蒸发受热面与 汽包构成循环回路。受热面上升管吸热量越大， 则上升管内的含汽率增大，与下降管比重差增大， 因此推动更大的循环量。其特性是带有“自补偿” 性质的。 • 直流锅炉燃烧室内的平行上升管组吸热量越大则 工质比容增大，体积流速变大，阻力增大。对带 有联箱的平行管组，吸热多的管子质量流量必然 降低，其特点是“直流”性质的。
水蒸气的汽液临界点 （P=22.565MPa， t=374.15℃； h=505.6kcal/kg）， 对大多数压力低于 18MPa 的锅炉水系统 利用下降管中的水和上 升管中的汽水密度差采 用自然循环汽包炉较为 适宜，对20MPa以上压 力包括超临界参数的锅 炉由于水汽的密度差变 小，水的自然循环已经 不可靠，应采用强制循 环直流锅炉设计。
自然循环汽包锅炉与强制循环直流 锅炉的差异之二
亚临界汽包炉采用大 口径大水容积汽包， 水容积大，有连排 超临界锅炉采用小口 径汽水分离器和集水 器，水容积小，无连 排
自然循环汽包锅炉与强制循环直流 锅炉的差异之三
亚临界锅炉无特 殊启动系统 超临界锅炉需要 启动系统
超临界直流锅炉的炉膛辐射受热面 结构形式
德国西门子公司首先在德国Farge电 厂一台320MWe的超临界煤粉炉进 行了优化的内螺纹垂直管段试验运 行。质量流率小于1000Kg/m2s。运 行时间为10000小时。 然后于2002年在中国河南姚梦电厂 300MWe煤粉炉改造项目上进行全 锅炉商业运行验证。该炉为亚临界 参数（16.4MPa,570/570），主蒸汽 流量935T/h。商业运行证明了本生 低质量流率内螺旋管设计的可靠性
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22.6 Alstom 的超临界循环流化床
在设计Provence 的250MWe 时，
已经考虑到循环流化床锅炉容量放大
的问题，即采用Emile 125MWe 容量
增加一倍的方法。
Stein 的循环流化床
燃烧技术发展目标是将机组容量增加
至600MWe ，便是基于放大设计经验
以及Provence 250MWe 运行经验。
从
加尔达恩电厂收集了大量的数据，通
过对实际性能与预计结果的比较，对
他们原有的几个模型进行了修正[8]。
Stein 目前已经完成了600MWe 超
临界循环流化床锅炉的设计。
燃烧室
截面积为306m 2，蒸汽温度采用
600o C ，单炉膛双布风板六个冷却式分
离器和相应的六个冷却式炉墙构成的
外置换热器，见图5[11]。
锅炉过热蒸
汽流量为483kg/s ，过热蒸汽压力
27.6MPa ，过热、再热蒸汽温度均为
602o C ，再热蒸汽压力为6MPa ，给水
温度290o C 。
该示范工程的目标是在
低污染物排放水平下的低发电成本以
及运行灵活性。
预期NO X 的排放小于
150mg/m 3；SO 2的排放小于250mg/m 3。
Stein 对600MWe 超临界
循环流化床锅炉的性能进行了详细的研究，尤其是燃烧问题，认为分离器并不是影响循环流率的唯一参数，煤的破碎粒径对它会有影响。
图5 Stein 的600MWe 超临界循环流化床锅炉方案。