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東鍋CFB鍋爐示范項目的啟示

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-22     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:139
核心提示:

東方鍋爐600MW超臨界CFB鍋爐的商業化運行,把國內潔凈煤燃燒技術提升到了新的水平。而該項目的運行又給國內的大型裝備企業帶來怎樣的借鑒呢? 


  


    從自貢市區向東北沿渝昆高速驅車40多公里,便來到神華國能所在的四川白馬600MW超臨界CFB鍋爐示范電站。這個半山環繞的電廠,自4月以來就吸引了一批又一批的慕名而來者。一組裝機600MW的超臨界循環流化床鍋爐(簡稱“CFB”)示范電站,成了焦點。 


  


    “這套設備不僅實現了煤炭的高效率轉化,降低了污染物排放,更重要的是它對煤種的選擇范圍更廣泛。”白馬電廠發電部主任謝澤良說。隨著白馬電廠600MW超臨界CFB示范電站,通過168小時試運行,正式投入商業運行,意味著國內企業在潔凈煤燃燒技術領域實現了新的突破。 


  


    然而,更多的人在關注示范電站本身的同時,卻忽視了示范電站的核心部分——600MW超臨界CFB鍋爐。作為該鍋爐的設計研發者,東方鍋爐團隊同樣有著自己的體會。東方鍋爐總經理徐鵬表示,“該項目的商業化運行,對國家重大技術裝備制造企業全面掌握600MW超臨界CFB原始設計技術,提高企業自主創新和自主開發能力,調整能源結構,實現能源發展與環境保護具有劃時代的重大意義。” 


  


    東方鍋爐600MW超臨界CFB鍋爐,到底給行業帶來了哪些改變?在整個研發制造過程中,他們又遇到了怎樣的困難。最終東方鍋爐又如何與神華白馬電廠在應用中實現結合。 


  


示范者 


  


     在四川德陽,東方鍋爐設有3兆瓦的CFB試驗平臺,用于技術研究和開發。 


  


    當日,在試驗間的小桌子上,擺放著五六瓶煤炭燃燒后的灰渣樣本——黑色、淺灰、土黃等。“我們的試驗平臺,主要是測試不同煤種燃燒的變化,以及對鍋爐的影響,最終采取不同的應對辦法。這些不同顏色的灰渣,就是來自貴州、山西、新疆甚至國外的煤炭燃燒的結果。”東鍋技術中心工程師林山虎表示。 


  


    對于不同煤種,尤其是低熱量煤種的試驗,是東方鍋爐德陽基地的主要任務。在國內低熱值煤儲量眾多。據不完全統計,國內每年大約有2億噸煤矸石、煤泥、洗中煤等低熱值煤尚未得到利用。這為CFB鍋爐提供了廣闊的市場空間。 


  


    去年3月,國家科技部也明確提出煤電技術的發展趨勢是“大型、高參數、潔凈”,并將高參數、新型CFB燃煤鍋爐列為煤電四大重要發展方向之一。 


  


    單就東方鍋爐自身而言,其研究CFB鍋爐可以追溯到上世紀70年代。“從70年代開始,我們就在做循環流化床的技術開發,到80年代東方鍋爐在國內,首先建立了循環流化床的冷熱態試驗臺。”東方鍋爐副總經理胡修奎介紹說。 


  


    由于具備多年的研發生產經驗,也讓東方鍋爐占據了絕對的市場優勢。據統計,目前東方鍋爐設計、制造的各容量等級CFB鍋爐超過200臺套,國內市場占有率超過30%。其中,300MW等級CFB鍋爐國內市場占有率達到70%,并成功出口歐洲。 


  


    2007年7月,國內600MW超臨界CFB示范電站項目正式啟動。該項目是我國繼300MW等級CFB鍋爐之后,將CFB燃燒技術與超臨界技術完美融合的示范工程。由神華國能四川白馬電廠運營,東方鍋爐進行設計研發生產,雙方配合完成。 


  


    在胡修奎看來,該項目的高參數、蒸汽循環效率更高。同時,它能夠實現低污染排放。“循環流化床技術作為主要潔凈煤發電技術之一,脫硫、脫硝過程全都在爐床內進行,在充分燃燒劣質煤的同時,減少了二氧化硫和氮氧化物的排放。”這也讓其在國內,也在世界范圍內成為極為推崇的一項技術。 


  


    更為重要的是,超臨界CFB鍋爐的煤種適應性廣。它不僅能夠適應于低熱值的煤種,甚至連極低熱值1000多大卡的煤矸石也可以燃燒利用。“這不僅考驗著鍋爐爐膛的設計,對灰渣的處理系統的設計也有特殊要求。”胡修奎說。 


  


    毫無疑問,由東方鍋爐研制的超臨界CFB鍋爐,在行業引發了巨大的示范效應,但其前期的研發生產并非一帆風順。 


  


新考驗 


  


    “水動力的設計,是超臨界CFB鍋爐能否成功最關鍵的因素。也是當時最大的難題。”徐鵬回憶稱。 


  


    為此,東方鍋爐專門成立了水動力研究組。其中包括東方鍋爐自身的力量,以及西安交通大學等科研院所、研究機構對相關技術進行了研究試驗,并掌握了一定的水動力技術在超臨界CFB鍋爐中的應用。  



    與此同時,為保證超臨界循環流化床鍋爐水動力計算的準確性,2007年6月,東方鍋爐與西門子簽訂了“本生鍋爐許可證協議”,研發人員利用引進技術對600MW超臨界循環流化床鍋爐的水動力設計方案進行了詳細計算,確保了鍋爐水動力的安全性。 


  


    不僅是水動力設計方案,在整個600MW超臨界循環流化床鍋爐的設計研發中,仍有不少的技術難題。面對重達2.4萬噸,高89米,重量和外形尺寸相當于百萬千瓦常規機組的600MW超臨界CFB機組的鍋爐。如何實現鍋爐爐膛的合理設計,則是另一道難題。 


  


    為此,東方鍋爐的研發人員在以往經驗基礎上,通過大量復雜的科學計算,完成了多個爐膛總體布置的初步方案設計工作,對不帶外置式換熱器的可行性進行了分析計算。  經過專家們的多次評審權衡,最終確定了相應的布置形式,并將高溫級受熱面布置在高溫的主回路系統中。 


  


    在徐鵬看來,鍋爐床溫的控制,床溫如何分布均勻,將直接影響鍋爐的穩定、安全運行以及污染物的排放。 


  


    在這一點上,東方鍋爐的研發人員通過對超臨界參數工質特性的分析,總結了超臨界煤粉爐熱力系統的設計經驗,并結合以往循環流化床鍋爐主回路系統設計經驗,根據白馬燃用煤質特性及總體布置情況,最終制定了9個初步方案。從中優中選優,最終確定了各級受熱面的布置以及鍋爐主循環回路吸熱份額,從而確定了鍋爐水冷壁系統、省煤器系統、各級過熱器及再熱器受熱面吸熱份額。 


  


    同時,在鍋爐設計研發的其他領域。東方鍋爐與清華大學、浙江大學、西安熱工院等國內科研院所廣泛進行了產學研合作,研究內容涉及鍋爐系統設計、水冷壁壁面熱負荷計算、爐內屏布置方式對主循環回路均勻性影響的實驗研究、冷態模化試驗及數值計算研究、鍋爐計算軟件包的開發等。 


  


    為了提高研發效率,東方鍋爐建立了以自身為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系。研發工作小組組長聶立帶領設計研發團隊潛心研究,反復論證各個方案,逐步解決了爐膛選型、水動力設計、熱力系統匹配等設計難題。 


  


    “在白馬600MW超臨界循環流化床鍋爐的開發過程中,通過大力開發具有自主知識產權的關鍵技術和核心技術,我們進一步提升了自主創新能力”,東方鍋爐技術中心主任聶立介紹說。 


  


啟示錄 


  


    兩個多月前,國家發改委對600MW超臨界CFB鍋爐投入商業化運行,向東方鍋爐發來了賀信。在這份賀信中,國家發改委強調要認真總結經驗,把示范做得更好。事實上,此前曾參與該示范項目的企業、研究機構為此專門進行了探討。 


  


    在研討會上,國家能源局綜合處處長趙一農指出,四川白馬電廠600MW超臨界CFB示范電站的順利建成投產,是中國電力裝備國產化取得的一個重大突破,具有里程碑的意義。希望通過提高優化運行水平,使電站起到真正的示范作用,加快潔凈煤技術推廣應用。 


  


    作為600MW超臨界CFB鍋爐研發主體的東方鍋爐,其總經理徐鵬也有自己的看法。在他看來,三大結合(政府與企業的結合;產學研的結合;產用的結合)是該項目實施最大的收獲。也是國內在重大裝備制造研發中值得借鑒的經驗,而產用結合的商業模式或許會在產業內大范圍推廣。 


  


    政府主導、企業為實施主體是項目開展實施的保障。此前,國家發改委和國家能源局,確定了600MW超臨界CFB示范電站項目。隨后,專門成立了專家組,對這個項目中首次采用的產品,進行審核、研究、把關,這其中包括鍋爐、風機、除塵器等。“這其中,任何一個環節出現問題,都不可能示范成功。” 徐鵬說。  



    同時,由東方鍋爐研制并聯合國內各研究機構對項目進行研發,借助了很多外部力量,從不同的視角對項目提出了建議,有利于更全面的開發研制。 


  


    更為重要的是,研發企業和應用企業的結合,這避免了生產企業的閉門造車。徐鵬說,“以前,很多研究更多的是先列研究項目,未來誰用不知道。而在該項目確立初國家發改委就明確要求,研制單位東方鍋爐未來開發的產品,用在白馬電廠,這也讓用戶方參與了設計研發,他們會站在應用的角度,及時提出問題,并糾正應用中可能面臨的問題。” 


  


    隨著東方鍋爐600MW超臨界CFB鍋爐進入商業化應用,也把國內的超臨界循環流化床技術帶到了新的水平。而在該項目的研制運行過程中所取得經驗,或許更是值得在國內大型裝備制造中推廣的地方。  


 

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