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东锅CFB锅炉示范项目的启示澳客竞彩足球

日期:2021-08-28 08:20

  东方锅炉600MW超临界CFB锅炉的商业化运行,把国内洁净煤燃烧技术提升到了新的水平。而该项目的运行又给国内的大型装备企业带来怎样的借鉴呢?

  从自贡市区向东北沿渝昆高速驱车40多公里,便来到神华国能所在的四川白马600MW超临界CFB锅炉示范电站。这个半山环绕的电厂,自4月以来就吸引了一批又一批的慕名而来者。一组装机600MW的超临界循环流化床锅炉(简称“CFB”)示范电站,成了焦点。

  “这套设备不仅实现了煤炭的高效率转化,降低了污染物排放,更重要的是它对煤种的选择范围更广泛。”白马电厂发电部主任谢泽良说。随着白马电厂600MW超临界CFB示范电站,通过168小时试运行,正式投入商业运行,意味着国内企业在洁净煤燃烧技术领域实现了新的突破。

  然而,更多的人在关注示范电站本身的同时,却忽视了示范电站的核心部分600MW超临界CFB锅炉。作为该锅炉的设计研发者,东方锅炉团队同样有着自己的体会。东方锅炉总经理徐鹏表示,“该项目的商业化运行,对国家重大技术装备制造企业全面掌握600MW超临界CFB原始设计技术,提高企业自主创新和自主开发能力,调整能源结构,实现能源发展与环境保护具有划时代的重大意义。”

  东方锅炉600MW超临界CFB锅炉,到底给行业带来了哪些改变?在整个研发制造过程中,他们又遇到了怎样的困难。最终东方锅炉又如何与神华白马电厂在应用中实现结合。

  当日,在试验间的小桌子上,摆放着五六瓶煤炭燃烧后的灰渣样本黑色、浅灰、土黄等。“我们的试验平台,主要是测试不同煤种燃烧的变化,以及对锅炉的影响,最终采取不同的应对办法。这些不同颜色的灰渣,就是来自贵州、山西、新疆甚至国外的煤炭燃烧的结果。”东锅技术中心工程师林山虎表示。

  对于不同煤种,尤其是低热量煤种的试验,是东方锅炉德阳基地的主要任务。在国内低热值煤储量众多。据不完全统计,国内每年大约有2亿吨煤矸石、煤泥、洗中煤等低热值煤尚未得到利用。这为CFB锅炉提供了广阔的市场空间。

  去年3月,国家科技部也明确提出煤电技术的发展趋势是“大型、高参数、洁净”,并将高参数、新型CFB燃煤锅炉列为煤电四大重要发展方向之一。

  单就东方锅炉自身而言,其研究CFB锅炉可以追溯到上世纪70年代。“从70年代开始,我们就在做循环流化床的技术开发,到80年代东方锅炉在国内,首先建立了循环流化床的冷热态试验台。”东方锅炉副总经理胡修奎介绍说。

  由于具备多年的研发生产经验,也让东方锅炉占据了绝对的市场优势。据统计,目前东方锅炉设计、制造的各容量等级CFB锅炉超过200台套,国内市场占有率超过30%。其中,300MW等级CFB锅炉国内市场占有率达到70%,并成功出口欧洲。

  2007年7月,国内600MW超临界CFB示范电站项目正式启动。该项目是我国继300MW等级CFB锅炉之后,将CFB燃烧技术与超临界技术完美融合的示范工程。由神华国能四川白马电厂运营,东方锅炉进行设计研发生产,双方配合完成。

  在胡修奎看来,该项目的高参数、蒸汽循环效率更高。同时,它能够实现低污染排放。“循环流化床技术作为主要洁净煤发电技术之一,脱硫、脱硝过程全都在炉床内进行,在充分燃烧劣质煤的同时,减少了二氧化硫和氮氧化物的排放。”这也让其在国内,也在世界范围内成为极为推崇的一项技术。

  更为重要的是,超临界CFB锅炉的煤种适应性广。它不仅能够适应于低热值的煤种,甚至连极低热值1000多大卡的煤矸石也可以燃烧利用。“这不仅考验着锅炉炉膛的设计,对灰渣的处理系统的设计也有特殊要求。”胡修奎说。

  毫无疑问,由东方锅炉研制的超临界CFB锅炉,在行业引发了巨大的示范效应,但其前期的研发生产并非一帆风顺。

  “水动力的设计,是超临界CFB锅炉能否成功最关键的因素。也是当时最大的难题。”徐鹏回忆称。

  为此,东方锅炉专门成立了水动力研究组。其中包括东方锅炉自身的力量,以及西安交通大学等科研院所、研究机构对相关技术进行了研究试验,并掌握了一定的水动力技术在超临界CFB锅炉中的应用。

  与此同时,为保证超临界循环流化床锅炉水动力计算的准确性,2007年6月,东方锅炉与西门子签订了“本生锅炉许可证协议”,研发人员利用引进技术对600MW超临界循环流化床锅炉的水动力设计方案进行了详细计算,确保了锅炉水动力的安全性。

  不仅是水动力设计方案,在整个600MW超临界循环流化床锅炉的设计研发中,仍有不少的技术难题。面对重达2.4万吨,高89米,重量和外形尺寸相当于百万千瓦常规机组的600MW超临界CFB机组的锅炉。如何实现锅炉炉膛的合理设计,则是另一道难题。

  为此,东方锅炉的研发人员在以往经验基础上,通过大量复杂的科学计算,完成了多个炉膛总体布置的初步方案设计工作,对不带外置式换热器的可行性进行了分析计算。经过专家们的多次评审权衡,最终确定了相应的布置形式,并将高温级受热面布置在高温的主回路系统中。

  在徐鹏看来,锅炉床温的控制,床温如何分布均匀,将直接影响锅炉的稳定、安全运行以及污染物的排放。

  在这一点上,东方锅炉的研发人员通过对超临界参数工质特性的分析,总结了超临界煤粉炉热力系统的设计经验,并结合以往循环流化床锅炉主回路系统设计经验,根据白马燃用煤质特性及总体布置情况,最终制定了9个初步方案。从中优中选优,最终确定了各级受热面的布置以及锅炉主循环回路吸热份额,从而确定了锅炉水冷壁系统、省煤器系统、各级过热器及再热器受热面吸热份额。

  同时,在锅炉设计研发的其他领域。澳客竞彩足球东方锅炉与清华大学、浙江大学、西安热工院等国内科研院所广泛进行了产学研合作,研究内容涉及锅炉系统设计、水冷壁壁面热负荷计算、炉内屏布置方式对主循环回路均匀性影响的实验研究、冷态模化试验及数值计算研究、锅炉计算软件包的开发等。

  为了提高研发效率,东方锅炉建立了以自身为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。研发工作小组组长聂立带领设计研发团队潜心研究,反复论证各个方案,逐步解决了炉膛选型、水动力设计、热力系统匹配等设计难题。

  “在白马600MW超临界循环流化床锅炉的开发过程中,通过大力开发具有自主知识产权的关键技术和核心技术,我们进一步提升了自主创新能力”,东方锅炉技术中心主任聂立介绍说。澳客竞彩足球

  两个多月前,国家发改委对600MW超临界CFB锅炉投入商业化运行,向东方锅炉发来了贺信。在这份贺信中,国家发改委强调要认真总结经验,把示范做得更好。事实上,此前曾参与该示范项目的企业、研究机构为此专门进行了探讨。

  在研讨会上,国家能源局综合处处长赵一农指出,四川白马电厂600MW超临界CFB示范电站的顺利建成投产,是中国电力装备国产化取得的一个重大突破,具有里程碑的意义。希望通过提高优化运行水平,使电站起到真正的示范作用,加快洁净煤技术推广应用。

  作为600MW超临界CFB锅炉研发主体的东方锅炉,其总经理徐鹏也有自己的看法。在他看来,三大结合(政府与企业的结合;产学研的结合;产用的结合)是该项目实施最大的收获。也是国内在重大装备制造研发中值得借鉴的经验,而产用结合的商业模式或许会在产业内大范围推广。

  政府主导、企业为实施主体是项目开展实施的保障。此前,国家发改委和国家能源局,确定了600MW超临界CFB示范电站项目。随后,专门成立了专家组,对这个项目中首次采用的产品,进行审核、研究、把关,这其中包括锅炉、风机、除尘器等。“这其中,任何一个环节出现问题,都不可能示范成功。” 徐鹏说。

  同时,由东方锅炉研制并联合国内各研究机构对项目进行研发,借助了很多外部力量,从不同的视角对项目提出了建议,有利于更全面的开发研制。

  更为重要的是,研发企业和应用企业的结合,这避免了生产企业的闭门造车。徐鹏说,“以前,很多研究更多的是先列研究项目,未来谁用不知道。而在该项目确立初国家发改委就明确要求,研制单位东方锅炉未来开发的产品,用在白马电厂,这也让用户方参与了设计研发,他们会站在应用的角度,及时提出问题,并纠正应用中可能面临的问题。”