600MWe超临界循环流化床锅炉国产化可行性分析
高新宇，李振宇
(哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046)
摘要：文中对600MWe超临界循环流化床锅炉国产化可行性从技术和工程等方面进行了分析。
关键词：超临界流化床锅炉；可行性
中图分类号：TK229．6 文献标识码：A
The Feasible Study on Localization of 600M W e Supercritical CFB Boiler Gao Xinyu，Li Zhenyu(Harbin Boiler Co．Ltd．，Harbin 150046，China)Abstract：This paper analyse the feasibility on localization of 600MW e supercritical CFB boiler in technology and engineering．Keywords：supercritical CFB boiler；feasibility
0 引 言
我国的能源供应在很长一段历史时期将维持以煤为主，需要一种相对燃煤污染控制成本低、发电效率高、可以大量普及的清洁煤燃烧技术。超l临界循环流化床锅炉作为下一代循环流化床锅炉技术，可以得到较高的供电效率41～45％左右。
特别应当指出的是循环流化床锅炉中石灰石脱硫是炉内脱硫，与湿法烟气脱硫相比，可以节约大量水的消耗，这对我国水资源缺乏的现实，具有重要意义。循环流化床燃烧是洁净燃煤发电技术较为现实的发展方向之一，也是解决我国以煤为主火力发电满足严格的环保要求的有效途径之一。自从20世纪80年代循环流化床燃烧技术出现以来，该技术商业化过程中显示出其污染控制成本是目前其它技术无法匹敌的，然而其容量等级和发电效率尚未达到电力行业的需要。
目前世界上最大容量循环流化床锅炉已经达到了300MWe亚l临界等级。可以肯定，循环流化床技术大型化达到300MW 等级向超l临界转化是技术发展的必然趋势，否则，循环流化床锅炉在解决燃煤污染方面的优势将因发电效率低而在电力行业失去竞争力。我国电力工业经过反复比较和论证已经认识到采用大容量超l临界锅炉是提高电力工业煤利用率、降低能耗最现实的途径，并准备以超l临界大容量化作为电力行业设备更新的主攻方向。因此在我国开发大容量超临界循环流化床锅炉将使电力工业在热效率与燃煤污染排放控制两个方面同时达到国际先进水平。
1 技术可行性分析
超临界循环流化床技术实现难度低于超临界煤粉炉，由于燃烧室内热负荷低，有可能以相对简单的垂直管方案构成燃烧室受热面。而且，低质量流率带来的低阻力降可能使其在低负荷亚临界区具有自然循环性质。
由于循环流化床锅炉炉膛内的温度比常规的煤粉炉低得多，因此炉膛内的热流要比煤粉锅炉低。在超临界直流循环中，由于工质的质量流量较低而温度却很高，所以水冷壁部件的冷却能力是问题之一。而循环流化床锅炉炉内较低的热流密度降低了对水冷壁冷却能力的要求。循环流化床锅炉炉膛内固体浓度和传热系数在炉膛底部最大，而且随着炉膛高度的增加而逐渐减小，所以热流曲线的最大值出现在炉膛底部附近，见图1。
这个特性可以使炉膛内高热流密度区域刚好处于工质温度最低的炉膛下部区域，从而避免了煤粉锅炉炉膛内热流曲线的峰值位于工质温度较高的炉膛上部区域这一矛盾。因此循环流化床锅炉炉内热流分布曲线比较有利于水冷壁金属温度的控制。循环流化床锅炉的低温燃烧使得炉膛内的温度水平低于一般煤灰的灰熔点，再加上炉膛内较热流kW／m图1 循环流化床与煤粉炉水冷壁热流密度比较高的固体颗粒浓度，所以水冷壁上基本没有积灰结渣，保证了水冷壁的吸热能力。与煤粉炉相比，循环流化床锅炉炉膛内的温度沿炉膛高度方向更加均匀，因而水冷壁沿高度方向的吸热也更加均匀。可见，随着循环流化床锅炉技术的日益成熟，超临界蒸汽循环和循环流化床燃烧技术相结合是完全可能的。国际上的超临界循环流化床锅炉实践的进展已经证明了这一点。因此从技术的可行性来看没有问题。
2 工程可行性分析
影响电站经济性的因素主要有：由机组容量和参数决定的投资、燃料价格、运行和维修费用、可用率、使用方式(基本负荷、尖峰负荷或两班制运行)等。降低每千瓦的设备造价是促使机组向大容量发展的主要因素之一。只要不影响运行安全，节省单位设备造价可以收到良好的经济效果。
火电厂的可靠性，对其经济性影响很大。循环流化床床内不布置埋管受热面，磨损事故少，启动、停炉、结焦处理时间短，同时长时间压火之后可直接启动。循环流化床锅炉的操作维修要求比煤粉炉低得多。所以循环流化床锅炉具有结构简单、运行稳定的优点，相对煤粉炉其经济性非常高。
3 我国在超临界循环流化床锅炉方面的积累
我国通过技术合作，正在设计制造数十台超临界煤粉炉，在超临界煤粉炉的设计、制造和运行积累了实践经验，掌握了超临界参数锅炉的设计、选材、制造的方法。近几年，我国大型循环流化床锅炉发展迅速，300MW循环流化床锅炉订货目前已达15台。135MW 循环流化床锅炉已经投运30余台，总定货量超过100台。形成了超临界循环流化床锅炉产业化的强大基础。
我国超临界循环流化床锅炉的研究始于1999年初，与世界几乎同步。但是我国的研究更具有中国特色，充分考虑了我国的煤种情况的特殊性。这些研究工作涵盖了技术可行性、机组经济性、关键问题的研究；对多种容量等级、不同蒸汽参数的超临界循环流化床锅炉设计方案进行了比较，并选择了相对管内工质流速较高的垂直光管方案。
清华大学已于1997年开始了超临界循环流化床锅炉方案设计中的关键问题的初步研究，这



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