馬懷新——從國情出發(fā),適應節(jié)能減排大勢_自主創(chuàng)新研發(fā)我國超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐

1、從國情出發(fā)，適應節(jié)能減排大勢自主創(chuàng)新研發(fā)我國超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐 馬懷新 提要：自主創(chuàng)新研發(fā)超臨界600MWCFB鍋爐，是國情和節(jié)能減排的需要，研發(fā)技術(shù)保障有力，研發(fā)重點明確，有把握把研發(fā)風險控制在可控范圍內(nèi)。 主題詞：需要 保障 重點 風險自主研發(fā)大型循環(huán)流化床鍋爐是國情和節(jié)能減排的需要綜合我國能源戰(zhàn)略目標，中國能源結(jié)構(gòu)僅管國家采取了各種有效地調(diào)整措施，然而至2008年其煤炭消耗總量仍然占據(jù)能源消耗總量的68.7%，這就是說，我國以煤炭為主的格局在短期內(nèi)還難以改變。而且煤種多樣，其中低熱值、高硫和低揮發(fā)份煤種占相當大的比例。煤開采過程中，每生產(chǎn)1億噸煤炭，排放矸石1400萬噸；每洗

2、1億噸煤排放矸石2000萬噸。到“十五”末期，我國煤礦擁有矸石山1500余座，堆積量30億噸以上，占壓土地1.2萬公頃，矸石排放總量占我國工業(yè)固體廢物排放總量的40%以上。循環(huán)流化床（CFB） 技術(shù)以其燃料的靈活性、實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫脫硝、調(diào)峰能力強、有效減少電廠占地、低排放（國內(nèi)大型CFB鍋爐已實現(xiàn)SO2低于200mg/Nm3,NOX低于100mg/Nm3，白馬示范電站300MWCFB鍋爐SO2排放低于250mg/Nm3,NOX低于50mg/Nm3）和灰渣綜合利用率高、比常規(guī)爐(PC)+脫硫（FGD）+脫硝（SCR）投資低15%以上等特性，迅速發(fā)展成為了我國電站最為成功的潔凈煤清潔燃燒技術(shù)。特別是

3、為煤粉爐不能燃燒的煤矸石、生物質(zhì)能等劣質(zhì)燃料找到了無可替代的優(yōu)選之路。世界30年來CFB技術(shù)、特別是我國進入2000年后的迅猛發(fā)展勢頭進一步證明了它的生命力。至2010年7月統(tǒng)計，我國已建成投產(chǎn)300MWCFB引進型項目有：白馬1臺、紅河2臺、小龍?zhí)?臺、巡檢司2臺、平朔2臺、秦皇島2臺、蒙西2臺、淮北2臺、調(diào)兵山2臺，共計17臺。東方、上海、哈爾濱又相繼研發(fā)制造了自主型300MWCFB鍋爐，計有寶麗華2臺、東陽光2臺、徐礦2臺、龍巖2臺、酸刺溝2臺、坪石2臺、云浮2臺、郭家灣2臺、米東2臺、分宜1臺，共計19臺先后投產(chǎn)。投運的300MWCFB機組加上將要或正在實施的合同已達95臺之多。特別是

4、國際上已投運的芬蘭Lagisza460MWCFB機組顯示的高效（凈效率達43%），低排放（SO2200mg/Nm3,NOX200mg/Nm3，DUST30mg/Nm3），為我們展示了大型CFB鍋爐技術(shù)的美好前景。然而，我國CFB技術(shù)的應用發(fā)展總體來說還是年輕的。而且?guī)缀醵际亲叩摹耙M、消化、吸收”的路子。1996年投產(chǎn)的內(nèi)江高壩100MWCFB鍋爐是引進芬蘭奧斯龍生產(chǎn)的；2006年投產(chǎn)的內(nèi)江白馬300MWCFB鍋爐是引進阿爾斯通公司生產(chǎn)的。僅管此后我國已投產(chǎn)100MW等級CFB鍋爐數(shù)百臺和數(shù)300MW等級的CFB鍋爐數(shù)十臺，然而都是在引進、消化、吸收基礎(chǔ)上發(fā)展的，并受到了引進制造商許多合同條款

5、的制約。而且，由于引進和自主研發(fā)制造的CFB鍋爐參數(shù)都在亞臨界以下，其能耗指標、排放指標等相對超（超超）臨界機組均存在著很大差距。為此，國家發(fā)展和改革委員會，2003年在關(guān)于潔凈煤發(fā)電示范項目四川白馬30萬千瓦大型循環(huán)流化床可研報告批復中，就明確了在該項目引進基礎(chǔ)上自主研發(fā)更大容量的CFB鍋爐的意見。2006年國家發(fā)改委能源局正式確立了我國超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐自主研發(fā)的戰(zhàn)略目標，同時成立了研發(fā)專家組。2008年國家發(fā)改委以發(fā)改辦能源20081776號文正式同意項目開展前期工作。自主研發(fā)大型CFB鍋爐，既可實現(xiàn)CFB技術(shù)發(fā)展的更高水平，而且也可以獲得節(jié)能（在發(fā)達國家用CFB超臨界機組已

6、使平均發(fā)電效率由35%提高到45%），降低CO2排放（超臨界可使CO2單位電量排放值克/千瓦時降低21%）水平的大幅提升。規(guī)劃到2020年，我國在大力發(fā)展新能源和核電前提下，其火電仍要占到總電力的58%以上，我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電仍將是電力發(fā)展的主力。由此可見，發(fā)展600MW超臨界CFB鍋爐，實現(xiàn)我國向世界承諾的節(jié)能減排目標，具有何等重大的意義。技術(shù)保障措施有力在國家發(fā)改委和國家能源局領(lǐng)導下，研發(fā)專家組集合了全國大專院校、環(huán)保、科研、設備制造、調(diào)試、運行等在循環(huán)流化床技術(shù)上有較深厚理論功底和豐富實踐經(jīng)驗的26位專家，從2006年4月開始，按專家組研發(fā)大綱和工作計劃立即開展了工作。專家

7、組根據(jù)工作需要，還在不同階段適時特聘了部分如：水動力、配套輔機、從事燃燒理論研究等方面的國內(nèi)知名專家參加專題會議。專家組從2006年9月至2008年9月，先后完成了600MW循環(huán)流化床鍋爐為超臨界參數(shù)比選方案；對東方、哈爾濱、上海三大鍋爐制造廠提交的初步設計方案進行了綜合評審；組織部分專家對全國15省（市）已投運的300MW循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問題，主要配套輔機近30家設備制造廠進行了調(diào)研，并提交了300MW循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問題、自主研發(fā)600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐配套輔機專題調(diào)研報告。根據(jù)國家發(fā)改委20081776號文關(guān)于“本工程要在總結(jié)30萬千瓦循環(huán)流化床機組示范工程建設經(jīng)驗

8、的基礎(chǔ)上”和國家能源局原副局長趙小平在白馬現(xiàn)場講話精神：“超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐不是300MW循環(huán)流化床鍋爐的簡單放大，要把風險估計足，要充分總結(jié)300MW循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)驗教訓”研發(fā)超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐。專家組結(jié)合我國一大批引進國產(chǎn)化CFB鍋爐制造、運行經(jīng)驗及廣東寶麗華東鍋自主研發(fā)型300MW循環(huán)流化床鍋爐投運10個月以來的成功經(jīng)驗和不足，對東鍋生產(chǎn)的首臺超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐專家組有針對性的提出了19項建議，并要求東方鍋爐公司在超臨界600MWCFB鍋爐設計、制造中認真吸收。此后，針對西南電力設計院、東方鍋爐公司設計中遇到的需專家組研究解決的問題還召開了多次專題

9、會議。在600MWCFB鍋爐配套風機阻力專題研討會上，經(jīng)過充分論證，根據(jù)目前風機TB點參數(shù)選擇的裕量普遍較大，提出了600MW風機TB點壓力裕量系數(shù)由1.44降為1.26的建議。在防磨技術(shù)專題研討會上，專家組認為應充分考慮對耐磨材料的厚度、強度、傳熱系數(shù)等特殊性能方面的要求，并充分吸取國內(nèi)外大型CFB鍋爐對特殊性能耐磨耐火材料應用的經(jīng)驗教訓，特別是對一些重點部位、薄弱點做好優(yōu)化設計工作提出了：選擇科學的物料濃度和合理的物料流化速度；優(yōu)化、調(diào)整受熱面布置。尤其是爐膛內(nèi)旋風分離器、外置床內(nèi)受熱面的布置和調(diào)整；優(yōu)化防磨設計。水冷壁讓管技術(shù)的成功應用就是一個典型的例證。目前各大鍋爐制造廠充分注意細部（

10、如人孔門、測點開孔處、防爆門等）的防磨設計；宜剛耐火材料有限公司為我國600MWCFB鍋爐配套研發(fā)的特種耐火材料無論是其耐磨性，低導熱或高導性、高耐磨型以及自流式耐磨澆注料等領(lǐng)域都取得了積極成果，值得推廣。在考慮安全風險和經(jīng)濟效益及現(xiàn)有風機已確定選型的前提下，專家組建議白馬600MWCFB鍋爐冷渣系統(tǒng)采用4臺管式結(jié)構(gòu)（膜式壁、盤管形式）滾筒冷渣器 + 2臺風水聯(lián)合循環(huán)冷渣器。由于國內(nèi)個別電廠電袋除塵器的布袋使用壽命有降低的情況，專家建議在選擇白馬600MWCFB電袋除塵器的設計制造廠時，重點強調(diào)提供設備的廠家，應有切實防止濾袋氧化（臭氧和二氧化氮）腐蝕，提高濾袋使用壽命的措施。并選擇制造能力強

11、、相對投運業(yè)績多的制造廠家。白馬工程給煤方式采用兩級給煤方式，第一級為稱重皮帶式給煤機，第二級為刮板式給煤機。從目前國內(nèi)情況看，單臺給煤機出力為200t/h的稱重皮帶式給煤機比較成熟， 專家組認為在選擇刮板給煤機時，應選擇在防磨和防止鏈條斷鏈措施上有突破的產(chǎn)品。此外，專家組還對鍋爐效率等技術(shù)、經(jīng)濟、排放指標的計算，鍋爐性能、研發(fā)測點布置和測試方法等進行了專題討論。2008年10月對東方公司修改、細化的超臨界600MWCFB鍋爐初步設計方案進行了終審，并獲得國家能源局批準，同意以此次審查方案開展詳細設計。2009年12月上旬，專家組對東方鍋爐公司提交的技術(shù)設計進行了評審，同意東方鍋爐公司按審查意

12、見開展工藝設計。我國首臺600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖其主要特點：超臨界直流爐，雙布風板，單爐膛，H型布置，平衡通風，循環(huán)流化床燃燒方式，一次中間再熱，水冷壁采用材質(zhì)為12Cr1MoVG、直徑為28.6x5.8mm、質(zhì)量流速為600kg/m2s的垂直上升內(nèi)螺紋管，6臺外置式換熱器，6臺高溫汽冷式旋風分離器，左右對稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。 研發(fā)重點明確專家組根據(jù)研發(fā)大綱明確了超臨界600MWCFB鍋爐研發(fā)重點。其主要內(nèi)容包括十二項鍋爐本體關(guān)鍵技術(shù)（燃燒系統(tǒng)及特性、水動力特性及計算、變工況計算平臺及動態(tài)分析等）；兩項關(guān)鍵部件制造及工藝設計；動態(tài)特性計算模型；鍋爐輔機選型與研制；七項節(jié)能

13、、減排措施研究。上述研發(fā)重點并結(jié)合科技部863計劃，正在分步驟推進和實施，并爭取在我國第一臺超臨界600MWCFB鍋爐制造中得到全面論證。努力把風險控制在可控范圍內(nèi)我國研制的超臨界600MWCFB鍋爐，僅管我們是吸收了國內(nèi)已投產(chǎn)近數(shù)百臺100MW及以上等級CFB鍋爐，特別是總結(jié)了近四十臺300MW級鍋爐設計、制造運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行的研發(fā)，但是，它畢竟是我國第一臺，也是世界第一臺。我們專家組已充分認識到，超臨界600MWCFB鍋爐，它不是簡單的放大；爐內(nèi)傳熱計算偏差；二次風穿透能力；床溫的均勻性；配套輔機的性能保證；系統(tǒng)設計等都可能與預計結(jié)果產(chǎn)生偏差。這里我要特別強調(diào)配套輔機的問題。下圖是我最近

14、在同一省調(diào)研的兩個不同冷渣器制造廠，提供給兩個不同自主型300MWCFB電廠的產(chǎn)品運行情況。上圖正在A廠運行的冷渣器上圖是B廠正在運行的冷渣器從圖可見，兩個不同制造廠提供的冷渣器質(zhì)量有天壤之別。據(jù)了解，為B廠提供產(chǎn)品的冷渣器廠還是目前在我國市場占有率領(lǐng)先的制造廠？！為什么出現(xiàn)如此情況？其一，是“領(lǐng)先”制造廠根本就未攻克進渣管燒紅、漏灰，進、出水口漏水等老毛病。其二，已經(jīng)攻克這些難題的廠家(如A廠)高質(zhì)量冷渣器被排斥。有好產(chǎn)品不用，偏要選用質(zhì)量低劣的產(chǎn)品原因是什么？難道還不值得深思嗎？如此低劣的配套產(chǎn)品，仍欣然被我們心安理得的使用，甚至還找出了匪夷所思的“理由”！須知，我們循環(huán)流化床技術(shù)被一些人攻擊，低劣配套輔機往往是成為他們的活靶子，難道我們還不應高度引以為戒！因此，我們還應矢志不移地堅持自主創(chuàng)新，在設計、制造、選型、安裝、調(diào)試（包括配套輔機）過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷解決問題，努力把研發(fā)風險控制在可控范圍內(nèi)，確保圓滿完成