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

1、從國(guó)情出發(fā)，適應(yīng)節(jié)能減排大勢(shì)自主創(chuàng)新研發(fā)我國(guó)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(guó)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(diǎn)明確，有把握把研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)控制在可控范圍內(nèi)。 主題詞：需要 保障 重點(diǎn) 風(fēng)險(xiǎn)自主研發(fā)大型循環(huán)流化床鍋爐是國(guó)情和節(jié)能減排的需要綜合我國(guó)能源戰(zhàn)略目標(biāo)，中國(guó)能源結(jié)構(gòu)僅管?chē)?guó)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(shuō)，我國(guó)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(dāng)大的比例。煤開(kāi)采過(guò)程中，每生產(chǎn)1億噸煤炭，排放矸石1400萬(wàn)噸；每洗

2、1億噸煤排放矸石2000萬(wàn)噸。到“十五”末期，我國(guó)煤礦擁有矸石山1500余座，堆積量30億噸以上，占?jí)和恋?.2萬(wàn)公頃，矸石排放總量占我國(guó)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(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫脫硝、調(diào)峰能力強(qiáng)、有效減少電廠占地、低排放（國(guó)內(nèi)大型CFB鍋爐已實(shí)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(guó)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(wú)可替代的優(yōu)選之路。世界30年來(lái)CFB技術(shù)、特別是我國(guó)進(jìn)入2000年后的迅猛發(fā)展勢(shì)頭進(jìn)一步證明了它的生命力。至2010年7月統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成投產(chǎn)300MWCFB引進(jìn)型項(xiàng)目有：白馬1臺(tái)、紅河2臺(tái)、小龍?zhí)?臺(tái)、巡檢司2臺(tái)、平朔2臺(tái)、秦皇島2臺(tái)、蒙西2臺(tái)、淮北2臺(tái)、調(diào)兵山2臺(tái)，共計(jì)17臺(tái)。東方、上海、哈爾濱又相繼研發(fā)制造了自主型300MWCFB鍋爐，計(jì)有寶麗華2臺(tái)、東陽(yáng)光2臺(tái)、徐礦2臺(tái)、龍巖2臺(tái)、酸刺溝2臺(tái)、坪石2臺(tái)、云浮2臺(tái)、郭家灣2臺(tái)、米東2臺(tái)、分宜1臺(tái)，共計(jì)19臺(tái)先后投產(chǎn)。投運(yùn)的300MWCFB機(jī)組加上將要或正在實(shí)施的合同已達(dá)95臺(tái)之多。特別是

4、國(guó)際上已投運(yùn)的芬蘭Lagisza460MWCFB機(jī)組顯示的高效（凈效率達(dá)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(guó)CFB技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展總體來(lái)說(shuō)還是年輕的。而且?guī)缀醵际亲叩摹耙M(jìn)、消化、吸收”的路子。1996年投產(chǎn)的內(nèi)江高壩100MWCFB鍋爐是引進(jìn)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(jìn)阿爾斯通公司生產(chǎn)的。僅管此后我國(guó)已投產(chǎn)100MW等級(jí)CFB鍋爐數(shù)百臺(tái)和數(shù)300MW等級(jí)的CFB鍋爐數(shù)十臺(tái)，然而都是在引進(jìn)、消化、吸收基礎(chǔ)上發(fā)展的，并受到了引進(jìn)制造商許多合同條款

5、的制約。而且，由于引進(jìn)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(biāo)、排放指標(biāo)等相對(duì)超（超超）臨界機(jī)組均存在著很大差距。為此，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，2003年在關(guān)于潔凈煤發(fā)電示范項(xiàng)目四川白馬30萬(wàn)千瓦大型循環(huán)流化床可研報(bào)告批復(fù)中，就明確了在該項(xiàng)目引進(jìn)基礎(chǔ)上自主研發(fā)更大容量的CFB鍋爐的意見(jiàn)。2006年國(guó)家發(fā)改委能源局正式確立了我國(guó)超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐自主研發(fā)的戰(zhàn)略目標(biāo)，同時(shí)成立了研發(fā)專(zhuān)家組。2008年國(guó)家發(fā)改委以發(fā)改辦能源20081776號(hào)文正式同意項(xiàng)目開(kāi)展前期工作。自主研發(fā)大型CFB鍋爐，既可實(shí)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(dá)國(guó)家用CFB超臨界機(jī)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(shí)降低21%）水平的大幅提升。規(guī)劃到2020年，我國(guó)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(guó)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(jiàn)，發(fā)展600MW超臨界CFB鍋爐，實(shí)現(xiàn)我國(guó)向世界承諾的節(jié)能減排目標(biāo)，具有何等重大的意義。技術(shù)保障措施有力在國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局領(lǐng)導(dǎo)下，研發(fā)專(zhuān)家組集合了全國(guó)大專(zhuān)院校、環(huán)保、科研、設(shè)備制造、調(diào)試、運(yùn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的26位專(zhuān)家，從2006年4月開(kāi)始，按專(zhuān)家組研發(fā)大綱和工作計(jì)劃立即開(kāi)展了工作。專(zhuān)家

7、組根據(jù)工作需要，還在不同階段適時(shí)特聘了部分如：水動(dòng)力、配套輔機(jī)、從事燃燒理論研究等方面的國(guó)內(nèi)知名專(zhuān)家參加專(zhuān)題會(huì)議。專(zhuān)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(duì)東方、哈爾濱、上海三大鍋爐制造廠提交的初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合評(píng)審；組織部分專(zhuān)家對(duì)全國(guó)15?。ㄊ校┮淹哆\(yùn)的300MW循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問(wèn)題，主要配套輔機(jī)近30家設(shè)備制造廠進(jìn)行了調(diào)研，并提交了300MW循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問(wèn)題、自主研發(fā)600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐配套輔機(jī)專(zhuān)題調(diào)研報(bào)告。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委20081776號(hào)文關(guān)于“本工程要在總結(jié)30萬(wàn)千瓦循環(huán)流化床機(jī)組示范工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

8、的基礎(chǔ)上”和國(guó)家能源局原副局長(zhǎng)趙小平在白馬現(xiàn)場(chǎng)講話(huà)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(jiǎn)單放大，要把風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)足，要充分總結(jié)300MW循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)”研發(fā)超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐。專(zhuān)家組結(jié)合我國(guó)一大批引進(jìn)國(guó)產(chǎn)化CFB鍋爐制造、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及廣東寶麗華東鍋?zhàn)灾餮邪l(fā)型300MW循環(huán)流化床鍋爐投運(yùn)10個(gè)月以來(lái)的成功經(jīng)驗(yàn)和不足，對(duì)東鍋生產(chǎn)的首臺(tái)超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐專(zhuān)家組有針對(duì)性的提出了19項(xiàng)建議，并要求東方鍋爐公司在超臨界600MWCFB鍋爐設(shè)計(jì)、制造中認(rèn)真吸收。此后，針對(duì)西南電力設(shè)計(jì)院、東方鍋爐公司設(shè)計(jì)中遇到的需專(zhuān)家組研究解決的問(wèn)題還召開(kāi)了多次專(zhuān)題

9、會(huì)議。在600MWCFB鍋爐配套風(fēng)機(jī)阻力專(zhuān)題研討會(huì)上，經(jīng)過(guò)充分論證，根據(jù)目前風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)參數(shù)選擇的裕量普遍較大，提出了600MW風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)壓力裕量系數(shù)由1.44降為1.26的建議。在防磨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì)上，專(zhuān)家組認(rèn)為應(yīng)充分考慮對(duì)耐磨材料的厚度、強(qiáng)度、傳熱系數(shù)等特殊性能方面的要求，并充分吸取國(guó)內(nèi)外大型CFB鍋爐對(duì)特殊性能耐磨耐火材料應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，特別是對(duì)一些重點(diǎn)部位、薄弱點(diǎn)做好優(yōu)化設(shè)計(jì)工作提出了：選擇科學(xué)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(fēng)分離器、外置床內(nèi)受熱面的布置和調(diào)整；優(yōu)化防磨設(shè)計(jì)。水冷壁讓管技術(shù)的成功應(yīng)用就是一個(gè)典型的例證。目前各大鍋爐制造廠充分注意細(xì)部（

10、如人孔門(mén)、測(cè)點(diǎn)開(kāi)孔處、防爆門(mén)等）的防磨設(shè)計(jì)；宜剛耐火材料有限公司為我國(guó)600MWCFB鍋爐配套研發(fā)的特種耐火材料無(wú)論是其耐磨性，低導(dǎo)熱或高導(dǎo)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(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)效益及現(xiàn)有風(fēng)機(jī)已確定選型的前提下，專(zhuān)家組建議白馬600MWCFB鍋爐冷渣系統(tǒng)采用4臺(tái)管式結(jié)構(gòu)（膜式壁、盤(pán)管形式）滾筒冷渣器 + 2臺(tái)風(fēng)水聯(lián)合循環(huán)冷渣器。由于國(guó)內(nèi)個(gè)別電廠電袋除塵器的布袋使用壽命有降低的情況，專(zhuān)家建議在選擇白馬600MWCFB電袋除塵器的設(shè)計(jì)制造廠時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)提供設(shè)備的廠家，應(yīng)有切實(shí)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(qiáng)

11、、相對(duì)投運(yùn)業(yè)績(jī)多的制造廠家。白馬工程給煤方式采用兩級(jí)給煤方式，第一級(jí)為稱(chēng)重皮帶式給煤機(jī)，第二級(jí)為刮板式給煤機(jī)。從目前國(guó)內(nèi)情況看，單臺(tái)給煤機(jī)出力為200t/h的稱(chēng)重皮帶式給煤機(jī)比較成熟， 專(zhuān)家組認(rèn)為在選擇刮板給煤機(jī)時(shí)，應(yīng)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(zhuān)家組還對(duì)鍋爐效率等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、排放指標(biāo)的計(jì)算，鍋爐性能、研發(fā)測(cè)點(diǎn)布置和測(cè)試方法等進(jìn)行了專(zhuān)題討論。2008年10月對(duì)東方公司修改、細(xì)化的超臨界600MWCFB鍋爐初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了終審，并獲得國(guó)家能源局批準(zhǔn)，同意以此次審查方案開(kāi)展詳細(xì)設(shè)計(jì)。2009年12月上旬，專(zhuān)家組對(duì)東方鍋爐公司提交的技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)審，同意東方鍋爐公司按審查意

12、見(jiàn)開(kāi)展工藝設(shè)計(jì)。我國(guó)首臺(tái)600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖其主要特點(diǎn)：超臨界直流爐，雙布風(fēng)板，單爐膛，H型布置，平衡通風(fēng)，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(tái)外置式換熱器，6臺(tái)高溫汽冷式旋風(fēng)分離器，左右對(duì)稱(chēng)布置，支吊在鍋爐鋼架上。 研發(fā)重點(diǎn)明確專(zhuān)家組根據(jù)研發(fā)大綱明確了超臨界600MWCFB鍋爐研發(fā)重點(diǎn)。其主要內(nèi)容包括十二項(xiàng)鍋爐本體關(guān)鍵技術(shù)（燃燒系統(tǒng)及特性、水動(dòng)力特性及計(jì)算、變工況計(jì)算平臺(tái)及動(dòng)態(tài)分析等）；兩項(xiàng)關(guān)鍵部件制造及工藝設(shè)計(jì)；動(dòng)態(tài)特性計(jì)算模型；鍋爐輔機(jī)選型與研制；七項(xiàng)節(jié)能

13、、減排措施研究。上述研發(fā)重點(diǎn)并結(jié)合科技部863計(jì)劃，正在分步驟推進(jìn)和實(shí)施，并爭(zhēng)取在我國(guó)第一臺(tái)超臨界600MWCFB鍋爐制造中得到全面論證。努力把風(fēng)險(xiǎn)控制在可控范圍內(nèi)我國(guó)研制的超臨界600MWCFB鍋爐，僅管我們是吸收了國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)近數(shù)百臺(tái)100MW及以上等級(jí)CFB鍋爐，特別是總結(jié)了近四十臺(tái)300MW級(jí)鍋爐設(shè)計(jì)、制造運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的研發(fā)，但是，它畢竟是我國(guó)第一臺(tái)，也是世界第一臺(tái)。我們專(zhuān)家組已充分認(rèn)識(shí)到，超臨界600MWCFB鍋爐，它不是簡(jiǎn)單的放大；爐內(nèi)傳熱計(jì)算偏差；二次風(fēng)穿透能力；床溫的均勻性；配套輔機(jī)的性能保證；系統(tǒng)設(shè)計(jì)等都可能與預(yù)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生偏差。這里我要特別強(qiáng)調(diào)配套輔機(jī)的問(wèn)題。下圖是我最近

14、在同一省調(diào)研的兩個(gè)不同冷渣器制造廠，提供給兩個(gè)不同自主型300MWCFB電廠的產(chǎn)品運(yùn)行情況。上圖正在A廠運(yùn)行的冷渣器上圖是B廠正在運(yùn)行的冷渣器從圖可見(jiàn)，兩個(gè)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(guó)市場(chǎng)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(jìn)渣管燒紅、漏灰，進(jìn)、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(jī)往往是成為他們的活靶子，難道我們還不應(yīng)高度引以為戒！因此，我們還應(yīng)矢志不移地堅(jiān)持自主創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)、制造、選型、安裝、調(diào)試（包括配套輔機(jī)）過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷解決問(wèn)題，努力把研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)控制在可控范圍內(nèi)，確保圓滿(mǎn)完成