【正文】 第一章 國內外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀1第一章 國內外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 國外 CFB 鍋爐的發(fā)展近年來，循環(huán)流化床鍋爐以其優(yōu)越的環(huán)保特性、燃料適應性和良好的運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，機組大型化發(fā)展取得了突破性的進展。其代表作就是法國普羅旺斯(Provence)電站 250 MWe 循環(huán)流化床鍋爐的成功投運。另外，近幾年來，國際上 CFB 鍋爐的發(fā)展出現(xiàn)了競爭十分激烈的局面：法國 GEC ALSTOM 收購了德國 EVT公司、法國 Stein 公司和美國 ABBCE 公司；美國 FW 公司兼并了芬蘭的 Ahlstrom Pyropower公司，不同流派的 CFB 燃燒技術在逐漸相互結合，相互滲透，在國外逐漸形成了美國 FW 公司和法國 GEC Alstom 公司兩大 CFB 鍋爐技術集團。 德國魯奇型(Lurgi)循環(huán)流化床鍋爐及 Alstom 公司的擴展魯奇型循環(huán)流化床鍋爐采用外置式換熱器(EHE) 設計，在有利于鍋爐受熱面布置、有利于爐膛溫度及鍋爐負荷控制、有利于再熱器布置及汽溫調節(jié)等方面做出了成功的探索，同時也為機組大型化創(chuàng)造了有利條件。特別是魯奇公司將其 CFB 鍋爐技術轉讓給 ALSTOMStein(原法國 Stein 公司)公司、ALSTOMCE 公司( 原美國 CE 公司)后，這項技術得到了進一步的發(fā)展和更廣泛的應用。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。通過大量的試驗研究工作，率先在世界上完成了大型化 CFB 鍋爐的開發(fā)應用工作，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 年順利投運標志著大型化 CFB 鍋爐技術已經成熟。該鍋爐燃用褐煤，鍋爐的整體布置型體和主要結構基本上是在艾米錄電站 125 MWe CFB 鍋爐基礎上的放大，采用單爐膛褲衩腿結構，4 個分離器和 4 個外置式換熱器。無疑 Gardanne(Provence)電站的成功投運為廣大CFB 鍋爐工作者增添了更多信心，為 CFB 鍋爐的進一步發(fā)展開辟了道路。Gardanne 電廠位于法國南部的Provence 省。該鍋爐于 1996 年正式投入運行，并獲得了美國電力雜志 1996年最佳電站獎。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 國內外 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℃。該鍋爐的設計煤種為當?shù)氐母吡蛎汉推渌海部蓳綗?50%(熱值) 的油渣。其燃料分析見表 11。該電站外觀圖見圖 11。該鍋爐采用 4 個高溫旋風分離器，兩側墻相對布置，分離器內襯耐火材料，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。運行時，爐膛溫度由兩個布置有中溫埋管過熱器的外置換熱器(每一個腿一個) 來調節(jié)和控制，再熱蒸汽溫度由兩個布置有高溫埋管再熱器的外置換熱器控制。過熱蒸汽溫度調節(jié)由噴水減溫器控制。我國引進的 300MWe 循環(huán)流化床鍋爐就是基于 Gardenne 電廠的技術。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，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、布置困難的問題，簡化了鍋爐的整體布置。該技術已在美國德州—新墨西哥州(TNP) 的 150 MW CFB 鍋爐中應用。隨著 ALSTOM 公司內部的技術融合，該項技術應該有更廣闊的前景。第一章 國內外 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計方案。該公司應用蒸汽旁通調節(jié)汽溫的技術，解決再熱蒸汽的調溫問題，即一部分再熱蒸汽直接進入低溫再熱器，而另一部分再熱蒸汽在兩級再熱器之間送入，來調節(jié)再熱汽溫，從而避免了噴水調溫降低機組效率。1993 年投運的加拿大 Nova Scotia 電站 165 MWe 機組就是采用這項技術。AHLSTROM 公司還為 Turow 電廠設計了 3 臺 235 MWe CFB 鍋爐，分別在 1998 年和 2022 年投運，該項目證明不采用外置式換熱器機組容量也可以達到 200 MWe 以上。Turow 電廠位于波蘭與德國和捷克交界的地區(qū)的 Bogatynia，有 10 臺容量為 200MWe 燃燒當?shù)睾置旱睦厦悍蹱t。該廠已有 30 年的歷史，鍋爐效率低，污染物排放嚴重。因此決定采用循環(huán)流化床鍋爐利用原來煤粉爐的位置對該電廠進行改造。改造計劃為三臺容量為235MWe 旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐和三臺容量為 260MWe 的緊湊型循環(huán)流化床鍋爐，整個改造計劃于 2022 年完成，Turow 電廠的循環(huán)流化床鍋爐的總容量將是 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 國內外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀4料換熱器(INTREX TM)技術。Foster Wheeler 供貨的美國 JEA 電廠的 2 臺 300MWeCFB 鍋爐，其設計燃料是要能夠 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，是當前世界上已投入運行的容量最大的 CFB 鍋爐。該鍋爐的爐膛高度為 35m，爐膛寬度為 26m, 爐膛深度為 ，每臺鍋爐采用 3 個蒸汽冷卻旋風筒分離器，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，還采用了第二級煙氣洗滌脫硫，利用飛灰中含有的大量未反應石灰和水反應生成 Ca(OH)2，能夠迅速將煙氣中剩余的低濃度 SO2 吸收，從而可進一步降低 SO2 的排放。測試結果表明，鍋爐本身的脫硫效率達到 %，而洗滌塔噴水加濕活化可以進一步脫除 %的 SO2。 圖 13 美國 JEA 電廠 2300MWeCFB 鍋爐為解決圓筒絕熱旋風分離器給鍋爐整體布置帶來的困難，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，從而簡化鍋爐的布置，節(jié)省鋼耗量。1995 年 Foster Wheeler 公司收購了奧斯龍的 parepower 公司后，兩大技術流派合并、融合，將汽冷分離器和 INTREXTM 技術與緊湊式布置等技術巧妙結合在一起，形成了更具特色的 CFB 鍋爐技術。在投運的 Turow 電廠 235 MWe 機組的基礎上，F(xiàn)W 公司又為 Turow 電廠提供了 3 臺 262MWe CFB 鍋爐，見圖 14。第一章 國內外 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 年售出第一臺商業(yè)化的緊湊型 CFB 鍋爐以來，至今已售出近 60 臺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 4600MWe。2022 年 12 月， FW 為波蘭波蘭的 Bedzin 的 PKE 電廠(Lagisza，Poland)提供一臺 460 MWe 本生直管爐膛變壓超臨界 CFB 直流鍋爐(560176。C/580176。C, 275 bar， 計劃于 2022 年建成投產。這將是世界上第一臺超臨界 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 國內外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀6 美國 Babcock amp。 Wllcox 公司內循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展瑞典 Studsvik 公司在 1978 年就開始研究循環(huán)流化床鍋爐，在進行了大量的試驗研究后，在 1984 年與美國 Babcock amp。 Wilcox 公司共同生產了內循環(huán)循環(huán)流化床鍋爐。美國 Babcock amp。 wilcox 公司內循環(huán)流化床鍋爐的主要特點是，采用兩級分離系統(tǒng)，一級分離系統(tǒng)采用撞擊式槽型分離器，布置在爐膛出口，實現(xiàn)內循環(huán)；二級分離循環(huán)系統(tǒng)采用多管式旋風分離器布置在省煤器的下部，形成外循環(huán)。不采用高溫旋風分離器和外置式換熱器。 這種爐型的主要優(yōu)點是，結構緊湊；由于兩級分離器都是金屬結構件，不需耐磨材料，縮短了鍋爐啟動時間；采用了兩級分離，對循環(huán)物料粒徑控制范圍較廣。 不同煤種在 CFB 鍋爐中的應用除了積極開展 CFB 鍋爐大型化的研究外，還充分利用 CFB 鍋爐煤種適應性廣的特點，努力開發(fā)使用不同性質燃料的循環(huán)流化床鍋爐。目前除了各種煤包括煙煤、貧煤、無煙煤外，煤泥、石油焦、矸石等劣質燃料、樹皮等生物質燃料也被廣泛應用，從而積極推動了循環(huán)流化床鍋爐技術的發(fā)展。表 11 列出了 1998 年前投運的部分大于 100 MWe 的 CFB 鍋爐統(tǒng)計數(shù)據(jù)。第一章 國內外 CFB 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀7表 11 國外容量≥100 MWe 級的 3 種 CFB 鍋爐爐型統(tǒng)計表蒸汽參數(shù)電廠名稱及地址臺數(shù)熱功率MWth電功率MWe 流量 t/h 壓力 MPa 溫度℃爐型及設計制造廠家燃料 投運年份德國 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 Schuglkill Energy Resources St. Nicholas(North Mahanoy, Pa)1 341 100 375 513 Lurgi, ABBCE 無煙煤屑 1989法國 Emile Huchet 電廠(Carling) 1 285 125 367 545/545 Lurgi, Stein 水煤漿，煤泥( 干) 1990美國 TexasNew Mexico 電力公司(TNP) Waco 電廠2 474 150 499 540/540 Lurgi, ABBCE 木質褐煤1990/1991法國 Gardanne (Provence)電站 1 557 250 700 540/540 Lurgi, Stein 木質褐煤，煙煤 1995韓國 Tonghae 熱電廠 1 200 693 541/541 Lurgi,ABBCE 無煙煤 1998捷克 Ledvice (Ledvice)電站 1 110 310 540/540 Lurgi,ABBCE 褐煤 1998美國 Colorado ute 電力公司 Nucal 電廠 1 291 110 420 541 FWPI 煙煤 1987德國 Goldenberg (Essen)電廠 1 100 400 504 FWEOY, EVT 褐煤 1992德國 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 ACE 電廠(California) 1 306 110 413 541 FWPI 煤 1990第一章 國內外 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 Northampton 電廠 1 277 125 360 540/540 FWPI 無煙煤屑 1995芬蘭 IVO International 公司 1 291 140 371 540/540 FWEOY 泥煤、煤 1994美國 Colver 動力工程公司 1 270 120 356 540/540 FWPI 無煙煤 1995中國內江電廠 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