超（超）临界循环流化床锅炉技术的发展

北极星环保网讯:中国多煤少油少气的资源禀赋，决定了煤炭在中国能源结构中的支柱地位。根据国务院颁布的《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》，2020年煤炭在一次能源中的消费比例仍将超过60%。而煤炭大规模燃烧利用，会产生有害气体、粉尘和灰渣等污染物，对环境造成不利影响。

因此，在环境问题日趋严重的今天，煤炭高效清洁利用愈发受到关注。循环流化床锅炉燃烧技术兴起于20世纪六七十年代，是目前商用性最好的清洁煤燃烧技术。其具有煤种适应性广，负荷调节能力强，污染物排放低等众多优点，在近些年得到迅猛发展。据不完全统计，中国在建或已投运循环流化床锅炉机组超过4000台，累计装机容量超过1亿kW。目前，100~200MW等级以上高压或超高压循环流化床锅炉超过300台，300MW等级亚临界机组近100台。

随着全球范围内节能减排的压力日趋增强，中国淘汰落后产能，推进煤电机组综合节能改造的步伐也日益加快。相比于煤粉炉而言，循环流化床锅炉在环保性能等方面具有明显优越性，但在供电效率方面却仍显不足。因此，发展超（超）临界参数的循环流化床燃烧技术是循环流化床锅炉发展的必由之路。

在超（超）临界煤粉炉中，燃料的热量释放通常集中在燃烧器附近，炉膛上下热负荷分布不均，且热流密度最大的位置工质温度也较高，不利于水冷壁金属的冷却和温度控制。而循环流化床锅炉炉膛中烟气侧的温度和热负荷整体较低，热流密度在炉膛下部最大，沿炉膛高度逐渐减小，恰好与工质温度的变化趋势相反，有利于水冷壁部件的冷却和温度控制。

此外，由于快速流态化的基本特点，循环流化床炉内温度非常均匀，热负荷分布要比煤粉炉均匀很多。同时可以保持低温燃烧，烟气侧温度普遍低于绝大多数煤种的灰熔点，不会引起受热面表面沾污，尤其是大量的循环物料，能够保持受热面表面的清洁，保证了水冷壁的吸热效果。因此，采用循环流化床燃烧技术产生超临界甚至超超临界蒸汽更具优势。

20世纪末期，国内外锅炉的研究机构和制造厂商几乎同步开始了超临界循环流化床锅炉的研发。经过20年的发展，国内外均投运了超临界循环流化床锅炉，现阶段正进行超超临界循环流化床锅炉的设计和建造。本文将对比分析国内外超（超）临界循环流化床锅炉的最新进展，为今后科学研究和工程应用提供借鉴。

1超临界循环流化床锅炉技术的发展

1.1国外超临界循环流化床锅炉的发展

20世纪90年代，国外锅炉制造商开始投入大量精力研发超临界循环流化床锅炉，美国FosterWheeler（FW）公司，ABB-CE公司，法国Stein公司，Alstom公司都提出了各自的超临界循环流化床锅炉设计方案。其中最为突出的FW公司，不仅提出了多个不同容量的超临界循环流化床锅炉设计方案，还成功建设了世界上第一台超临界循环流化床锅炉。

2009年3月，由FW公司设计建造的波兰Lagisza电厂460MW超临界循环流化床锅炉第一次达到满负荷，经过不断的完善和改进，于当年6月投入商业运行，是世界上第一台超临界循环流化床锅炉。锅炉炉膛横截面为27.6m×10.6m，从布风板至顶棚的净高度为48.0m。

Lagisza电厂460MW锅炉采用西门子公司低质量流率的本生垂直管直流锅炉技术，在工质吸热状态下，流体静压头大于摩擦阻力增加，使整体流通阻力压降减小，有利于节约给水泵功耗和电厂辅机功耗。炉膛两侧各布置有4个紧凑式汽冷方形分离器，下部连接一体化返料换热器（INTREX）。锅炉在35%~100%负荷范围内线性滑压，其中亚临界至超临界的转折点大约在75%负荷。

该460MW超临界锅炉设计中充分吸收了波兰Turow的4、5、6号炉的经验和FW公司已有技术，8个INTREX分别布置有4个末级过热器和4个末级再热器，分离器和INTREX均采用膜式壁，与炉膛连成一体紧凑布置，工质从给水泵送入INTREX的水冷壁，之后进入炉膛四周水冷壁底部，向上流动汇合到炉膛顶部的出口联箱。炉膛底部采用光滑管，中部和顶部采用本生垂直管（优化内螺纹管）。图1为其三维模型。

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