大型循环流化床锅炉的研究开发及其关键部件与辅助设备的选用.pdfVIP

大型循环流化床锅炉的研究开发及 其关键部件和辅助设备的选用 孙运凯 吕清刚 包绍麟 那永洁 贺 军 （中国科学院工程热物理研究所） 摘 要：本文介绍了中国科学院工程热物理研究所在循环流化床锅炉大型化方面开展的研究工作， 针对开发出的 200MWe 和 300MWe循环流化床锅炉方案，详细叙述了进行锅炉热力匹配研究对大型化 工作的重要性；本文对大型循环流化床锅炉关键部件的开发和辅助设备的选用做了分析，重点介绍 了在外置换热器方面所做的研究结果。 关键词：大型化 关键部件 辅助设备 中国科学院工程热物理研究所长期致力于循环流化床锅炉的研究与开发工作，已成功开发出多 种容量高温旋风分离的循环流化床锅炉。目前，采用该技术的多台 35~220t/h 锅炉已投入运行； 100MWe~150MWe 锅炉已争取到项目，合作厂家正在进行工程设计和生产制造，200MWe 容量等级 的循环流化床锅炉的技术方案已基本完成，现在正在进行关键部件的设计；300MWe 容量等级亚临 界循环流化床锅炉的方案开发和超临界循环流化床锅炉的基础研究也正在进行之中。 中国科学院工程热物理研究所承担的大型化研究是以国家“十五”科技攻关课题——《循环流 化床锅炉产业化技术示范》为基础，集中在 200MWe 以上容量的循环流化床锅炉方面。去年年底， 承担的上述课题已提前通过验收，课题完成的任务包括：完成具有自主技术的 135MWe 等级超高 压再热循环流化床锅炉的方案设计；进行相关技术特性的试验研究，形成大型循环流化床锅炉的设 计计算方法；完成 200MWe 等级循环流化床锅炉的关键技术及方案研究。此课题主要研究内容为： 循环流化床燃烧系统的工作过程及性能分析，煤种影响及过程设计准则，大型循环流化床锅炉关键 技术，大型循环流化床锅炉辅助关键设备及其防磨技术，循环流化床燃烧过程中污染物脱除与控制 技术，锅炉工作参数监测与控制技术，大型循环流化床锅炉的研究开发设计准则等。 1 循环流化床锅炉大型化的研究开发 我国能源政策要求的提高和对污染物排放的严格限制，促进了循环流化床燃烧技术在国内的应 用和发展。按目前电力工业发展的规模和要求，使得带再热系统的 300~600MWe 机组成为燃煤电 站主力机组。因此，要使循环流化床锅炉在电力工业中起较大作用，必须开展带再热系统的大型化 研究开发工作。 由于循环流化床锅炉燃烧方式的特殊性和复杂性，使其在容量放大方面与常规煤粉锅炉存在本 质的差别，这些差别主要集中在锅炉的热量分配即热力匹配上。因此，在开发大型循环流化床锅炉 的工作中，进行热力匹配的研究是十分必要的。 559 随着循环流化床锅炉容量的增大和蒸汽参数的提高，工质所需要的蒸发热量所 占的份额逐步减 小，炉膛的表面积与容积之 比亦逐渐减小，蒸发热主要靠炉膛受热面来吸收。大型循环流化床锅炉 均带有再热蒸汽系统，仅靠炉膛的蒸发受热面无法保持炉内合理的燃烧温度，因此带再热的循环流 化床锅炉必须重新进行热量分配，即通过合理的热力匹配来严格控制炉膛 内的温度 。 可 以通过两种方法使带再热的大型循环流化床锅炉的炉膛温度合理、过热蒸汽和再热蒸汽的参 数达到设计要求：一是在炉膛 内增加过热蒸汽受热面或再热蒸汽受热面，使过热蒸汽或再热蒸汽达 到设计参数，保持炉膛 内合理的温度；二是采用外置换热器，在外置换热器 内布置过热蒸汽受热面 或再热蒸汽受热面， 同时实现满足过热蒸汽或再热蒸汽设计参数的要求和调节炉膛温度 的作用。 众所周知，循环流化床燃烧过程的组织是以物料流化和循环为核心的，其中物料的循环分为内 循环和外循环，内循环是指物料被流化后，在炉膛 内部进行的循环；外循环是指物料从炉膛顶部离 开炉膛，依次进入旋风分离器、返料器、外置换热器，最后返回炉膛 。所谓外置换热器就是将炉膛 内的一部分受热面移至炉膛外，通过高温循环灰传递热量的一种热交换装置。物料从旋风分离器分 离出来 以后，一部分经过返料器直接送回炉膛；另一部分则经过一物料流量控制装置送到外置换热 器，在外置换热器 中热物料 中的部分热量传给其中的受热面，而后被送回炉膛 。 根据我们对带再热系统的循环流化床锅炉热力匹配的研究，可从 以