国外大型循环流化床锅炉技术特点对比分析

国外大型循环流化床锅炉技术特点对比分析

郭传钢

广东省电力设计研究院有限公司510663

摘要：循环流化床燃烧技术是国际80年代在锅炉上得到成功应用的清洁煤燃烧技术。近年来，以Alstom（法国）和Fosterwheeler为代表的国外主机厂在大容量、高参数的循环流化床锅炉技术发展和应用方便有了较大突破和改善。

关键词：大型；循环流化床锅炉；技术特点

本文选择了Alstom和Fosterwheeler的大型循环流化床各自设计特点进行对比分析，找出二者之间的差异和各自优缺点，包括在安装、调试过程中优缺点。

1、布风板结构特点

Alstom技术流派是以德国LUGRI为基础，整合了STEIN和CE的技术，在高参数机组中，锅炉主要采用单炉膛，双床面结构，下部均为两部分，按倒置“Y”形布置。

Fosterwheeler整合了芬兰奥斯龙的CFB锅炉技术，仍然坚持采用单床面结构，通过大动量的二次风喷嘴来保证炉膛中心燃烧空气的补充。

两种结构在安全和经济方面均各有优劣势。在国内的流化床机组中，早期引进的ALSTOM项目均为双床面结构，三大锅炉厂初期推出的流化床产品也均为双床面，但是国内双布风板项目运行中出现了较为严重的翻床事故，因此目前三大锅炉厂均已修改为类似FW（fosterwheeler）的单床面结构。两个技术特点在安全和经济上的比较如下表1

2、过热及再热受热面布置

Alstom共设置了6台外置床换热器，分别布置了中温过热器及高温再热器，外置床的设置可以减少炉内受热面的布置，有效降低锅炉高度从而降低锅炉造价，外置床还具备调节再热器温度及床温的作用，通过调整循环灰中进入炉膛及外置床的比例，可以有效的控制床温及再热汽温。

FW则是通过增加炉膛高度和体积来保证所有受热面均布置在炉膛内部，在大型机组中，受热面布置受限，在分离器下部设置了循环式外置换热器来布置末级过热器及再热器，换热器与炉膛底部密相区连通，可以通过调节流化速度来调节蒸汽温度。

3、蒸发受热面布置

随着机组容量逐渐增大，炉内水冷壁受热面布置相应需要加大，原有机组的炉膛高度难以满足蒸发受热面的布置面积要求。

Alstom采用了在炉膛中部位于双炉膛上方区域布置水冷壁受热面的解决方式，相比小容量机组，可以不同过多增加炉膛高度，降低锅炉造价。该设计为首次设计，目前还没有该布置的运行经验。该方案可以解决以往π型锅炉过热器无法完全放水的缺陷，同时其在炉炉膛中央布置中的防磨以及换热等特性有待在实际工程中来检验。

FW公司在波兰Lagisza项目中为补充炉内水冷壁布置面积不足，在炉膛内部从前向后布置了三个十字形蒸发屏，由布风板一直延升到炉顶。

4、旋风分离器布置

ALSTOM共设置了6台汽冷式旋风分离器，对称布置在锅炉两侧。其600MW超临界CFB概念设计采用8台分离器，但目前还没有订货业绩。

FW公司共设置了8台汽冷式旋风分离器，分别布置在炉前及炉后区域。

两者均为对称布置，均抛弃了之前的绝热式分离器技术，采用了汽冷式，Alstom冷却介质为汽水分离器出口的过热蒸汽，FW冷却介质为炉膛顶部布置的过热器出口的过热蒸汽。采用汽冷式旋风分离器主要有以下优点：

（1）可以有效提高过热受热面的布置面积，有利于流化床机组大型化的布置；

（2）吸收分离器内未燃尽的燃料，可有效防止结焦，避免燃料在分离器内二次燃烧；

（3）由于有了冷却介质，因此内部敷设的浇注料的厚度大大降低，运行中的蓄热及内外表面温差较小，锅炉启停机变负荷速度不受分离器升温速度的限制，可大大提供锅炉的升降温速率及负荷调节能力；

（4）减少分离器外表面的温度，降低表面散热损失，提高锅炉效率；

（5）采用膜式壁的汽冷式分离器可采用与水冷壁同样的吊挂结构，能够同炉膛保证相同的膨胀方向，减少炉膛出口与分离器入口的膨胀差，从而避免分离器入口烟道积灰磨损；

（6）采用薄型耐火材料，大大减少了材料用量，减轻施工和维护工作量；

另外分离器的对称布置在保证烟气分配特性方面相比早期流化床机组的非对称布置均应更有优势。

5、空预器

Alstom采用了两台四分仓的回转式空预器，布置在炉后；FW采用两台三分仓的空预器。

相比三分仓空预器，四分仓空预器可以保证较低的漏风率，尤其是对于流化床机组，一二次风压均较高，采用四分仓空预器可以阻止一次风直接向烟气侧漏风，可有效减少漏风率，降低三大风机的电耗。

6、安装、调试方面对比分析

ALSTOM锅炉的布置主要技术特点为外置双床面结构，对于此布置结构，从施工、调试的角度分析有如下优缺点：

优点

外置床布置，可以有利于降低锅炉安装高度，便于安装；

缺点

双床面结构是在床上布置了双布风板，两侧同时进风，运行中需要维持两侧床压平衡，不能有太大偏差，如果偏差超过20KPa就会发生“翻床”事故。

FW锅炉与ALSTOM锅炉的结构特点主要区别在于其采用的是内置单床面结构，相比外置双床面结构，从施工、调试角度看，有如下优缺点：

优点

单床面结构运行稳定、安全性高，运行操作简单，有利于调试顺利开展；

缺点

内置布置，导致锅炉炉膛高度增加，因此对吊装机械能力要求相比外置床布置较高。安装难度相对有所增加。

结论

综上所述，Alstom与FW关于循环流化床锅炉技术的对比各有优缺点，但FW已有大型（460MW）CFB锅炉投产业绩，并且运行参数良好、可靠，Alstom在350MW以下有投产业绩，在此之上的CFB锅炉目前还停留在概念设计阶段。