大型循环流化床锅炉超临界化技术与控制难点分析

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1、第33卷第9期华电技术Vol_33No．92011年9月HuadianTechnologySep．2011大型循环流化床锅炉超临界化技术与控制难点分析常太华，徐浩，高明明(华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206)摘要：分析了循环流化床锅炉适应参数超临界化的特点和自动控制技术的难点及关键技术，介绍了当前国内外超临界循环流化床锅炉的发展现状。认为超临界循环流化床锅炉在我国有良好的发展前景，但要大力解决其参数强耦合下的自动控制问题。关键词：超临界；循环流化床锅炉；参数耦合；自动控制中图分类号：TK229文献标志码：A文章编号：1674—1951(2

2、011)09—0031—03界机组的供电煤耗约为290g／(kW·h)，甚至更低，0引言而亚临界CFB锅炉机组的供电煤耗为340～400我国的能源生产和消费结构是以煤为主、多能g／(kW·h)。因此，CFB锅炉必须坚持参数超临界互补的体系。目前，煤炭在一次能源中的比例约为化的发展方向，才能与先进PC锅炉机组在节能方75％，预计到2050年，煤炭比例还将占58％左右。面开展竞争。把CFB锅炉特有的低排放优势与超在今后相当长的一段时间内，煤炭在我国一次能源临界蒸汽循环技术相结合，以更好地实现节能减排结构中的主导地位不会改变。因此，开发推广能源目标。转化率高、

3、污染物排放低的洁净煤发电技术是我国2CFB超临界化的优势电力行业的必然选择。2．1成本和排放1循环流化床锅炉及超临界技术作为下一代CFB锅炉技术，与传统的CFB锅炉循环流化床CFB(CirculatingFluidizedBed)技和目前广泛应用的PC锅炉相比较，超临界CFB锅术已经成为目前实用化最成功的洁净煤燃烧技术之炉具有成本优势和低污染物排放优势。一与目前最为常见的超(超)临界Pc锅炉+Pc，具有氮氧化物排放低、可实现燃烧过程中直接脱硫、燃料适应性广、燃烧效率高和负荷调节范围大等锅炉尾部烟气脱硫(FGC)相比，超临界CFB锅炉与优势，已成为当前煤炭

4、洁净燃烧的首选炉型。我国其建设投资相当，然而超临界CFB锅炉可以非常方已经成为世界上CFB锅炉台数最多、总装机容量最便地实现炉内燃烧脱硫，使其脱硫成本仅相当于前大和发展速度最快的国家。截至2010年年底，我国者的50％。整体煤气化联合循环IGCC(Integrated共有CFB锅炉约3000台，装机容量达72870MW，GasificationCombinedCycle)技术也是一种较有发展约占我国火电总装机容量的12．1％。在当前电前景的清洁煤燃烧技术，但在设备的复杂性、可靠力行业所面临的节能减排的巨大压力之下，大容量、性、投资成本及电力工业易于接受和

5、掌握的程度等方面都不及超临界CFB锅炉。高参数成为CFB锅炉发展的必由之路。此外，由于CFB锅炉采用低温分级燃烧方式，超临界锅炉是指主蒸汽压力超过临界压力使其具有天然低NO排放的特点，在不需要采用其22．115MPa的锅炉，大容量超临界煤粉(PC)锅炉主他技术措施的情况下，超临界CFB锅炉的NO排放蒸汽压力一般为24．5MPa左右，甚至更高。目前，质量浓度都将在200mg／m以下。在四川白马循环超临界机组的热效率可达45％～47％，比亚临界参流化床示范电站有限公司的2次考核试验中，NO数的机组热效率提高2．0％～2．5％。新建超超临排放质量浓度分别达到8

6、4．80和90．74mg／m，目前收稿日期：2011—05—23实际运行中NO排放质量浓度在102mg／m以内，基金项目：国家自然基金重点项目(51036002)；国家这充分体现了CFB锅炉燃烧温度低，NO生成600MWCFB示范工程项目(BMCFB6OKY10—147)量少的优越性。而目前应用于PC锅炉的各种低·32·华电技术第33卷NO燃烧技术，都难以达到该排放标准。1000MW超超临界锅炉在华能玉环电厂的运行实践表明j：锅炉NO排放质量浓度在300mg／m以下，最低可实现200mg／m以下的排放质量浓度，依旧高于CFB锅炉的排放水平。传统PC锅炉受

7、到排烟酸露点温度的限制，排烟温度较高(一般为110～160℃)，这样就使得排烟损失成为电站锅炉热损失中最大的一个方面。CFB锅炉采用炉内脱硫的燃烧方式，因此，其所排放050100150200250300350400450烟气中SO的质量浓度大大降低。有文献指出，热流密度／(kW·m-2)CFB锅炉所排放烟气中SO的质量浓度不足25图1CFB锅炉与PC锅炉炉内热流密度比较mg／m。，这样低质量浓度的S0排放必将使排烟酸CFB锅炉还有一个很大的特点就是锅炉内有大露点温度大大降低，从而使CFB锅炉排烟温度降低量的床料，床料由惰性的灼热灰渣构成，其中添加有到10

8、0clC以下成为可能，为开展烟气余热利用提供脱硫剂。床料量一般为给煤量的数十倍，