低床压节能型循环流化床锅炉的设计和应用.pdfVIP

全国电力行业CFB机组技术交流服务协作mJl窖七届年会论文集 低床压节能型循环流化床锅炉 的设计与应用 苏俊1赵晓星1张建春1刘爱成1杨海瑞2岳光溪2付志平3 (1．太原锅炉集团有限公司 3．山西离石大土河热电厂 离石033000) 摘要深入分析了常规循环流化床锅炉面临的问题和挑战，太锅集团和清华大学合作提出了低床 压节能型循环流化床锅炉设计理论和方法，形成了低床压节能型循环流化床锅炉全套设计导则，完 成了新一代循环流化床锅炉的产品结构设计，首台低床压节能型产品在山西离石大土河热电厂已运 行两年，运行结果及测试数据均表明，新一代低床压节能型循环流化床锅炉代表了流化床技术发展 的必威体育精装版方向，该技术应用于大容量循环流化床锅炉后，必将显示出其更大的技术优越性。 关键词低床压节能循环流化床锅炉设计应用 1 循环流化床锅炉面临的问题和对策 循环流化床(CFB)锅炉相比煤粉炉而言，具有燃料适应性广、环保性能优异、负荷调节范围宽 广三大突出优点，正是凭借这些技术优势，近二十年来，循环流化床燃烧技术得到飞速发展，在国 内中小容量锅炉机组中取得了不可替代的市场地位，成为了国际上公认的商业化程度最好的洁净煤 燃烧技术‘11。 但是，在循环流化床燃烧技术快速发展的同时，仍然面临着很多问题和挑战，首先，对于循环 流化床锅炉运行的安全可靠性而言，尽管在解决了磨损、耐火材料、辅机系统三大问题后，CFB 锅炉的可用率得到很大提高，一批135MW级别CFB锅炉连续运行时间超过200天，甚至达到了 300天，年运行时间超过8000h【2】，但总体上与煤粉炉相比仍然有一定差距。同时我们应该看到， 循环流化床锅炉运行的经济性与煤粉炉相比仍然有较大差距，如CFB锅炉煤耗高于煤粉炉l～3个 百分点，厂用电率高于煤粉炉2~3个百分点，表1为300MW循环流化床锅炉和煤粉炉主要辅机功 率对比。循环流化床锅炉能否在以上两个方面特别是运行的经济性方面实现突破是国际循环流化燃 烧技术的重大课题。循环流化床锅炉的理论研究和产品开发如果不能有所突破，循环流化床锅炉的 发展将受到严峻挑战。 62 技术综述 表l 300MW循环流化床锅炉和煤粉炉主要辅机对比 从表l可以看出，流化床锅炉主要辅机的功率比普通煤粉炉高出一倍多，使机组的厂用电率比 较高，平均达到9％左右，这其中有锅炉本体结构设计方面的问题，同时也有系统布置复杂、辅机 选配不合理方面的原因。 针对上述问题，清华大学在总结了第一代CFB锅炉设计理论的基础上提出了CFB锅炉“定态 设计”理论模型【31，从机理上阐明了解决循环流化床锅炉两大难题的技术方向及具体技术措施，形 成了指导新一代低床压节能型循环流化床锅炉产品开发的全套设计导则及计算方法。太锅集团应用 这一设计导则和计算方法，开发出了75～1000t／h低床压节能型循环流化床锅炉系列产品，首台75t／h 级别低床压节能型产品已于2006年1月投入运行，并于2007年6月进行了详细的现场测试。测试 数据表明，新一代节能型CFB锅炉产品在运行的可靠性和经济性方面均实现了重大突破。 2第二代循环流化床锅炉设计理论和方法 2．1 第二代循环流化床锅炉节能的理论基础 清华大学通过近二十年的不懈研究，对循环流化床内气固两相流态以及物料平衡的认识达到了 新的水平。新理论明确指出循环流化床内部的流态是下部鼓泡床和上部快速床的组合。同时认识到， 快速床流态可以根据物料浓度的不同而处于不同的状态点。清华大学提出定态设计的概念，即任何 循环床锅炉均应设定一个确定的快速床状态以解决快速床多态的悖论，流化状态在实际运行过程中 具有可控性，当发生循环量或物料浓度漂移时，可以通过调整床存量而保持设计的流化状态不变， 快速床工作状态点可以用两个状态参数即流化风速和循环流率来确定。清华大学第一次把各类循环 床流派的流态工作点在一张图谱上表示出来，用该图可以指导循环床流态的设计优化。基于上述理 论基础，清华大学和太锅集团合作展开了有关循环流化床内流化状态对辅机电耗、燃烧效率和燃烧 室磨损影响的工程试验研究。 63 全圈电力行业CFB机组技术交流服务协作网第七届年会论文集 根