超超临界循环流化床发电技术渐行渐近

“超临界循环流化床发电技术必然要发展到超超临界循环流化床发电技术。”在近日由中国电力科技网主办的循环流化床锅炉技术2015年会上，清华大学热能工程系教授毛健雄向《中国电力报》记者表示。

在中国电力科技网CEO魏毓璞看来，如果循环流化床发电技术要得到更大的市场份额，要能够和煤粉炉竞争，必须在充分发挥循环流化床锅炉固有优点的基础上，在我国发展60万千瓦及以上容量的超超临界循环流化床发电技术，同时做到低能耗和低成本的超低排放。

而今，超超临界循环流化床发电技术渐行渐近。

　　“超超临界”浮出水面

我国以煤为主的能源结构和低质煤发电的市场巨大需求给循环流化床锅炉技术的发展提供了最有利的发展条件。据统计，我国每年有约4亿吨煤矸石、煤泥和中煤等亟待综合利用。循环流化床发电技术被公认为是利用煤矸石、煤泥和中煤等商业化程度最好的技术。

“循环流化床发电技术已经完全成熟。”浙江嵊州新中港热电有限公司董事长谢百军在上述会议上表示。谢百军告诉《中国电力报》记者，他们电厂循环流化床锅炉年连续运行周期也延长到7000小时以上（一年小修一次，数年大修一次），磨损问题也与煤粉炉相当。有关运行检修工人也早已从害怕操作，改变为喜欢操作。

9月18日，世界首台35万千瓦超临界循环流化床机组在山西国金电厂投运。9月28日，国神集团神东电力河曲发电公司2×35万千瓦低热值煤发电工程1号机组正式投入商业运营。至此，连同2013年4月14日投产的国神集团四川白马公司60万千瓦超临界循环流化床机组，我国在役超临界循环流化床锅炉总数达到3台，这对促进劣质煤清洁高效利用具有重要的里程碑意义。

记者从上述会议上了解到，在60万千瓦超临界循环流化床成功的基础上，今年8月27日，66万千瓦超超临界循环流化床锅炉方案设计顺利通过评审，从而为我国发展更大容量、更高参数和更高效率的循环流化床发电技术开辟了道路，为实现循环流化床技术的超超临界蒸汽参数，并向节能型、超低排放的目标发展奠定了基础。

“在单机容量方面，循环流化床锅炉的的最大合理容量应该是60~80万千瓦。在蒸汽参数方面，600摄氏度等级的蒸汽参数应该是比较合理的超超临界循环流化床锅炉的最高蒸汽参数。”毛健雄在上述会议上建议。他认为开发60~80万千瓦的600摄氏度等级的超超临界锅炉，是我国在“十三五”期间循环流化床发电技术的主要研发目标。

目前循环流化床发电对低热值煤集中稳定供应提出更高要求，长期的运行实践证明，燃用3000~3500千卡/千克低热值燃料最能发挥其优势，环保性、可靠性与经济性指标最佳。为此，神华国能（神东电力）集团公司总工程师陈英在上述会议上建议：“科学合理限定资源综合利用的认定条件。将资源综合利用认证目前规定的热值不大于3000千卡/千克进行适当的提高，以适应CFB机组大型化的要求。”

超低排放优先考虑炉内措施

“在制定降低循环流化床锅炉烟气污染物排放设计方案时，首先应最大程度提升炉内污染物脱除效率，降低二级脱除工艺设施的设计规模，以减少烟气污染物脱除运行成本费用和设备投资费用。其次应尽量避免炉内耦合脱硫脱硝相互产生的不利影响，最大限度的提高耦合脱除效率。”神华国能（神东电力）集团公司技术研究院王志璋在上述会议上谈道。

目前绝大部分循环流化床锅炉需要配置炉外脱硫、脱硝设备才能实现超低排放。可供循环流化床锅炉实现超低排放的设备和方法很多，建设成本差距也很大。

“国内对循环流化床锅炉烟气治理的技术路线尤其是超低排放的技术路线正在探索过程中，各种技术对我国煤种的长期适用性还有待观察。”中国电力工程顾问集团公司副总工程师龙辉表示。

“循环流化床燃烧方式实现超低排放的技术路线与燃用煤种有重要的关系。一般而言，仅采用循环流化床燃烧方式或者添加简易的脱硫脱硝装置即能实现超低排放，但对于那种很高折算硫分的煤种，可以考虑在尾部添加湿法脱硫。”神华集团循环流化床技术研发中心陶世健在上述会议上谈道。

据相关资料统计分析可知，同样是30万千瓦循环流化床锅炉实现脱硫脱硝排放指标低于200毫克/立方米，如采用炉内一体化耦合脱硫脱硝，所产生的运行费用大约为1.2~1.4分/千瓦时，而采用炉外烟气脱硫，运行费用大约为2~2.2分/千瓦时，仅此一项前者可带来的运行成本节约每年可达2000多万元，同时增加炉外脱硫脱硝设施的直接费用更是高达8000多万元。

相关工程实践表明，循环流化床锅炉仅采用循环流化床燃烧方式+SNCR+尾部喷水活化的组合方式即能实现超低排放标准，且成本较低。为此，陶世健表示：“研发循环流化床技术达到不需采取任何炉外措施即能实现超低排放，这是我们努力的目标。”

　　勇于破解安全性能难题

“当前我国循环流化床发电技术的发展仍然面临着许多挑战。除了环保要求外，循环流化床锅炉浇注料内受热面在防磨防爆中难以做到全面检查，隐蔽缺陷难以发现，近两年，我公司共发生6次浇注料内受热面爆管事件。”陈英在上述会议上分析道。

陈英所在的神华国能（神东电力）公司是神华集团全资子公司，其中循环流化床电厂11座，机组24台，总装机容量533.4万千瓦时，是目前全球最大的资源综合利用、循环流化床锅炉发电企业之一。

“目前，循环流化床锅炉较常规煤粉炉在可靠性上还有一定的差距，虽然个别的循环流化床锅炉已经能够做到300天以上的较长周期运行，但大部分循环流化床锅炉只能做到150天左右的周期运行，有的机组运行周期更短。”大唐武安发电有限公司韩丁在上述会议上讲道。

相关学者认为，循环流化床锅炉运行的经济性和可用率在一定程度上取决于其耐磨损程度和最佳结构形式。武汉理工大学教授张强多年开展循环流化床防磨技术方案设计与研究。在张强看来，采用主动防磨技术更有利于循环流化床安全长效运行目标的实现。“灰渣特性分析对循环流化床防磨技术具有明显指导作用，通过改善灰渣矿物比例可以减缓循环流化床锅炉磨损。”张强向《中国电力报》记者分析道。

保证锅炉的正常运行，是循环流化床发电技术各项性能得以充分发挥的前提条件。“避免炉膛超温运行是关键，温度控制的住，脱硫脱硝就没问题。”清华大学热能工程系教授杨海瑞建议。