【正文】 第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀1第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外 CFB 鍋爐的發(fā)展近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐以其優(yōu)越的環(huán)保特性、燃料適應(yīng)性和良好的運(yùn)行性能受到廣泛歡迎，并得到了迅猛發(fā)展。尤其是最近十年，機(jī)組大型化發(fā)展取得了突破性的進(jìn)展。其代表作就是法國(guó)普羅旺斯(Provence)電站 250 MWe 循環(huán)流化床鍋爐的成功投運(yùn)。另外，近幾年來(lái)，國(guó)際上 CFB 鍋爐的發(fā)展出現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的局面：法國(guó) GEC ALSTOM 收購(gòu)了德國(guó) EVT公司、法國(guó) Stein 公司和美國(guó) ABBCE 公司；美國(guó) FW 公司兼并了芬蘭的 Ahlstrom Pyropower公司，不同流派的 CFB 燃燒技術(shù)在逐漸相互結(jié)合，相互滲透，在國(guó)外逐漸形成了美國(guó) FW 公司和法國(guó) GEC Alstom 公司兩大 CFB 鍋爐技術(shù)集團(tuán)。 德國(guó)魯奇型(Lurgi)循環(huán)流化床鍋爐及 Alstom 公司的擴(kuò)展魯奇型循環(huán)流化床鍋爐采用外置式換熱器(EHE) 設(shè)計(jì)，在有利于鍋爐受熱面布置、有利于爐膛溫度及鍋爐負(fù)荷控制、有利于再熱器布置及汽溫調(diào)節(jié)等方面做出了成功的探索，同時(shí)也為機(jī)組大型化創(chuàng)造了有利條件。特別是魯奇公司將其 CFB 鍋爐技術(shù)轉(zhuǎn)讓給 ALSTOMStein(原法國(guó) Stein 公司)公司、ALSTOMCE 公司( 原美國(guó) CE 公司)后，這項(xiàng)技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。ALSTOMStein 公司充分利用外置式換熱器的優(yōu)越性，主要致力于 CFB 鍋爐的大型化工作。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究工作，率先在世界上完成了大型化 CFB 鍋爐的開(kāi)發(fā)應(yīng)用工作，其代表作就是艾米錄希電站和 Gardanne(Provence)電站。艾米錄希電站 125 MWe CFB 鍋爐燃用干煤泥和濕煤泥兩種燃料。Gardanne(Provence)電站是世界上第一座 250 MWe CFB 鍋爐電站，1995 年順利投運(yùn)標(biāo)志著大型化 CFB 鍋爐技術(shù)已經(jīng)成熟。該鍋爐燃用褐煤，鍋爐的整體布置型體和主要結(jié)構(gòu)基本上是在艾米錄電站 125 MWe CFB 鍋爐基礎(chǔ)上的放大，采用單爐膛褲衩腿結(jié)構(gòu)，4 個(gè)分離器和 4 個(gè)外置式換熱器。無(wú)疑 Gardanne(Provence)電站的成功投運(yùn)為廣大CFB 鍋爐工作者增添了更多信心，為 CFB 鍋爐的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了道路。Gardanne 電廠位于法國(guó)南部的Provence 省。該鍋爐于 1996 年正式投入運(yùn)行，并獲得了美國(guó)電力雜志 1996年最佳電站獎(jiǎng)。Gardanne 電廠 250MWe循環(huán)流化床鍋爐的主蒸汽流量為表 11 Gardanne 電廠燃料分析成分 單位 Gardanne 煤 其它煤 摻燒油渣Mar % 11~14 12 Aar % 35 7~14 Sar % ~ 3 MJ/kg 灰中 CaO 含量% 57 5灰中 SO2 含量% 14入爐煤顆粒度 mm 0~10(d50=1)第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀2，蒸汽壓力為 ，主蒸汽溫度為 567℃，再熱蒸汽溫度為 566℃，排煙溫度為 140℃。該鍋爐的設(shè)計(jì)煤種為當(dāng)?shù)氐母吡蛎汉推渌?，也可摻?50%(熱值) 的油渣。其燃料分析見(jiàn)表 11。該電站外觀圖見(jiàn)圖 11。該鍋爐采用 4 個(gè)高溫旋風(fēng)分離器，兩側(cè)墻相對(duì)布置，分離器內(nèi)襯耐火材料，底部支撐，直徑為 。床料循環(huán)回路上有外置鼓泡床換熱器，共有 4 個(gè)。運(yùn)行時(shí)，爐膛溫度由兩個(gè)布置有中溫埋管過(guò)熱器的外置換熱器(每一個(gè)腿一個(gè)) 來(lái)調(diào)節(jié)和控制，再熱蒸汽溫度由兩個(gè)布置有高溫埋管再熱器的外置換熱器控制。過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)由噴水減溫器控制。我國(guó)引進(jìn)的 300MWe 循環(huán)流化床鍋爐就是基于 Gardenne 電廠的技術(shù)。圖 11 Gardenne 電廠的鍋爐外觀圖ALSTOMCE 公司在致力于 CFB 鍋爐大型化的同時(shí)，還積極投身于外置式換熱器的研究工作，即將外置式換熱器與爐膛布置成一個(gè)整體(Flextech 流化床熱交換器) ，解決了外置式換熱器占地面積大、布置困難的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了鍋爐的整體布置。該技術(shù)已在美國(guó)德州—新墨西哥州(TNP) 的 150 MW CFB 鍋爐中應(yīng)用。隨著 ALSTOM 公司內(nèi)部的技術(shù)融合，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該有更廣闊的前景。第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀3 奧斯龍(AHLSTROM)型及 Foster Wheeler 公司循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展芬蘭奧斯龍(AHLSTROM)公司也曾是一個(gè)重要的 CFB 鍋爐的制造商，它的鍋爐型式為Pyroflow 型。它不采用帶外置式換熱器的設(shè)計(jì)方案。該公司應(yīng)用蒸汽旁通調(diào)節(jié)汽溫的技術(shù)，解決再熱蒸汽的調(diào)溫問(wèn)題，即一部分再熱蒸汽直接進(jìn)入低溫再熱器，而另一部分再熱蒸汽在兩級(jí)再熱器之間送入，來(lái)調(diào)節(jié)再熱汽溫，從而避免了噴水調(diào)溫降低機(jī)組效率。1993 年投運(yùn)的加拿大 Nova Scotia 電站 165 MWe 機(jī)組就是采用這項(xiàng)技術(shù)。AHLSTROM 公司還為 Turow 電廠設(shè)計(jì)了 3 臺(tái) 235 MWe CFB 鍋爐，分別在 1998 年和 2022 年投運(yùn)，該項(xiàng)目證明不采用外置式換熱器機(jī)組容量也可以達(dá)到 200 MWe 以上。Turow 電廠位于波蘭與德國(guó)和捷克交界的地區(qū)的 Bogatynia，有 10 臺(tái)容量為 200MWe 燃燒當(dāng)?shù)睾置旱睦厦悍蹱t。該廠已有 30 年的歷史，鍋爐效率低，污染物排放嚴(yán)重。因此決定采用循環(huán)流化床鍋爐利用原來(lái)煤粉爐的位置對(duì)該電廠進(jìn)行改造。改造計(jì)劃為三臺(tái)容量為235MWe 旋風(fēng)分離器的循環(huán)流化床鍋爐和三臺(tái)容量為 260MWe 的緊湊型循環(huán)流化床鍋爐，整個(gè)改造計(jì)劃于 2022 年完成，Turow 電廠的循環(huán)流化床鍋爐的總?cè)萘繉⑹?1485MWe，這將是世界上容量最大的循環(huán)流化床鍋爐電廠。圖 12 所示為 Turow 電廠 235MWe 循環(huán)流化床鍋爐的立體圖。 圖 12 Turow 235MWe 循環(huán)流化床鍋爐Foster Wheeler 公司是美國(guó)三大電站鍋爐制造商之一，它提出了汽冷式分離器和一體式返第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀4料換熱器(INTREX TM)技術(shù)。Foster Wheeler 供貨的美國(guó) JEA 電廠的 2 臺(tái) 300MWeCFB 鍋爐，其設(shè)計(jì)燃料是要能夠 100%的燃燒煤和石油焦，或可以任何比例混燒煤和石油焦，分別于2022 年 5 月和 7 月建成投產(chǎn)，是當(dāng)前世界上已投入運(yùn)行的容量最大的 CFB 鍋爐。該鍋爐的爐膛高度為 35m，爐膛寬度為 26m, 爐膛深度為 ，每臺(tái)鍋爐采用 3 個(gè)蒸汽冷卻旋風(fēng)筒分離器，分離器的直徑為 ，如圖 13 所示。JEA 電廠燃用高硫燃料，煤和石油焦的含硫量分別為 %和 %，所以除了采用石灰石脫硫外，還采用了第二級(jí)煙氣洗滌脫硫，利用飛灰中含有的大量未反應(yīng)石灰和水反應(yīng)生成 Ca(OH)2，能夠迅速將煙氣中剩余的低濃度 SO2 吸收，從而可進(jìn)一步降低 SO2 的排放。測(cè)試結(jié)果表明，鍋爐本身的脫硫效率達(dá)到 %，而洗滌塔噴水加濕活化可以進(jìn)一步脫除 %的 SO2。 圖 13 美國(guó) JEA 電廠 2300MWeCFB 鍋爐為解決圓筒絕熱旋風(fēng)分離器給鍋爐整體布置帶來(lái)的困難，奧斯龍公司提出了緊湊式布置的概念，即將圓筒型改為方形，使其形狀與方形的爐膛與尾部煙道相匹配，從而簡(jiǎn)化鍋爐的布置，節(jié)省鋼耗量。1995 年 Foster Wheeler 公司收購(gòu)了奧斯龍的 parepower 公司后，兩大技術(shù)流派合并、融合，將汽冷分離器和 INTREXTM 技術(shù)與緊湊式布置等技術(shù)巧妙結(jié)合在一起，形成了更具特色的 CFB 鍋爐技術(shù)。在投運(yùn)的 Turow 電廠 235 MWe 機(jī)組的基礎(chǔ)上，F(xiàn)W 公司又為 Turow 電廠提供了 3 臺(tái) 262MWe CFB 鍋爐，見(jiàn)圖 14。第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀5 圖 14 波蘭 Turow 電廠的 262MWe 緊湊型鍋爐自 1994 年售出第一臺(tái)商業(yè)化的緊湊型 CFB 鍋爐以來(lái)，至今已售出近 60 臺(tái)燃燒各種燃料的緊湊型鍋爐，已售出的最大的緊湊型 CFB 鍋爐的容量已達(dá) 4600MWe。2022 年 12 月， FW 為波蘭波蘭的 Bedzin 的 PKE 電廠(Lagisza，Poland)提供一臺(tái) 460 MWe 本生直管爐膛變壓超臨界 CFB 直流鍋爐(560176。C/580176。C, 275 bar， 計(jì)劃于 2022 年建成投產(chǎn)。這將是世界上第一臺(tái)超臨界 CFB 鍋爐，也是容量最大的循環(huán)流化床鍋爐。圖 15 所示為這臺(tái)鍋爐的立體效果圖，它是緊湊型布置的 CFB 鍋爐。 圖 15 將建于波蘭 PKE 電廠的 460MWe 超臨界直 流鍋爐第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀6 美國(guó) Babcock amp。 Wllcox 公司內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展瑞典 Studsvik 公司在 1978 年就開(kāi)始研究循環(huán)流化床鍋爐，在進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究后，在 1984 年與美國(guó) Babcock amp。 Wilcox 公司共同生產(chǎn)了內(nèi)循環(huán)循環(huán)流化床鍋爐。美國(guó) Babcock amp。 wilcox 公司內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的主要特點(diǎn)是，采用兩級(jí)分離系統(tǒng)，一級(jí)分離系統(tǒng)采用撞擊式槽型分離器，布置在爐膛出口，實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)；二級(jí)分離循環(huán)系統(tǒng)采用多管式旋風(fēng)分離器布置在省煤器的下部，形成外循環(huán)。不采用高溫旋風(fēng)分離器和外置式換熱器。 這種爐型的主要優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)緊湊；由于兩級(jí)分離器都是金屬結(jié)構(gòu)件，不需耐磨材料，縮短了鍋爐啟動(dòng)時(shí)間；采用了兩級(jí)分離，對(duì)循環(huán)物料粒徑控制范圍較廣。 不同煤種在 CFB 鍋爐中的應(yīng)用除了積極開(kāi)展 CFB 鍋爐大型化的研究外，還充分利用 CFB 鍋爐煤種適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，努力開(kāi)發(fā)使用不同性質(zhì)燃料的循環(huán)流化床鍋爐。目前除了各種煤包括煙煤、貧煤、無(wú)煙煤外，煤泥、石油焦、矸石等劣質(zhì)燃料、樹(shù)皮等生物質(zhì)燃料也被廣泛應(yīng)用，從而積極推動(dòng)了循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展。表 11 列出了 1998 年前投運(yùn)的部分大于 100 MWe 的 CFB 鍋爐統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀7表 11 國(guó)外容量≥100 MWe 級(jí)的 3 種 CFB 鍋爐爐型統(tǒng)計(jì)表蒸汽參數(shù)電廠名稱及地址臺(tái)數(shù)熱功率MWth電功率MWe 流量 t/h 壓力 MPa 溫度℃爐型及設(shè)計(jì)制造廠家燃料 投運(yùn)年份德國(guó) Bewag 電力公司 Moabit 電廠 (Berlin) 1 222 100 326 540/540 Lurgi, Lentjes 次煙煤，褐煤 1989美國(guó) Schuglkill Energy Resources St. Nicholas(North Mahanoy, Pa)1 341 100 375 513 Lurgi, ABBCE 無(wú)煙煤屑 1989法國(guó) Emile Huchet 電廠(Carling) 1 285 125 367 545/545 Lurgi, Stein 水煤漿，煤泥( 干) 1990美國(guó) TexasNew Mexico 電力公司(TNP) Waco 電廠2 474 150 499 540/540 Lurgi, ABBCE 木質(zhì)褐煤1990/1991法國(guó) Gardanne (Provence)電站 1 557 250 700 540/540 Lurgi, Stein 木質(zhì)褐煤，煙煤 1995韓國(guó) Tonghae 熱電廠 1 200 693 541/541 Lurgi,ABBCE 無(wú)煙煤 1998捷克 Ledvice (Ledvice)電站 1 110 310 540/540 Lurgi,ABBCE 褐煤 1998美國(guó) Colorado ute 電力公司 Nucal 電廠 1 291 110 420 541 FWPI 煙煤 1987德國(guó) Goldenberg (Essen)電廠 1 100 400 504 FWEOY, EVT 褐煤 1992德國(guó) Goldenberg (Essen)電廠 1 313 100 400 505 Steinmuller 褐煤 1992芬蘭 Seinajoki 電站 1 299 125 400 540/540 FWEOY 煤、煤泥 1990美國(guó) ACE 電廠(California) 1 306 110 413 541 FWPI 煤 1990第一章 國(guó)內(nèi)外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀8加拿大 Nova Scotia 電力公司 Point Aconi 電站 1 410 165 526 540/540 FWPI 煙煤 1993美國(guó) Northampton 電廠 1 277 125 360 540/540 FWPI 無(wú)煙煤屑 1995芬蘭 IVO International 公司 1 291 140 371 540/540 FWEOY 泥煤、煤 1994美國(guó) Colver 動(dòng)力工程公司 1 270 120 356 540/540 FWPI 無(wú)煙煤 1995中國(guó)內(nèi)江電廠 1 285 100 410 540 FWEOY 貧煤 1996波蘭 Turow 電站 2 520 235 782 540/540 FWPI,FAKOP 褐煤 1998印度尼西亞 RAPP 電