流化床燃烧技术改造电站锅炉

摘 要 用流化床燃烧技术改造电站燃煤、燃油和燃气锅炉和 增容是目前国际上流化床燃烧技术应用发展的方向之一，受到世界上主要发达国家的重视。本文较为详细地介绍了美国、法国、日本、波兰、乌克兰等国利用流化床燃烧技术改造现有电站锅炉的十大示范工程。另外，对FW和B＆W锅炉公司煤粉锅炉改循环床锅炉炉型作了简要介绍。最后介绍了流化床燃烧技术改造旧锅炉在我国的应用前景。

关键词 流化床 改造 电站锅炉

1 前言

流化床燃烧技术改造煤粉锅炉和其他锅炉成为发展流化床锅炉之源。原因是许多电厂煤粉锅炉己超龄或快超龄，而汽轮发电机组及其辅助系统和设备经整修还能运行25～30年。用流化床燃烧技术将煤粉锅炉改成流化床锅炉能使电厂延长服役25～30年，而投资成本只有新建电厂的40％～60％，经济上是很有吸引力和竞争力的。第二个原因是这些煤粉锅炉均没有配烟气脱硫设备，SO2排放严重超标。若加装烟气脱硫设备造价高，又无安装空间，用流化床燃烧技术将其改成流化床锅炉能较好地解决SO2污染大气的问题。第三个原因是煤粉锅炉对煤种适用性差，不能烧劣质煤，经济效益不好。对国外煤粉锅炉改流化床锅炉，还有一个原因即旧煤粉锅炉均没有装烟气脱硝设备，NOX的排放严重超标。若加装烟气脱硝设备无论从技术上还是经济上都是不可取的，改流化床锅炉从根本上解决了NOX对大气污染问题。随着对环境标准要求的提高，对旧煤粉锅炉的命运要么关闭、提 前退役，要么用流化床燃烧技术改造成流化床锅炉，并与电厂增容（如有需要）和延长服役期结合起来。

美国、法国、日本开发流化床锅炉从改造旧电站锅炉入手，大大加速了流化床锅炉的发展。波兰和乌克兰为了使电站锅炉能烧本国劣质煤和减少燃煤发电对大气带来的严重污染，分别与Foster Whee1er和B＆W锅炉公司合作正在对旧电站煤粉锅炉进行改造。己完成的改造工程证明，用流化床燃烧技术改造电站旧煤粉锅炉有巨大的社会效益和经济效益。我国能源结构中以煤为主，锅炉燃烧效率不高、燃煤带来的污染十分严重，其情况与波兰、乌克兰十分相似。我国目前电力短缺，资金也缺乏，因此学习国外经验，用流化床燃烧技术改造电厂旧煤粉锅炉更有重大的经济效益、环境效益和社会效益。

2 美国电站锅炉改流化床锅炉示范工程

2.1 TVA(田纳西河流流域委员会）16万kW鼓泡流化床锅炉改造示范工程

TVA是美国最大的煤用户之一，有1760万kW的火电装机容量。Shawnee电厂有10台同型号的煤粉锅炉，是TVA的一个大厂。美国能源部将该厂10号煤粉锅炉改成鼓泡流化床锅炉列为示范 工程。

该工程的主要目的：

a 证实鼓泡流化床电站锅炉运行可靠性、投资成本及运行经济性；
b 作为超龄煤粉锅炉改流化床锅炉的示范工程，为美国总容量为2000万kW超龄煤粉锅炉改造作出样板；
c 证实对煤种的适应性；

d 证实大型鼓泡流化床锅炉烧高硫煤的环保性能。

锅炉主要参数：

蒸发量，500t/h；蒸汽压力，12.7MPa；蒸汽温度，539℃；再热蒸汽流量408t/h；再热蒸汽压力，3.3MPa；再热蒸汽温度，539℃。

改造后的锅炉本体由床、悬浮段和对流段三部分组成。床内布置有 蒸发受热面和部分过热器受热面，悬浮段布置有水冷壁受热面，对流段布置有过热器、再热器和省煤器受热面。床的截面积为233m2，由12个分床组成。每个分床有它的给煤点、加石灰石点和排渣气。一 个给煤点管1.67m2床面积。一个排渣点管6.69m2床面积。一个加石灰石点管1.93m2 床面积。悬浮段面积为82.5m2，高为9m。悬浮段上部为对流段，烟气流速为15m/s。布风板之上锅炉高度为31.2m。
省煤器之后水平烟道上装有多管式旋风子分离器，收集飞灰送入床内循环燃烧。不投飞灰循 环燃烧时，锅炉燃烧效率为90%。投飞灰循环燃烧、飞灰循环倍率2.5时，锅炉燃烧效率达97％，锅炉效率为88.4％。

当Ca/S=2.3、飞灰循环倍率为2.5时，锅炉炉内脱硫效率达90％。

煤的尺寸：0～12.7mm；石灰石尺寸：0～6.35mm。

采用分床压火办法，锅炉负荷可降至37．5％，负荷变化速率可达3.9MW／min。

烟气排放性能：SO2=43.2～302.7g/GJ,NOX=86.5～151.3g/GJ。

电厂原有的汽轮发电机组、凝汽器、给水加热器、水处理系统及设备、锅炉给水泵、凝结水泵、主变压器、循环水泵、引风机、布袋除尘器、烟囱和煤场被利用。新增加的带飞灰循 环燃烧的鼓泡床锅炉、再生式空气预热器、多管旋风子分离器、鼓风机、灰渣处理系统及设 备、紧急锅炉给水泵、锅炉控制系统和锅炉自用变压器。由于上述系统及设备被大修和利用 ，改造电厂的每千瓦投资为14000美元，大约为新建电厂的60%左右。该锅炉改造获得了成功 ，在电网中一直担任主力机组在运行。

2.2 黑狗电站2号10万kW煤粉锅炉改造为鼓泡流化床锅炉示范工程

黑狗电站属北美电力公司（NSP)，位于明尼苏达州的Minneapolis城南15英里的地方。该电 站有电功率为8万、10万、12万和18.5万kW的机组4台。示范工程是将电功率为10万kW的2号煤粉锅炉改为带飞灰循环燃烧的鼓泡流化床锅炉改造后的三维锅炉，示意图如图1所示。

2.2.1 2号煤粉锅炉改流化床锅炉的目的

2.2.1.1 为超龄煤粉锅炉的改造提供经验

北美电力公司有46个电站，其中39%为燃煤电站。美国在1945年到1965年安装了总容量为2000万kW的200多台煤粉锅炉，这些锅炉将达到30年 服役期而面临退役。为了延长这些锅炉的使用寿命，使电厂再服役25年，故将黑狗电站2号 煤粉锅炉改成带飞灰循环燃烧的鼓泡床锅炉，为今后200多台煤粉锅炉的改造提供样板。