1技術(shù)可行性分析循環(huán)流化床燃燒技術(shù)所具有特點(diǎn),使其更適合與超臨界循環(huán)相結(jié)合｡

 

首先,在超臨界煤粉鍋爐中,由于爐內(nèi)的熱流密度很高,因此對(duì)水冷壁的冷卻能力要求高;而循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度比常規(guī)煤粉爐低得多,因此爐膛內(nèi)的熱流密度要比煤粉鍋爐低,大大降低了對(duì)水冷壁冷卻能力的要求｡同時(shí),循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)物料濃度和傳熱系數(shù)在爐膛底部最大,而且隨著爐膛高度的增加而逐漸減小,即熱流曲線的最大值出現(xiàn)在爐膛底部附近｡這個(gè)特性使?fàn)t膛內(nèi)高熱流密度區(qū)域剛好處于工質(zhì)溫度最低的爐膛下部區(qū)域,從而避免了煤粉鍋爐爐膛內(nèi)熱流曲線的峰值位于工質(zhì)溫度較高的爐膛上部區(qū)域這一矛盾,因此循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)熱流分布比較有利于水冷壁金屬溫度的控制｡

 

其次,循環(huán)流化床鍋爐的低溫燃燒使得爐膛內(nèi)的溫度水平低于一般煤灰的灰熔點(diǎn),再加上爐膛內(nèi)較高的固體物料濃度的沖刷,所以水冷壁上基本沒有積灰結(jié)渣,保證了水冷壁的吸熱能力｡與煤粉爐相比,循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度沿爐膛高度方向更加均勻,因而水冷壁沿高度方向的吸熱也更加均勻｡

 

可見,超臨界蒸汽參數(shù)和循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在設(shè)計(jì)上可以相互集成,如果把超臨界熱力循環(huán)應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐,則兼?zhèn)淞搜h(huán)流化床燃燒技術(shù)和超臨界壓力蒸汽循環(huán)的優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)很有吸引力的潔凈煤燃燒技術(shù)｡

 

2350MW超臨界CFB鍋爐關(guān)鍵技術(shù)1)水動(dòng)力的安全性｡對(duì)于超臨界鍋爐,其水動(dòng)力的安全性是鍋爐設(shè)計(jì)首先要考慮的關(guān)鍵問題｡由于循環(huán)流化床鍋爐本身固有的特點(diǎn),其在正常運(yùn)行時(shí),爐內(nèi)存在有大量的循環(huán)灰沖刷水冷壁,因此不能采用煤粉爐采用的螺旋管圈的水冷壁結(jié)構(gòu),而只能采用垂直管圈水冷壁｡同時(shí)由于爐內(nèi)流化及防磨要求,對(duì)于350MW等級(jí)超臨界CFB鍋爐,采用中､低質(zhì)量流速水冷壁方案｡

 

對(duì)350MW超臨界循環(huán)流化床汽水系統(tǒng)進(jìn)行了回路和壓力節(jié)點(diǎn)劃分｡整個(gè)系統(tǒng)劃分為57個(gè)流量回路(詳見圖1)｡采用對(duì)71個(gè)非線性方程進(jìn)行直接求解的方法,得到了BMCR負(fù)荷､75%BMCR負(fù)荷和30%BMCR負(fù)荷下各回路的流量分配和節(jié)點(diǎn)壓力分布｡計(jì)算結(jié)果表明,采用低質(zhì)量流速垂直管圈,3個(gè)負(fù)荷下管內(nèi)外壁溫度､中間點(diǎn)溫度和鰭端溫度均處于管子的使用范圍之內(nèi),鍋爐運(yùn)行是安全可靠的｡

 

350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)淺析

 

2)啟動(dòng)系統(tǒng)的選擇分析｡鍋爐一般配有容量為30%B-MCR的啟動(dòng)系統(tǒng),以與鍋爐水冷壁最低直流負(fù)荷的質(zhì)量流量相匹配,鍋爐的啟動(dòng)過程見圖2｡

 

目前國(guó)內(nèi)超臨界鍋爐采用啟動(dòng)系統(tǒng),可采用帶再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng),也可采用大氣擴(kuò)容器式啟動(dòng)系統(tǒng),目前這兩中啟動(dòng)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)都有成熟運(yùn)行的業(yè)績(jī)｡對(duì)于帶循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng),具有工質(zhì)和熱量回收效果好,對(duì)除氧器設(shè)計(jì)無要求,適合于兩班制和周日停機(jī)運(yùn)行方式｡但具有投資大､運(yùn)行操作復(fù)雜､轉(zhuǎn)動(dòng)部件的運(yùn)行和維護(hù)要求高､循環(huán)泵的控制要求高等缺點(diǎn)｡對(duì)于大氣擴(kuò)容器式的啟動(dòng)系統(tǒng),具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單､投資少;運(yùn)行操作方便,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制:維修工作量少等優(yōu)點(diǎn),但啟動(dòng)初期燃料耗量大､熱量回收有限｡對(duì)于350MW超臨界CFB鍋爐,可根據(jù)具體情況選擇｡

 

3)緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)｡對(duì)于超臨界循環(huán)流化床鍋爐,由于水容積較小,在廠用電停用的工況,爐內(nèi)及熱回路內(nèi)有大量的物料會(huì)將熱量傳遞給水冷壁､尾部包墻等受熱面,同時(shí)鍋爐無法補(bǔ)水,為了使受熱面得到足夠的冷卻,應(yīng)設(shè)有緊急補(bǔ)給水系統(tǒng),由于國(guó)內(nèi)的350MW超臨界CFB鍋爐一般不設(shè)外置床系統(tǒng),因此緊急補(bǔ)給水量不需象要引進(jìn)型亞臨界300MW鍋爐那么大｡

 

緊急補(bǔ)給水泵由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),當(dāng)鍋爐主給水泵不能工作時(shí),或冷卻水循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況下,此泵都將啟動(dòng)用于鍋爐給水,保護(hù)爐內(nèi)的受熱面,此系統(tǒng)初投資大,運(yùn)行維護(hù)工作量大,即使在電廠不失電的情況下,也要經(jīng)常啟動(dòng)進(jìn)行暖泵｡

 

4)SNCR脫硝系統(tǒng)｡由于循環(huán)流化床鍋爐采用分級(jí)燃燒,一次風(fēng)從爐底給入,二次風(fēng)從爐膛下部分2層進(jìn)入爐膛,通過控制一､二次風(fēng)的比例及不同層二次風(fēng)量,控制爐內(nèi)燃燒及NOx的生成｡對(duì)于CFB鍋爐,一般都可以把爐膛出口NOx的排放量控制在200mg/Nm3以下｡因此在循環(huán)流化床鍋爐的煙氣回路上裝設(shè)SNCR脫硝裝置,即可滿足國(guó)家環(huán)保要求的100mg/Nm3以下的要求｡

 

SNCR技術(shù)在實(shí)際工程的應(yīng)用中,溫度場(chǎng)的選擇､還原劑在溫度場(chǎng)內(nèi)的停留時(shí)間､還原劑與煙氣的混合是決定脫硝效率的關(guān)鍵因素｡根據(jù)循環(huán)流化床低溫燃燒和帶旋風(fēng)分離器的特點(diǎn),合理選擇還原劑的噴入點(diǎn)—分離器入口煙道｡SNCR的反應(yīng)溫度在850~1050℃之間,而CFB鍋爐的燃燒溫度恰在這個(gè)范圍內(nèi),因此CFB鍋爐的爐膛､旋風(fēng)分離器､分離器出口煙道直至尾部煙道的入口都符合SNCR的溫度范圍｡選擇還原劑的噴入點(diǎn)為分離器入口煙道,不僅能夠避開爐膛內(nèi)高濃度的灰分對(duì)噴嘴磨損,也能夠保證還原劑反應(yīng)所需要的充足的時(shí)間｡從分離器入口煙道噴入并進(jìn)入旋風(fēng)分離器的還原劑,在旋風(fēng)分離器氣固分離的作用下,和物料､煙氣劇烈的擾動(dòng)和充分的混合,滿足了SNCR反應(yīng)混合均勻性的要求,降低了還原劑與煙氣由于混合不均勻產(chǎn)生的反應(yīng)偏差｡因此,在循環(huán)流化床鍋爐中,SNCR的脫硝效率一般可以達(dá)到70%以上｡

 

 

3結(jié)論通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)和超臨界蒸汽循環(huán)技術(shù)的探討,二者的結(jié)合相對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小,而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效益在火力發(fā)電中具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)｡特別是結(jié)合爐內(nèi)脫硫和SNCR脫硝技術(shù),在日益嚴(yán)格的環(huán)保要求下,具有廣泛的應(yīng)用前景｡本文對(duì)350MW超臨界CFB鍋爐技術(shù)進(jìn)行了初步的探討,對(duì)水動(dòng)力及輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了建議｡

 

如果中國(guó)的700℃燃煤發(fā)電技術(shù)聯(lián)盟能夠成為國(guó)家主導(dǎo)的重大研發(fā)項(xiàng)目,做到國(guó)內(nèi)外緊密合作,資金落實(shí)､參與單位的任務(wù)落實(shí)､研發(fā)計(jì)劃落實(shí)､分工落實(shí)､進(jìn)度落實(shí)､項(xiàng)目管理落實(shí),我們完全有可能開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的700℃超超臨界火電技術(shù),并將其示范和推廣｡

 

4結(jié)束語700℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)是燃煤火力發(fā)電的未來發(fā)展方向,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)和節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì),目前全世界都在努力研發(fā)｡中國(guó)是世界上燃煤火電裝機(jī)容量最大的國(guó)家,火電效率對(duì)于節(jié)能減排起著巨大的作用,因此,700℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)對(duì)于中國(guó)火電行業(yè)的未來具有極其重大的意義｡

 

回顧我國(guó)超臨界､超超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷史,我國(guó)用十多年走過了發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)资甑陌l(fā)電技術(shù)發(fā)展歷程｡如今在700℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)進(jìn)程中,我國(guó)與世界先進(jìn)水平的差距在逐漸縮小｡通過借鑒已有的研發(fā)成果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),努力實(shí)現(xiàn)耐高溫材料開發(fā)的突破,我國(guó)定會(huì)掌握700℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù),實(shí)現(xiàn)火電行業(yè)的跨越式發(fā)展｡