我大型循环流化床锅炉洁净煤燃烧技术跨世界先进行列

国网新源公司所属的大型环保型发电示范项目———四川白马300MWCFB（循环流化床）锅炉示范电站工程技术研究项目，在今年决出的2007年度中国电力科学技术奖评比中，荣获一等奖。该项目为国家重点鼓励建设的大型环保型发电示范项目，是根据国务院批准的《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》要求，采取“引进国外技术，多家消化吸收，国内三大锅炉厂、五大设计院共享技术”的形式，从而使我国大型循环流化床锅炉洁净煤燃烧技术跨入了世界先进行列。
　　技术引进
　　上世纪80年代，美、法、日等国开始逐步研发煤清洁燃烧发电技术。CFB（循环流化床）发电技术是煤清洁燃烧发电技术的一种，它是在循环流化床锅炉内燃用颗粒煤，并在低温燃烧状况下向炉内加入适量石灰石实现脱硫、脱硝的洁净煤发电技术。其发电效率与同容量、同参数常规燃煤发电机组基本相同，是目前国际上公认的商业化程度最好的洁净煤发电技术。循环流化床洁净煤燃烧技术具有三大优点：燃料适应性广，有利于电网的安全稳定运行；负荷调节性能好，负荷调节幅度大；环保指标优越。CFB锅炉洁净煤燃烧技术，为处理高硫煤和劣质煤及满足严格的大气排放标准带来了美好前景。
　　采用洁净煤发电技术，特别是燃料适应性广的CFB发电技术，可以充分利用我国丰富的高硫低质煤及煤矸石、洗中煤资源，集中治理污染，达到保护环境的目的。
　　当时由于国内只能设计制造100MW等级的循环流化床锅炉，而汽轮机、发电机的设计制造技术已有成熟的300MW、600MW，循环流化床锅炉技术的发展与汽轮机、发电机的发展不配套，经原国家计委和国家电力公司有关部门的领导、专家调查论证，原国家计委最终决定以技贸结合方式引进一台300MWCFB锅炉及其设计制造技术与系统设计技术，并通过示范工程的建设对引进技术消化吸收创新，形成我国大型CFB锅炉生产能力，并逐步形成我国洁净煤发电技术的自主研发能力。在高硫煤产区的四川，确定白马300MWCFB示范工程项目为我国引进大型CFB锅炉设计制造技术的依托工程，并确定由哈尔滨、上海、东方三大锅炉厂为引进制造技术的企业。电力规划总院及所属八大设计院为引进系统设计技术企业。原国家计委批复此工程时明确提出了“技术引进、消化吸收、开发拥有自主知识产权的600MW等级循环流化床锅炉”的目标。
　　消化吸收
　　技术工程立项后，1997年3月发布国际合作征询书，经过方案评审和合同谈判，确定引进法国阿尔斯通公司（ALSTOM）为技术及设备供应商。2003年4月引进锅炉的各设计制造和系统设计技术合同生效，2003年5月15日，白马示范工程正式开工建设。
　　该工程2006年4月17日完成168小时满负荷试运行，实现了当年投产当年盈利。在锅炉技术引进及安装调试生产运行过程中，国网新源技术部门、白马电站及各参加单位按照合同分工，分别开展了设计、制造、安装、调试、运行方面的研究及消化吸收工作，针对工程实际开展了相应的设备改造和技术优化，取得了一系列研究成果。
　　为了对该项目CFB锅炉性能进行全面考核，2007年5~6月，由西安热工研究院有限公司、四川电力试验研究院和法国阿尔斯通公司共同对白马工程的300MWCFB进行了性能考核试验，性能指标非常好。主要指标：锅炉效率93.29%（合同保证值91.9%）；二氧化硫排放浓度550.81mg/Nm3（合同保证值≤600mg/Nm3）；NOx排放浓度90.74mg/Nm3（合同保证值≤250mg/Nm3）；Ca/S摩尔比1.69（合同保证值≤1.8）；锅炉最大连续出力1031.6t/h（合同保证值≥1025t/h）；锅炉最低不投油稳燃负荷34.39%BMCR（合同保证值35±5%BMCR）等。充分体现了该项目的高效节能、环保和调峰性能。
　　去年7月2~4日，由国家环保总局组织国家环境检测总站对该项目实施了环境检测，环保指标全部优于国家有关环保标准。锅炉外排黑度、废气无组织排放颗粒物浓度、废水、噪声等项目的检测结果均满足国家有关规定，污染物排放总量均满足总量控制要求。
　　同年7月27日，中国电机工程学会在四川内江召开了“我国首座300MWCFB锅炉工程技术研究与示范”科技成果评审会，专家委员会充分肯定了白马工程取得的成果，一致认为300MWCFB锅炉机组的成功，为高效、洁净利用劣质燃料发电的设备大型化提供了成功范例。
　　实践证明，通过该电站示范工程的建设，达到了合同要求和环保要求，实现了工程目标。特别是在燃用无烟煤和劣质煤技术方面达到了世界领先水平。
　　300MWCFB锅炉技术消化吸收工作收效显著，逐步形成了我国洁净煤发电技术的自主研发能力。在此基础上，全国已有国产化大型循环流化床锅炉机组相继投运。目前，国产化300MWCFB锅炉已订货27台，并已有开远、秦皇岛等国产300MW循环流化床锅炉机组接连投运发电。这些工程避免了设计、制造、安装、调试等方面的风险，使后续工程都能顺利地投入商业运行。
　　创新成果
　　通过参研单位的共同努力，该项目在多个方面取得了研究成果：第一在系统设计方面，一是创造性地推出主厂房单框架布置方案并采用新型无头式除氧器，大大减少了主厂房体积。二是创造性地运用叠代优化法，极大地降低了工程造价，节约了厂区占地面积。三是优化配套辅机选型。
　　第二在锅炉制造方面，一是国内首次实施了受热面整炉排料等方法，解决了各部件制造难点。二是首次采用特殊配重新工艺，运用对线组装的新方法，解决了汽包制造困难的问题。三是通过白马300MW示范电站项目，东锅全面消化吸收了引进技术和工艺，并根据我国国情修正了ALSTOM设计导则。
　　第三，在锅炉安装方面，创新了不连续平面风帽准确定位法、耐火耐磨浇筑料“跳仓法”施工工艺、小冲量堆涂工艺，解决了300MWCFB喷涂耐火耐磨材料施工难以粘接的难题。其工艺填补了我国电站锅炉喷涂施工技术的空白。
　　第四，在调试技术方面：一是烘炉首次采用空预器前开排烟口并装挡板，外置床空仓放灰管接烘炉机，优化了烘炉机布置，烘炉效果极佳。二是外置床调节采用锥形阀开度指令叠加可调时间宽度脉冲信号。三是控制系统利用MATLAB控制仿真结果，创新改进状态观测器的系数修正。
　　第五，在运行技术及设备改造方面：一是优化了一二次风配比、床层高度、补料方法、投煤温度和吹扫时间，有效保证了锅炉温升率，缩短启动时间，大幅节约燃油。二是创新优化了DCS控制方案及运行技术，解决了锅炉左右两侧裤衩腿床料翻滚问题。三是优化了CCS并将ALSTOM公司进口的三分仓风水联合翻墙式冷渣器改造成了国产滚筒式冷渣机，使锅炉适应了煤质大幅变化的要求。四是优化了锅炉床温床压控制，有效降低了底灰、飞灰可燃物和二氧化硫、NOx排放。五是采用让管技术，有效控制了锅炉水冷壁的磨损。六是创造性地将美国金斯伯利公司生产的空预器主推力轴瓦由无油楔改造为有油楔推力轴瓦，为后续项目空预器国产化提供了成功先例。
　　该项目自2006年4月17日正式投入商业运行以来，目前机组运行稳定，各项经济运行指标及环保排放指标均能达到设计值，环保效应十分显著。经实际运行证明，通过炉内添加石灰石进行脱硫，烟气二氧化硫和NOx排放浓度均低于合同规定值，创造了较高的社会效益及环保效益。
　　经过10年的艰苦努力，这一我国首座300MWCFB示范电站工程技术研究与实践，全面完成了研究与消化吸收任务，使我国CFB技术水平和容量等级上了一个新台阶，并为推进600MWCFB研发和示范工程建设培养了专业人才。
　　在引进300MWCFB锅炉的基础上，为进一步提高机组容量、提高机组的经济性，更好地利用我国劣质煤等资源，解决电力发展和环境保护问题，发展超临界，甚至超超临界600MWCFB锅炉意义重大。国网新源已成立600MWCFB锅炉机组筹备处，充分利用技术优势和人才优势，全力以赴推进600MW循环流化床锅炉的自主研发工作。

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