大容量循环流化床电站锅炉技术的发展_精品.docVIP

大容量循环流化床电站锅炉技术的发展 ? 0　前言 循环流化床锅炉作为一种固体燃料的清洁燃烧技术，自从1980年代开始发展以来，在20多年期间已经取得了巨大的进展，无论从容量上还是从蒸汽参数上看，可以说，循环流化床锅炉已进入大容量高参数的电站锅炉时代。在发展大容量高参数的循环流化床锅炉的过程中，福斯特惠勒公司起着先锋和领导的作用。在1990年代，福斯特惠勒的循环流化床锅炉就已发展到250MWe的超高压参数等级，并在1990年代末和2000年代初建成了在波兰Bogatynia的Turow电厂的6台235－262MWe燃煤的循环流化床锅炉和在美国佛罗里达Jacksonville 的JEA电厂建成了2台300MWe 可100％燃烧煤/石油焦的循环流化床锅炉，并在2002年和波兰的Lagisza电厂签订了提供一台容量为460MWe的超临循环流化床直流锅炉的合同。所有这些里程碑式的发展成就，标志着循环流化床技术已真正发展到了一个崭新的大容量高参数电站锅炉的时代。 循环流化床技术的关键设备是固体床料分离器。第一代循环流化床锅炉主要采用的是旋风筒式分离器，它有以厚的耐火材料为衬里的绝热型和用蒸汽或水进行冷却的吸热型两大类。典型的大容量带有旋风筒型分离器的电站循环流化床锅炉是波兰Turow电厂的1，2和3号炉，其每台锅炉的容量是235MWe以及在美国JEA电厂的2台300MWe循环流化床锅炉。与此同时，福斯特惠勒从1990年代初开始开发出了第二代带有矩形旋风分离器的紧凑型循环流化床锅炉，这种紧凑型大容量循环流化床电站锅炉的典型代表是波兰Turow 电厂的4，5 和6号炉, 每台锅炉的容量是262MWe。为了适应电站锅炉对于大容量，高效率，低排放的要求，在上述亚临界自然循环的循环流化床技术发展的基础上，福斯特惠勒又开发出了超临循环流化床直流锅炉技术，在2002年与波兰的PKE电力公司签订提供一台容量为460MWe的超临循环流化床直流锅炉的合同是循环流化床技术发展史上的一个重大里程碑，它标志着循环流化床技术从亚临界跨入超临界的一个起点。 图1　循环流化床锅炉技术发展的历程 图1 所示， 为近30年来循环流化床锅炉在容量上的发展历程。 图2 为以分离器技术发展为标志的几代循环流化床技术的发展。 带有旋风筒型分离器的大容量循环流化床电站锅炉 图3　冷却吸热式旋风筒分离器和不吸热的绝热旋风筒分离器的比较 ? 图3 所示为冷却吸热式旋风筒分离器和不吸热的绝热旋风筒分离器的比较。福斯特惠勒公司已有5台以上容量在200MWe 的带有旋风筒型分离器的大容量循环流化床电站锅炉投入运行，其中，最有代表性的是在美国JEA电厂的2′300MWe循环流化床锅炉。 图4 所示为美国JEA2′300MWe循环流化床锅炉。该锅炉的炉膛高度为35m,炉膛宽度为26m, 炉膛深度为6.7m，每台锅炉采用3个蒸汽冷却旋风筒分离器，分离器的直径为7.3m。该两台锅炉分别于2002年5月和7月建成投产的2′300MWe循环流化床锅炉位于美国佛罗里达州Jachsonville的JEA电厂，这是当前世界上已投入运行的容量最大的循环流化床锅炉，该两台锅炉的蒸汽流量分别为906/806t/h(过热/再热)，蒸汽温度为540/540oC(过热/再热)。其设计燃料是要能够100％的燃烧煤和石油焦，或可以任何比例混烧煤和石油焦。表1所示为该锅炉的设计燃料： 表1 美国JEA2′300MWe循环流化床锅炉的设计燃料 图4　美国JEA电厂2×300MWe循环流化床锅炉 表2 为该2′300MWe循环流化床锅炉对排放值的要求。 表2 美国JEA电厂2×300MWe循环流化床锅炉要求的各项污染物的排放值 JEA电厂的2×300MWe循环流化床锅炉为了能够得到当地环保部门的批准，除了循环流化床本身采用石灰石脱硫外，还采用了第二级烟气洗涤脱硫。由于该锅炉燃烧的是高硫燃料，要达到如此高的燃烧脱硫效率其采用的钙硫比(Ca/S)为1.77－2.68(取决于不同的燃料混合比)，因此，在飞灰中还含有大量未反应的石灰（CaO）。根据这种情况，在美国有采用二级烟气脱硫的措施。即在尾部安装喷水活化石灰的反应塔，CaO和水反应生成Ca(OH)2, Ca(OH)2具有极强的反应活性，能够迅速将烟气中剩余的低浓度SO2吸收，从而可进一步降低SO2的排放。该锅炉在2005年1月测试的SO2排放值是，在空气预热器出口为98.85％，在尾部烟气洗涤塔出口的脱硫效率为99.15％。即现在的锅炉本身的脱硫效率达到98.85％，而通过对洗涤塔喷水将烟气中飞灰加湿活化可在洗涤塔中脱除0.3％的SO2。由于该电厂极高的脱硫效率，使其SO2排放大大低于所要求的排放值，因此，电厂进行SO2贸易将其多出的排放指标售出给其它达不到排放