超临界循环流化床锅炉技术

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1、第24卷第4期电力学报Vo1．24No．42009年8月J0URNAL0FELECTRICPOWERAug．2009·电力技术·文章编号：1005—6548(2009)04—0303—03超临界循环流化床锅炉技术孙献斌(西安热工研究院有限公司，西安710032)摘要：循环流化床(CFB)锅炉大型化的发展方向是开发超临界CFB锅炉。目前CFB锅炉的参数最高为亚临界参数，国内外十余台已投运的300MW级CFB锅炉运行表明，CFB锅炉在清洁燃烧方面已经充分显示了其优越性，但仍需要向先进的超临界参数发展。对超临界CFB锅炉的特点进行了分析，提出了应研究的关键技术，介绍了国际上首台超临界CFB

2、锅炉的最新进展。关键词：循环流化床锅炉；大型化；清洁煤发电；超临界参数中图分类号：TK229文献标识码：A燃煤发电技术一直是能源领域不断研究开发的炉膛水冷壁_3]。重要课题。在过去的十年内，该领域最重大的发展CFB锅炉炉内水冷壁由于灰颗粒的冲刷而较是采用先进蒸汽参数(30MPa、600℃／620℃)的超为清洁，无积灰和结渣，使水冷壁具有较好的传热性临界煤粉锅炉。自20世纪90年代初，超临界锅炉能，同样有利于避免发生两类传热危机。技术的应用使电站效率从约42提高到47，供电2超临界CFB锅炉的关键技术标煤耗为260～290g／(kW·h)，发电效率的提高使温室气体CO的排放量降低约89

3、／6。研究炉内二维传热系数的分布特性和规律，是目前循环流化床(CFB)锅炉的参数最大为亚临超临界CFB锅炉设计需要掌握的关键技术。界参数，国内外十余台已投运的300Mw级CFB锅炉膛截面增大后，给煤点的数量及人炉煤的扩炉运行表明，CFB锅炉在清洁燃烧方面已经充分显散规律，各种负荷下水动力不稳定性，旋风分离器的示了其优越性，但仍需要向先进的超临界参数发放大及气固粒子分配均匀性等是超临界CFB锅炉展[】]。本文对超临界CFB锅炉的关键技术和研究设计时需要重点研究和解决的重要技术问题。进展进行了介绍和分析。超临界CFB锅炉特殊的运行工况是当一台给煤机故障而停运时，其它给煤机应分担该台给煤机

4、1超临界CFB锅炉特点的给煤量。如果锅炉对运行的这种波动很敏感，在CFB锅炉自身的技术特点，特别适合于将超临炉内就会发生局部过热或不平衡现象。Fw公司对界直流锅炉技术和CFB锅炉相结合。由于CFB锅容量为400～5OOMW的CFB锅炉进行过大量研炉炉内截面热负荷较低(约3．5MW／m)、炉内燃究，发现炉膛燃烧温度和热流的差别很小。图1所烧温度较低(850℃～900℃)且沿炉高分布均一，示为用流体动力学三维数学模型计算得到的炉内热炉内热流密度低于煤粉炉，热流密度较高区域对应流密度分布特性，计算还表明，烟气温度的最大偏差于工质温度最低的炉膛下部，因此水冷壁管内出现仅25℃。但这种差别很小

5、的燃烧温度和热流密度膜态沸腾(DNB)和蒸干(DRO)现象的可能性大为分布特性，仍有待于实炉验证。减小，允许采用较小的质量流速(500～700本生垂直管圈低质量流速技术，是循环流化床kg／(m。·s))和较为简单的一次上升垂直管圈构成锅炉采用超临界参数进行水冷壁变压运行的技术基收稿日期：2009—03—26基金项目：“十一五”国家科技支撑计划“超临界循环流化床”项目(2006BAA03B02—02)资助作者简介：孙献斌(1963一)，男，山西万荣人，首席研究员，主要研究方向为循环流化床锅炉及清洁煤发电技术，(E-mail)sunxianbin@tpri．corn．cn304电力学报第

6、24卷础。对低质量流速直流锅炉技术，西门子发电部在采用优化内螺纹管垂直管圈，使得超临界CFB德国Erlangen的本生锅炉试验台进行了各项研发锅炉的设计可采用低质量流速，并具有以下优点：工作，对低质量流速下内螺纹管的传热和阻力特性(1)具有类似于汽包锅炉的自然循环的流动特进行了系统研究，这些测量数据形成了内螺纹管传性，即热流密度越高，质量流速越大，吸热较多的管热流动阻力特性数据库，图2为优化内螺纹管结构。子中，工质流量会自动增加。1993年还在德国Farge电厂一台320MW的超临(2)减少了蒸发受热面的阻力损失。界煤粉炉上安装了试验管，进行了10000h的流量图4为高质量流速和低质

7、量流速时流动阻力的特性试验。在此基础上提出了低质量流速本生垂直比较。显然，低质量流速时产生的阻力较小，约为管锅炉的设计。但鉴于垂直管低质量流速技术在国0．27MPa[。内目前仅在一台300MW亚临界煤粉直流锅炉上在低质量流速下，内螺纹管垂直管屏水冷壁的得到应用，因此，该项技术要应用于超临界CFB锅磨擦压降在总压降中所占比例变得很小，而重位压炉，还需做更多针对CFB锅炉特性的研究工作。降所占比例很大，由重位压降决定流量分配。这一特性正像自然循环水冷壁一样，吸