马怀新——从国情出发,适应节能减排大势_自主创新研发我国超临界600MW循环流化床锅炉

1、从国情出发，适应节能减排大势自主创新研发我国超临界600MW循环流化床锅炉 马怀新 提要：自主创新研发超临界600MWCFB锅炉，是国情和节能减排的需要，研发技术保障有力，研发重点明确，有把握把研发风险控制在可控范围内。 主题词：需要 保障 重点 风险自主研发大型循环流化床锅炉是国情和节能减排的需要综合我国能源战略目标，中国能源结构仅管国家采取了各种有效地调整措施，然而至2008年其煤炭消耗总量仍然占据能源消耗总量的68.7%，这就是说，我国以煤炭为主的格局在短期内还难以改变。而且煤种多样，其中低热值、高硫和低挥发份煤种占相当大的比例。煤开采过程中，每生产1亿吨煤炭，排放矸石1400万吨；每洗

2、1亿吨煤排放矸石2000万吨。到“十五”末期，我国煤矿拥有矸石山1500余座，堆积量30亿吨以上，占压土地1.2万公顷，矸石排放总量占我国工业固体废物排放总量的40%以上。循环流化床（CFB） 技术以其燃料的灵活性、实现炉内脱硫脱硝、调峰能力强、有效减少电厂占地、低排放（国内大型CFB锅炉已实现SO2低于200mg/Nm3,NOX低于100mg/Nm3，白马示范电站300MWCFB锅炉SO2排放低于250mg/Nm3,NOX低于50mg/Nm3）和灰渣综合利用率高、比常规炉(PC)+脱硫（FGD）+脱硝（SCR）投资低15%以上等特性，迅速发展成为了我国电站最为成功的洁净煤清洁燃烧技术。特别是

3、为煤粉炉不能燃烧的煤矸石、生物质能等劣质燃料找到了无可替代的优选之路。世界30年来CFB技术、特别是我国进入2000年后的迅猛发展势头进一步证明了它的生命力。至2010年7月统计，我国已建成投产300MWCFB引进型项目有：白马1台、红河2台、小龙潭2台、巡检司2台、平朔2台、秦皇岛2台、蒙西2台、淮北2台、调兵山2台，共计17台。东方、上海、哈尔滨又相继研发制造了自主型300MWCFB锅炉，计有宝丽华2台、东阳光2台、徐矿2台、龙岩2台、酸刺沟2台、坪石2台、云浮2台、郭家湾2台、米东2台、分宜1台，共计19台先后投产。投运的300MWCFB机组加上将要或正在实施的合同已达95台之多。特别是

4、国际上已投运的芬兰Lagisza460MWCFB机组显示的高效（净效率达43%），低排放（SO2200mg/Nm3,NOX200mg/Nm3，DUST30mg/Nm3），为我们展示了大型CFB锅炉技术的美好前景。然而，我国CFB技术的应用发展总体来说还是年轻的。而且几乎都是走的“引进、消化、吸收”的路子。1996年投产的内江高坝100MWCFB锅炉是引进芬兰奥斯龙生产的；2006年投产的内江白马300MWCFB锅炉是引进阿尔斯通公司生产的。仅管此后我国已投产100MW等级CFB锅炉数百台和数300MW等级的CFB锅炉数十台，然而都是在引进、消化、吸收基础上发展的，并受到了引进制造商许多合同条款

5、的制约。而且，由于引进和自主研发制造的CFB锅炉参数都在亚临界以下，其能耗指标、排放指标等相对超（超超）临界机组均存在着很大差距。为此，国家发展和改革委员会，2003年在关于洁净煤发电示范项目四川白马30万千瓦大型循环流化床可研报告批复中，就明确了在该项目引进基础上自主研发更大容量的CFB锅炉的意见。2006年国家发改委能源局正式确立了我国超临界600MW循环流化床锅炉自主研发的战略目标，同时成立了研发专家组。2008年国家发改委以发改办能源20081776号文正式同意项目开展前期工作。自主研发大型CFB锅炉，既可实现CFB技术发展的更高水平，而且也可以获得节能（在发达国家用CFB超临界机组已

6、使平均发电效率由35%提高到45%），降低CO2排放（超临界可使CO2单位电量排放值克/千瓦时降低21%）水平的大幅提升。规划到2020年，我国在大力发展新能源和核电前提下，其火电仍要占到总电力的58%以上，我国以煤为主的能源结构中燃煤发电仍将是电力发展的主力。由此可见，发展600MW超临界CFB锅炉，实现我国向世界承诺的节能减排目标，具有何等重大的意义。技术保障措施有力在国家发改委和国家能源局领导下，研发专家组集合了全国大专院校、环保、科研、设备制造、调试、运行等在循环流化床技术上有较深厚理论功底和丰富实践经验的26位专家，从2006年4月开始，按专家组研发大纲和工作计划立即开展了工作。专家

7、组根据工作需要，还在不同阶段适时特聘了部分如：水动力、配套辅机、从事燃烧理论研究等方面的国内知名专家参加专题会议。专家组从2006年9月至2008年9月，先后完成了600MW循环流化床锅炉为超临界参数比选方案；对东方、哈尔滨、上海三大锅炉制造厂提交的初步设计方案进行了综合评审；组织部分专家对全国15省（市）已投运的300MW循环流化床锅炉存在的主要问题，主要配套辅机近30家设备制造厂进行了调研，并提交了300MW循环流化床锅炉存在的主要问题、自主研发600MW超临界循环流化床锅炉配套辅机专题调研报告。根据国家发改委20081776号文关于“本工程要在总结30万千瓦循环流化床机组示范工程建设经验

8、的基础上”和国家能源局原副局长赵小平在白马现场讲话精神：“超临界600MW循环流化床锅炉不是300MW循环流化床锅炉的简单放大，要把风险估计足，要充分总结300MW循环流化床锅炉的经验教训”研发超临界600MW循环流化床锅炉。专家组结合我国一大批引进国产化CFB锅炉制造、运行经验及广东宝丽华东锅自主研发型300MW循环流化床锅炉投运10个月以来的成功经验和不足，对东锅生产的首台超临界600MW循环流化床锅炉专家组有针对性的提出了19项建议，并要求东方锅炉公司在超临界600MWCFB锅炉设计、制造中认真吸收。此后，针对西南电力设计院、东方锅炉公司设计中遇到的需专家组研究解决的问题还召开了多次专题

9、会议。在600MWCFB锅炉配套风机阻力专题研讨会上，经过充分论证，根据目前风机TB点参数选择的裕量普遍较大，提出了600MW风机TB点压力裕量系数由1.44降为1.26的建议。在防磨技术专题研讨会上，专家组认为应充分考虑对耐磨材料的厚度、强度、传热系数等特殊性能方面的要求，并充分吸取国内外大型CFB锅炉对特殊性能耐磨耐火材料应用的经验教训，特别是对一些重点部位、薄弱点做好优化设计工作提出了：选择科学的物料浓度和合理的物料流化速度；优化、调整受热面布置。尤其是炉膛内旋风分离器、外置床内受热面的布置和调整；优化防磨设计。水冷壁让管技术的成功应用就是一个典型的例证。目前各大锅炉制造厂充分注意细部（

10、如人孔门、测点开孔处、防爆门等）的防磨设计；宜刚耐火材料有限公司为我国600MWCFB锅炉配套研发的特种耐火材料无论是其耐磨性，低导热或高导性、高耐磨型以及自流式耐磨浇注料等领域都取得了积极成果，值得推广。在考虑安全风险和经济效益及现有风机已确定选型的前提下，专家组建议白马600MWCFB锅炉冷渣系统采用4台管式结构（膜式壁、盘管形式）滚筒冷渣器 + 2台风水联合循环冷渣器。由于国内个别电厂电袋除尘器的布袋使用寿命有降低的情况，专家建议在选择白马600MWCFB电袋除尘器的设计制造厂时，重点强调提供设备的厂家，应有切实防止滤袋氧化（臭氧和二氧化氮）腐蚀，提高滤袋使用寿命的措施。并选择制造能力强

11、、相对投运业绩多的制造厂家。白马工程给煤方式采用两级给煤方式，第一级为称重皮带式给煤机，第二级为刮板式给煤机。从目前国内情况看，单台给煤机出力为200t/h的称重皮带式给煤机比较成熟， 专家组认为在选择刮板给煤机时，应选择在防磨和防止链条断链措施上有突破的产品。此外，专家组还对锅炉效率等技术、经济、排放指标的计算，锅炉性能、研发测点布置和测试方法等进行了专题讨论。2008年10月对东方公司修改、细化的超临界600MWCFB锅炉初步设计方案进行了终审，并获得国家能源局批准，同意以此次审查方案开展详细设计。2009年12月上旬，专家组对东方锅炉公司提交的技术设计进行了评审，同意东方锅炉公司按审查意

12、见开展工艺设计。我国首台600MW超临界循环流化床锅炉结构示意图其主要特点：超临界直流炉，双布风板，单炉膛，H型布置，平衡通风，循环流化床燃烧方式，一次中间再热，水冷壁采用材质为12Cr1MoVG、直径为28.6x5.8mm、质量流速为600kg/m2s的垂直上升内螺纹管，6台外置式换热器，6台高温汽冷式旋风分离器，左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。 研发重点明确专家组根据研发大纲明确了超临界600MWCFB锅炉研发重点。其主要内容包括十二项锅炉本体关键技术（燃烧系统及特性、水动力特性及计算、变工况计算平台及动态分析等）；两项关键部件制造及工艺设计；动态特性计算模型；锅炉辅机选型与研制；七项节能

13、、减排措施研究。上述研发重点并结合科技部863计划，正在分步骤推进和实施，并争取在我国第一台超临界600MWCFB锅炉制造中得到全面论证。努力把风险控制在可控范围内我国研制的超临界600MWCFB锅炉，仅管我们是吸收了国内已投产近数百台100MW及以上等级CFB锅炉，特别是总结了近四十台300MW级锅炉设计、制造运行经验基础上进行的研发，但是，它毕竟是我国第一台，也是世界第一台。我们专家组已充分认识到，超临界600MWCFB锅炉，它不是简单的放大；炉内传热计算偏差；二次风穿透能力；床温的均匀性；配套辅机的性能保证；系统设计等都可能与预计结果产生偏差。这里我要特别强调配套辅机的问题。下图是我最近

14、在同一省调研的两个不同冷渣器制造厂，提供给两个不同自主型300MWCFB电厂的产品运行情况。上图正在A厂运行的冷渣器上图是B厂正在运行的冷渣器从图可见，两个不同制造厂提供的冷渣器质量有天壤之别。据了解，为B厂提供产品的冷渣器厂还是目前在我国市场占有率领先的制造厂？！为什么出现如此情况？其一，是“领先”制造厂根本就未攻克进渣管烧红、漏灰，进、出水口漏水等老毛病。其二，已经攻克这些难题的厂家(如A厂)高质量冷渣器被排斥。有好产品不用，偏要选用质量低劣的产品原因是什么？难道还不值得深思吗？如此低劣的配套产品，仍欣然被我们心安理得的使用，甚至还找出了匪夷所思的“理由”！须知，我们循环流化床技术被一些人攻击，低劣配套辅机往往是成为他们的活靶子，难道我们还不应高度引以为戒！因此，我们还应矢志不移地坚持自主创新，在设计、制造、选型、安装、调试（包括配套辅机）过程中不断发现问题，不断解决问题，努力把研发风险控制在可控范围内，确保圆满完成