国内外cfb锅炉的发展现状.doc

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1、 国内外国内外 CFB 锅炉的发展现状锅炉的发展现状 1.1 国外国外 CFB 锅炉的发展锅炉的发展 近年来，循环流化床锅炉以其优越的环保特性、燃料适应性和良好的运行性能受到广泛 欢迎，并得到了迅猛发展。尤其是最近十年，机组大型化发展取得了突破性的进展。其代表 作就是法国普罗旺斯(Provence)电站 250 MWe 循环流化床锅炉的成功投运。另外，近几年来， 国际上 CFB 锅炉的发展出现了竞争十分激烈的局面：法国 GEC ALSTOM 收购了德国 EVT 公司、法国 Stein 公司和美国 ABB-CE 公司；美国 FW 公司兼并了芬兰的 Ahlstrom Pyropower 公司，不同

2、流派的 CFB 燃烧技术在逐渐相互结合，相互渗透，在国外逐渐形成了美国 FW 公 司和法国 GEC Alstom 公司两大 CFB 锅炉技术集团。 1.1.1 德国鲁奇型德国鲁奇型(Lurgi)循环流化床锅炉及循环流化床锅炉及 Alstom 公司的扩展公司的扩展 鲁奇型循环流化床锅炉采用外置式换热器(EHE)设计，在有利于锅炉受热面布置、有利 于炉膛温度及锅炉负荷控制、有利于再热器布置及汽温调节等方面做出了成功的探索，同时 也为机组大型化创造了有利条件。特别是鲁奇公司将其 CFB 锅炉技术转让给 ALSTOM- Stein(原法国 Stein 公司)公司、ALSTOM-CE 公司(原美国 CE

3、 公司)后，这项技术得到了进一 步的发展和更广泛的应用。 ALSTOM-Stein 公司充分利用外置式换热器的优越性，主要致力于 CFB 锅炉的大型化工 作。通过大量的试验研究工作，率先在世界上完成了大型化 CFB 锅炉的开发应用工作，其代 表作就是艾米录希电站和 Gardanne(Provence)电站。艾米录希电站 125 MWe CFB 锅炉燃用干 煤泥和湿煤泥两种燃料。Gardanne(Provence)电站是世界上第一座 250 MWe CFB 锅炉电站， 1995 年顺利投运标志着大型化 CFB 锅炉技术已经成熟。该锅炉燃用褐煤，锅炉的整体布置 型体和主要结构基本上是在艾米录电站

4、125 MWe CFB 锅炉基础上的放大，采用单炉膛裤衩 腿结构，4 个分离器和 4 个外置式换热器。无疑 Gardanne(Provence)电站的成功投运为广大 CFB 锅炉工作者增添了更多信心，为 CFB 锅炉的进一步发展开辟了道路。 Gardanne 电厂位于法国南部的 Provence 省。该锅炉于 1996 年正式投入运行，并获得了 美国电力杂志 1996 年最佳电站奖。 Gardanne 电厂 250MWe 循环流化床锅 炉的主蒸汽流量为 194.44kg/s，蒸汽压 力为 16.9MPa，主蒸汽温度为 567， 再热蒸汽温度为 566，排烟温度为 140。 该锅炉的设计煤种为当

5、地的高硫煤 和其它煤，也可掺烧 50%(热值)的油渣。 表表 1-1 Gardanne 电厂燃料分析电厂燃料分析 成分单位Gardanne 煤其它煤掺烧油渣 Mar%111434.5 Qnet.arMJ/kg15.0524.5838.88 灰中 CaO 含 量 %575 灰中 SO2 含 量 %14 入炉煤颗粒度mm010(d50=1) 2 2 其燃料分析见表 1-1。该电站外观图见图 1-1。该锅炉采用 4 个高温旋风分离器，两侧墙相对 布置，分离器内衬耐火材料，底部支撑，直径为 7.4m。床料循环回路上有外置鼓泡床换热器， 共有 4 个。运行时，炉膛温度由两个布置有中温埋管过热器的外置换热

6、器(每一个腿一个)来 调节和控制，再热蒸汽温度由两个布置有高温埋管再热器的外置换热器控制。过热蒸汽温度 调节由喷水减温器控制。我国引进的 300MWe 循环流化床锅炉就是基于 Gardenne 电厂的技 术。 图图 1-1 Gardenne 电厂的锅炉外观图电厂的锅炉外观图 ALSTOM-CE 公司在致力于 CFB 锅炉大型化的同时，还积极投身于外置式换热器的研究 工作，即将外置式换热器与炉膛布置成一个整体(Flextech 流化床热交换器)，解决了外置式换 热器占地面积大、布置困难的问题，简化了锅炉的整体布置。该技术已在美国德州新墨西 哥州(TNP)的 150 MW CFB 锅炉中应用。随着

7、 ALSTOM 公司内部的技术融合，该项技术应该 有更广阔的前景。 1.1.2 奥斯龙奥斯龙(AHLSTROM)型及型及 Foster Wheeler 公司循环流化床锅炉的发展公司循环流化床锅炉的发展 芬兰奥斯龙(AHLSTROM)公司也曾是一个重要的 CFB 锅炉的制造商，它的锅炉型式为 Pyroflow 型。它不采用带外置式换热器的设计方案。该公司应用蒸汽旁通调节汽温的技术， 解决再热蒸汽的调温问题，即一部分再热蒸汽直接进入低温再热器，而另一部分再热蒸汽在 两级再热器之间送入，来调节再热汽温，从而避免了喷水调温降低机组效率。1993 年投运的 国内外 CFB 锅炉的发展现状 3 加拿大 N

8、ova Scotia 电站 165 MWe 机组就是采用这项技术。AHLSTROM 公司还为 Turow 电 厂设计了 3 台 235 MWe CFB 锅炉，分别在 1998 年和 2000 年投运，该项目证明不采用外置 式换热器机组容量也可以达到 200 MWe 以上。 Turow 电厂位于波兰与德国和捷克交界的地区的 Bogatynia，有 10 台容量为 200MWe 燃 烧当地褐煤的老煤粉炉。该厂已有 30 年的历史，锅炉效率低，污染物排放严重。因此决定采 用循环流化床锅炉利用原来煤粉炉的位置对该电厂进行改造。改造计划为三台容量为 235MWe 旋风分离器的循环流化床锅炉和三台容量为

9、260MWe 的紧凑型循环流化床锅炉，整 个改造计划于 2004 年完成，Turow 电厂的循环流化床锅炉的总容量将是 1485MWe，这将是 世界上容量最大的循环流化床锅炉电厂。图 1-2 所示为 Turow 电厂 235MWe 循环流化床锅炉 的立体图。 图图 1-2 Turow 235MWe 循环流化床锅炉循环流化床锅炉 Foster Wheeler 公司是美国三大电站锅炉制造商之一，它提出了汽冷式分离器和一体式返 料换热器(INTREXTM)技术。Foster Wheeler 供货的美国 JEA 电厂的 2 台 300MWeCFB 锅炉， 其设计燃料是要能够 100%的燃烧煤和石油焦，

10、或可以任何比例混烧煤和石油焦，分别于 2002 年 5 月和 7 月建成投产，是当前世界上已投入运行的容量最大的 CFB 锅炉。该锅炉的 炉膛高度为 35m，炉膛宽度为 26m, 炉膛深度为 6.7m，每台锅炉采用 3 个蒸汽冷却旋风筒分 离器，分离器的直径为 7.3m，如图 1-3 所示。JEA 电厂燃用高硫燃料，煤和石油焦的含硫量 分别为 2.8%和 6.7%，所以除了采用石灰石脱硫外，还采用了第二级烟气洗涤脱硫，利用飞 灰中含有的大量未反应石灰和水反应生成 Ca(OH)2，能够迅速将烟气中剩余的低浓度 SO2吸 4 4 收，从而可进一步降低 SO2的排放。测试结果表明，锅炉本身的脱硫效率

11、达到 98.85%，而洗 涤塔喷水加湿活化可以进一步脱除 0.3%的 SO2。 图图 1-3 美国美国 JEA 电厂电厂 2300MWeCFB 锅炉锅炉 为解决圆筒绝热旋风分离器给锅炉整体布置带来的困难，奥斯龙公司提出了紧凑式布置 的概念，即将圆筒型改为方形，使其形状与方形的炉膛与尾部烟道相匹配，从而简化锅炉的 布置，节省钢耗量。1995 年 Foster Wheeler 公司收购了奥斯龙的 parepower 公司后，两大技 术流派合并、融合，将汽冷分离器和 INTREXTM技术与紧凑式布置等技术巧妙结合在一起， 形成了更具特色的 CFB 锅炉技术。在投运的 Turow 电厂 235 MWe

12、 机组的基础上，FW 公司 又为 Turow 电厂提供了 3 台 262MWe CFB 锅炉，见图 1-4。 国内外 CFB 锅炉的发展现状 5 图图 1-4 波兰波兰 Turow 电厂的电厂的 262MWe 紧凑型锅炉紧凑型锅炉 自 1994 年售出第一台商业化的紧凑型 CFB 锅炉以来，至今已售出近 60 台燃烧各种燃料 的紧凑型锅炉，已售出的最大的紧凑型 CFB 锅炉的容量已达 4600MWe。2002 年 12 月， FW 为波兰波兰的 Bedzin 的 PKE 电厂(Lagisza，Poland)提供一台 460 MWe 本生直管炉膛变 压超临界 CFB 直流锅炉(560C/580C

13、, 275 bar， 计划于 2007 年建成投产。这将是世界上第 一台超临界 CFB 锅炉，也是容量最大的循环流化床锅炉。图 1-5 所示为这台锅炉的立体效果 图，它是紧凑型布置的 CFB 锅炉。 图图 1-5 将建于波兰将建于波兰 PKE 电厂的电厂的 460MWe 超临界直流锅炉超临界直流锅炉 6 6 1.1.3 美国美国 Babcock & Wllcox 公司内循环流化床锅炉的发展公司内循环流化床锅炉的发展 瑞典 Studsvik 公司在 1978 年就开始研究循环流化床锅炉，在进行了大量的试验研究后， 在 1984 年与美国 Babcock & Wilcox 公司共同生产了内循环循环

14、流化床锅炉。 美国 Babcock & wilcox 公司内循环流化床锅炉的主要特点是，采用两级分离系统，一级 分离系统采用撞击式槽型分离器，布置在炉膛出口，实现内循环；二级分离循环系统采用多 管式旋风分离器布置在省煤器的下部，形成外循环。不采用高温旋风分离器和外置式换热器。 这种炉型的主要优点是，结构紧凑；由于两级分离器都是金属结构件，不需耐磨材料， 缩短了锅炉启动时间；采用了两级分离，对循环物料粒径控制范围较广。 1.1.4 不同煤种在不同煤种在 CFB 锅炉中的应用锅炉中的应用 除了积极开展 CFB 锅炉大型化的研究外，还充分利用 CFB 锅炉煤种适应性广的特点， 努力开发使用不同性质燃

15、料的循环流化床锅炉。目前除了各种煤包括烟煤、贫煤、无烟煤外， 煤泥、石油焦、矸石等劣质燃料、树皮等生物质燃料也被广泛应用，从而积极推动了循环流 化床锅炉技术的发展。表 1-1 列出了 1998 年前投运的部分大于 100 MWe 的 CFB 锅炉统计数 据。 国内外 CFB 锅炉的发展现状 7 表表 1-1 国外容量国外容量100 MWe 级的级的 3 种种 CFB 锅炉炉型统计表锅炉炉型统计表 蒸汽参数 电厂名称及地址 台 数 热功率 MWth 电功率 MWe流量 t/h压力 MPa温度 炉型及 设计制造厂家 燃料投运年份 德国 Bewag 电力公司 Moabit 电厂(Berlin)122

16、210032619.6540/540Lurgi, Lentjes次烟煤，褐煤1989 美国 Schuglkill Energy Resources St. Nicholas(North Mahanoy, Pa) 134110037510.6513Lurgi, ABB-CE无烟煤屑1989 法国 Emile Huchet 电厂(Carling)128512536713.4545/545Lurgi, Stein水煤浆，煤泥(干)1990 美国 Texas-New Mexico 电力公司(TNP) Waco 电 厂 247415049913.8540/540Lurgi, ABB-CE木质褐煤 1990/ 1991 法国 Gardanne (Provence)电站155725070016.9540/540Lurgi, Stein木质褐煤，烟煤1995 韩国 Tonghae 热电厂120069317.24541/541Lurgi,ABB-CE无烟煤1998 捷克 Ledvice (Ledvice)电站111031012.7540/540Lurgi,ABB-CE褐煤1998