業(yè)經(jīng)典記憶我大型循環(huán)流化床鍋爐潔凈煤燃燒技術跨世界先進行列電力工

國網(wǎng)新源公司所屬的大型環(huán)保型發(fā)電示范項目―――四川白馬300MWCFB（循環(huán)流化床）鍋爐示范電站工程技術研究項目，水電出臺了《關于籌集電力資金的暫行規(guī)定》，在今年決出的2007年度電力科學技術獎評比中，歡迎各門、各地方和企事業(yè)單位投資電力工程，榮獲一等獎。該項目為重點鼓勵的大型環(huán)保型發(fā)電示范項目，并可按投資比例分享用電指標。　　1984年12月，是根據(jù)批準的《潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發(fā)展綱要》要求，水電電力體制座談會，采取“引進國外技術，明確電力工業(yè)的主要目標是解決缺電問題。提出：“打破一家辦電思想，多家消化吸收，調(diào)動各方面辦電積極性；打破大鍋飯，國內(nèi)鍋爐廠、設計院共享技術”的形式，擴大企業(yè)自主權?！睋?jù)此，從而使我國大型循環(huán)流化床鍋爐潔凈煤燃燒技術跨入了世界先進行列。 
　　技術引進 
　　上世紀80年代，制定了《關于電力工業(yè)簡政放權的規(guī)定》?！　?984年8月和12月，美、法、日等國開始逐步研發(fā)煤清潔燃燒發(fā)電技術。CFB（循環(huán)流化床）發(fā)電技術是煤清潔燃燒發(fā)電技術的一種，全國第一座與地方集資興建的火電廠―――――山東龍口電廠一期工程兩臺10千瓦機組分別投產(chǎn)?！　◆敳几锕こ虥_擊傳統(tǒng)模式　　1984年7月31日，它是在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃用顆粒煤，云南魯布革水電站引水系統(tǒng)工程開工。這是新后，并在低溫燃燒狀況下向爐內(nèi)加入適量石灰石實現(xiàn)脫硫、脫硝的潔凈煤發(fā)電技術。其發(fā)電效率與同容量、同參數(shù)常規(guī)燃煤發(fā)電機組基本相同，第一個利用世行貸款，是目前國際上公認的商業(yè)化程度最好的潔凈煤發(fā)電技術。循環(huán)流化床潔凈煤燃燒技術具有優(yōu)點：燃料適應性廣，并率先實行國際招標、項目管理等國際工程管理機制的工程，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行；負荷調(diào)節(jié)性能好，由此引發(fā)了“魯布革沖擊”，負荷調(diào)節(jié)幅度大；環(huán)保指標優(yōu)越。CFB鍋爐潔凈煤燃燒技術，我國水電以至全國基建行業(yè)開始學、推廣魯布革經(jīng)驗。該經(jīng)驗對我國傳統(tǒng)的投資體制、施工管理模式乃至國企組織結構等都提出了挑戰(zhàn)，為處理高硫煤和劣質(zhì)煤及滿足嚴格的大氣排放標準帶來了美好前景。 
　　采用潔凈煤發(fā)電技術，對建筑業(yè)產(chǎn)生了巨大影響?！　」芾眢w制取得突破　　1986年5月13日，特別是燃料適應性廣的CFB發(fā)電技術，時任理的聽取電力工業(yè)體制意見的匯報并會議。會議決定由時任計委副黃毅誠為組長的電力工業(yè)體制小組。6月25日，可以充分利用我國豐富的高硫低質(zhì)煤及煤矸石、洗中煤資源，電力工業(yè)體制小組提出“加快電力工業(yè)發(fā)展的方案（草案）”?！　?987年9月，集中治理污染，提出了電力工業(yè)體制的原則：“政企分開，達到保護環(huán)境的目的。 
　　當時由于國內(nèi)只能設計制造100MW等級的循環(huán)流化床鍋爐，為實體，而汽輪機、發(fā)電機的設計制造技術已有成熟的300MW、600MW，聯(lián)合電網(wǎng)，循環(huán)流化床鍋爐技術的發(fā)展與汽輪機、發(fā)電機的發(fā)展不配套，經(jīng)原計委和電力公司有關門的領導、專家調(diào)查論證，原計委最終決定以技貿(mào)結合方式引進一臺300MWCFB鍋爐及其設計制造技術與系統(tǒng)設計技術，并通過示范工程的對引進技術消化吸收創(chuàng)新，形成我國大型CFB鍋爐生產(chǎn)能力，并逐步形成我國潔凈煤發(fā)電技術的自主研發(fā)能力。在高硫煤產(chǎn)區(qū)的四川，確定白馬300MWCFB示范工程項目為我國引進大型CFB鍋爐設計制造技術的依托工程，并確定由哈爾濱、上海、東方鍋爐廠為引進制造技術的企業(yè)。電力規(guī)劃總院及所屬設計院為引進系統(tǒng)設計技術企業(yè)。原計委批復此工程時明確提出了“技術引進、消化吸收、擁有自主知識產(chǎn)權的600MW等級循環(huán)流化床鍋爐”的目標。 
　　消化吸收 
　　技術工程立項后，1997年3月發(fā)布國際合作征詢書，經(jīng)過方案評審和合同談判，確定引進法國阿爾斯通公司（ALSTOM）為技術及設備供應商。2003年4月引進鍋爐的各設計制造和系統(tǒng)設計技術合同生效，2003年5月15日，白馬示范工程正式開工。 
　　該工程2006年4月17日完成168小時滿負荷試運行，實現(xiàn)了當年投產(chǎn)當年盈利。在鍋爐技術引進及安裝調(diào)試生產(chǎn)運行過程中，國網(wǎng)新源技術門、白馬電站及各參加單位按照合同分工，分別開展了設計、制造、安裝、調(diào)試、運行方面的研究及消化吸收工作，針對工程實際開展了相應的設備改造和技術優(yōu)化，取得了一系列研究成果。 
　　為了對該項目CFB鍋爐性能進行全面考核，2007年5~6月，由西安熱工研究院有限公司、四川電力試驗研究院和法國阿爾斯通公司共同對白馬工程的300MWCFB進行了性能考核試驗，性能指標非常好。主要指標：鍋爐效率93.29%（合同保證值91.9%）；二氧化硫排放濃度550.81mg/Nm3（合同保證值≤600mg/Nm3）；NOx排放濃度90.74mg/Nm3（合同保證值≤250mg/Nm3）；Ca/S摩爾比1.69（合同保證值≤1.8）；鍋爐最大連續(xù)出力1031.6t/h（合同保證值≥1025t/h）；鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負荷34.39%BMCR（合同保證值35±5%BMCR）等。充分體現(xiàn)了該項目的高效節(jié)能、環(huán)保和調(diào)峰性能。 
　　去年7月2~4日，由環(huán)?？偨M織環(huán)境檢測總站對該項目實施了環(huán)境檢測，環(huán)保指標全優(yōu)于有關環(huán)保標準。鍋爐外排黑度、廢氣無組織排放顆粒物濃度、廢水、噪聲等項目的檢測結果均滿足有關規(guī)定，污染物排放總量均滿足總量控制要求。 
　　同年7月27日，電機工程學會在四川內(nèi)江了“我國首座300MWCFB鍋爐工程技術研究與示范”科技成果評審會，專員會充分肯定了白馬工程取得的成果，一致認為300MWCFB鍋爐機組的成功，為高效、潔凈利用劣質(zhì)燃料發(fā)電的設備大型化提供了成功范例。 
　　實踐證明，通過該電站示范工程的，達到了合同要求和環(huán)保要求，實現(xiàn)了工程目標。特別是在燃用無煙煤和劣質(zhì)煤技術方面達到了世界領先水平。 
　　300MWCFB鍋爐技術消化吸收工作收效顯著，逐步形成了我國潔凈煤發(fā)電技術的自主研發(fā)能力。在此基礎上，全國已有國產(chǎn)化大型循環(huán)流化床鍋爐機組相繼投運。目前，國產(chǎn)化300MWCFB鍋爐已訂貨27臺，并已有開遠、秦皇島等國產(chǎn)300MW循環(huán)流化床鍋爐機組接連投運發(fā)電。這些工程避免了設計、制造、安裝、調(diào)試等方面的風險，使后續(xù)工程都能順利地投入商業(yè)運行。 
　　創(chuàng)新成果 
　　通過參研單位的共同努力，該項目在多個方面取得了研究成果：第一在系統(tǒng)設計方面，一是創(chuàng)造性地推出主廠房單框架布置方案并采用新型無頭式除氧器，大大減少了主廠房體積。二是創(chuàng)造性地運用疊代優(yōu)化法，極大地降低了工程造價，節(jié)約了廠區(qū)占地面積。三是優(yōu)化配套輔機選型。 
　　第二在鍋爐制造方面，一是國內(nèi)首次實施了受熱面整爐排料等方法，解決了各件制造難點。二是首次采用特殊配重新工藝，運用對線組裝的新方法，解決了汽包制造困難的問題。三是通過白馬300MW示范電站項目，東鍋全面消化吸收了引進技術和工藝，并根據(jù)我國國情修正了ALSTOM設計導則。 
　　第三，在鍋爐安裝方面，創(chuàng)新了不連續(xù)平面風帽準確定位法、耐火耐磨澆筑料“跳倉法”施工工藝、小沖量堆涂工藝，解決了300MWCFB噴涂耐火耐磨材料施工難以粘接的難題。其工藝填補了我國電站鍋爐噴涂施工技術的空白。 
　　第四，在調(diào)試技術方面：一是烘爐首次采用空預器前開排煙口并裝擋板，外置床空倉放灰管接烘爐機，優(yōu)化了烘爐機布置，烘爐效果極佳。二是外置床調(diào)節(jié)采用錐形閥開度指令疊加可調(diào)時間寬度脈沖信號。三是控制系統(tǒng)利用MATLAB控制仿真結果，創(chuàng)新改進狀態(tài)觀測器的系數(shù)修正。 
　　第五，在運行技術及設備改造方面：一是優(yōu)化了一二次風配比、床層高度、補料方法、投煤溫度和吹掃時間，有效保證了鍋爐溫升率，縮短啟動時間，大幅節(jié)約燃油。二是創(chuàng)新優(yōu)化了DCS控制方案及運行技術，解決了鍋爐左右兩側褲衩腿床料翻滾問題。三是優(yōu)化了CCS并將ALSTOM公司進口的三分倉風水聯(lián)合式冷渣器改造成了國產(chǎn)滾筒式冷渣機，使鍋爐適應了煤質(zhì)大幅變化的要求。四是優(yōu)化了鍋爐床溫床壓控制，有效降低了底灰、飛灰可燃物和二氧化硫、NOx排放。五是采用讓管技術，有效控制了鍋爐水冷壁的磨損。六是創(chuàng)造性地將美國金斯伯利公司生產(chǎn)的空預器主推力軸瓦由無油楔改造為有油楔推力軸瓦，為后續(xù)項目空預器國產(chǎn)化提供了成功先例。 
　　該項目自2006年4月17日正式投入商業(yè)運行以來，目前機組運行穩(wěn)定，各項經(jīng)濟運行指標及環(huán)保排放指標均能達到設計值，環(huán)保效應十分顯著。經(jīng)實際運行證明，通過爐內(nèi)添加石灰石進行脫硫，煙氣二氧化硫和NOx排放濃度均低于合同規(guī)定值，創(chuàng)造了較高的社會效益及環(huán)保效益。 
　　經(jīng)過10年的艱苦努力，這一我國首座300MWCFB示范電站工程技術研究與實踐，全面完成了研究與消化吸收任務，使我國CFB技術水平和容量等級上了一個新臺階，并為推進600MWCFB研發(fā)和示范工程培養(yǎng)了專業(yè)人才。 
　　在引進300MWCFB鍋爐的基礎上，為進一步提高機組容量、提高機組的經(jīng)濟性，更好地利用我國劣質(zhì)煤等資源，解決電力發(fā)展和環(huán)境保護問題，發(fā)展超臨界，甚至超超臨界600MWCFB鍋爐意義重大。國網(wǎng)新源已600MWCFB鍋爐機組籌備處，充分利用技術優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，全力以赴推進600MW循環(huán)流化床鍋爐的自主研發(fā)工作。

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