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,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,大大降低了對水冷壁冷卻能力的要求｡同時,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｡這個特性使爐膛內(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,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,是一項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)水動力的安全性｡對于超臨界鍋爐,其水動力的安全性是鍋爐設(shè)計首先要考慮的關(guān)鍵問題｡由于循環(huán)流化床鍋爐本身固有的特點,其在正常運行時,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｡同時由于爐內(nèi)流化及防磨要求,對于350MW等級超臨界CFB鍋爐,采用中､低質(zhì)量流速水冷壁方案｡

 

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

 

350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)淺析

 

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

 

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

 

3)緊急補給水系統(tǒng)｡對于超臨界循環(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)有大量的物料會將熱量傳遞給水冷壁､尾部包墻等受熱面,同時鍋爐無法補水,為了使受熱面得到足夠的冷卻,應(yīng)設(shè)有緊急補給水系統(tǒng),由于國內(nèi)的350MW超臨界CFB鍋爐一般不設(shè)外置床系統(tǒng),因此緊急補給水量不需象要引進型亞臨界300MW鍋爐那么大｡

 

緊急補給水泵由柴油發(fā)動機驅(qū)動,當鍋爐主給水泵不能工作時,或冷卻水循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況下,此泵都將啟動用于鍋爐給水,保護爐內(nèi)的受熱面,此系統(tǒng)初投資大,運行維護工作量大,即使在電廠不失電的情況下,也要經(jīng)常啟動進行暖泵｡

 

4)SNCR脫硝系統(tǒng)｡由于循環(huán)流化床鍋爐采用分級燃燒,一次風(fēng)從爐底給入,二次風(fēng)從爐膛下部分2層進入爐膛,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,即可滿足國家環(huán)保要求的100mg/Nm3以下的要求｡

 

SNCR技術(shù)在實際工程的應(yīng)用中,溫度場的選擇､還原劑在溫度場內(nèi)的停留時間､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,合理選擇還原劑的噴入點—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)高濃度的灰分對噴嘴磨損,也能夠保證還原劑反應(yīng)所需要的充足的時間｡從分離器入口煙道噴入并進入旋風(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到70%以上｡

 

 

3結(jié)論通過對循環(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)合相對技術(shù)風(fēng)險小,而產(chǎn)生的經(jīng)濟技術(shù)綜合效益在火力發(fā)電中具有明顯的競爭優(yōu)勢｡特別是結(jié)合爐內(nèi)脫硫和SNCR脫硝技術(shù),在日益嚴格的環(huán)保要求下,具有廣泛的應(yīng)用前景｡本文對350MW超臨界CFB鍋爐技術(shù)進行了初步的探討,對水動力及輔助系統(tǒng)的設(shè)計提出了建議｡

 

如果中國的700℃燃煤發(fā)電技術(shù)聯(lián)盟能夠成為國家主導(dǎo)的重大研發(fā)項目,做到國內(nèi)外緊密合作,資金落實､參與單位的任務(wù)落實､研發(fā)計劃落實､分工落實､進度落實､項目管理落實,我們完全有可能開發(fā)出具有自主知識產(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)濟效益優(yōu)勢和節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢,目前全世界都在努力研發(fā)｡中國是世界上燃煤火電裝機容量最大的國家,火電效率對于節(jié)能減排起著巨大的作用,因此,700℃先進超超臨界發(fā)電技術(shù)對于中國火電行業(yè)的未來具有極其重大的意義｡

 

回顧我國超臨界､超超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷史,我國用十多年走過了發(fā)達國家?guī)资甑陌l(fā)電技術(shù)發(fā)展歷程｡如今在700℃先進超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)進程中,我國與世界先進水平的差距在逐漸縮小｡通過借鑒已有的研發(fā)成果和運行經(jīng)驗,努力實現(xiàn)耐高溫材料開發(fā)的突破,我國定會掌握700℃先進超超臨界發(fā)電技術(shù),實現(xiàn)火電行業(yè)的跨越式發(fā)展｡