大型環保型循環流化床鍋爐潔凈煤燃燒技術創*
國網新源公司所屬的大型環保型發電示范項目———四川白馬300mwcfb（循環流化床）鍋爐示范電站工程技術研究項目，在今年決出的2007年度中國電力科學技術獎評比中，榮獲一等獎。該項目為國家重點鼓勵建設的大型環保型發電示范項目，是根據國務院批準的《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展綱要》要求，采取“引進*，多家消化吸收，國內三大鍋爐廠、五大設計院共享技術”的形式，從而使我國大型循環流化床鍋爐潔凈煤燃燒技術跨入了*行列。
技術引進
上世紀80年代，美、法、日等國開始逐步研發煤清潔燃燒發電技術。cfb（循環流化床）發電技術是煤清潔燃燒發電技術的一種，它是在循環流化床鍋爐內燃用顆粒煤，并在低溫燃燒狀況下向爐內加入適量石灰石實現脫硫、脫硝的潔凈煤發電技術。其發電效率與同容量、同參數常規燃煤發電機組基本相同，是目前上*的商業化程度的潔凈煤發電技術。循環流化床潔凈煤燃燒技術具有三大優點：燃料適應性廣，有利于電網的安全穩定運行；負荷調節性能好，負荷調節幅度大；環保指標優越。cfb鍋爐潔凈煤燃燒技術，為處理高硫煤和劣質煤及滿足嚴格的大氣排放標準帶來了美好前景。
采用潔凈煤發電技術，特別是燃料適應性廣的cfb發電技術，可以充分利用我國豐富的高硫低質煤及煤矸石、洗中煤資源，集中治理污染，達到保護環境的目的。
當時由于國內只能設計制造100mw等級的循環流化床鍋爐，而汽輪機、發電機的設計制造技術已有成熟的300mw、600mw，循環流化床鍋爐技術的發展與汽輪機、發電機的發展不配套，經原國家計委和國家電力公司有關部門的領導、專家調查論證，原國家計委zui終決定以技貿結合方式引進一臺300mwcfb鍋爐及其設計制造技術與系統設計技術，并通過示范工程的建設對引進技術消化吸收創新，形成我國大型cfb鍋爐生產能力，并逐步形成我國潔凈煤發電技術的自主研發能力。在高硫煤產區的四川，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、東方三大鍋爐廠為引進制造技術的企業。電力規劃總院及所屬八大設計院為引進系統設計技術企業。原國家計委批復此工程時明確提出了“技術引進、消化吸收、開發擁有自主知識產權的600mw等級循環流化床鍋爐”的目標。
消化吸收
技術工程立項后，1997年3月發布合作征詢書，經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設計技術合同生效，2003年5月15日，白馬示范工程正式開工建設。
該工程2006年4月17日完成168小時滿負荷試運行，實現了當年投產當年盈利。在鍋爐技術引進及安裝調試生產運行過程中，國網新源技術部門、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zui大連續出力1031.6t/h（合同保證值≥1025t/h）；鍋爐zui低不投油穩燃負荷34.39%bmcr（合同保證值35±5%bmcr）等。充分體現了該項目的節能、環保和調峰性能。
去年7月2~4日，由國家環保總局組織國家環境檢測總站對該項目實施了環境檢測，環保指標全部優于國家有關環保標準。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國家有關規定，污染物排放總量均滿足總量控制要求。
同年7月27日，中國電機工程學會在四川內江召開了“我國首座300mwcfb鍋爐工程技術研究與示范”科技成果評審會，專家委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、潔凈利用劣質燃料發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建設，達到了合同要求和環保要求，實現了工程目標。特別是在燃用無煙煤和劣質煤技術方面達到了世界水平。
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電技術的自主研發能力。在此基礎上，全國已有國產化大型循環流化床鍋爐機組相繼投運。目前，國產化300mwcfb鍋爐已訂貨27臺，并已有開遠、秦皇島等國產300mw循環流化床鍋爐機組接連投運發電。這些工程避免了設計、制造、安裝、調試等方面的風險，使后續工程都能順利地投入商業運行。
創新成果
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：*在系統設計方面，一是創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。二是創造性地運用疊代優化法，極大地降低了工程造價，節約了廠區占地面積。三是優化配套輔機選型。
第二在鍋爐制造方面，一是國內實施了受熱面整爐排料等方法，解決了各部件制造難點。二是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，并根據我國國情修正了alstom設計導則。
第三，在鍋爐安裝方面，創新了不連續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*了我國電站鍋爐噴涂施工技術的空白。
第四，在調試技術方面：一是烘爐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，優化了烘爐機布置，烘爐效果。二是外置床調節采用錐形閥開度指令疊加可調時間寬度脈沖信號。三是控制系統利用matlab控制仿真結果，創新改進狀態觀測器的系數修正。
第五，在運行技術及設備改造方面：一是優化了一二次風配比、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，大幅節約燃油。二是創新優化了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。三是優化了ccs并將alstom公司進口的三分倉風水聯合翻墻式冷渣器改造成了國產滾筒式冷渣機，使鍋爐適應了煤質大幅變化的要求。四是優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。六是創造性地將美國金斯伯利公司生產的空預器主推力軸瓦由無油楔改造為有油楔推力軸瓦，為后續項目空預器國產化提供了成功先例。
該項目自2006年4月17日正式投入商業運行以來，目前機組運行穩定，各項經濟運行指標及環保排放指標均能達到設計值，環保效應十分顯著。經實際運行證明，通過爐內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定值，創造了較高的社會效益及環保效益。
經過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研發和示范工程建設培養了專業人才。
在引進300mwcfb鍋爐的基礎上，為進一步提高機組容量、提高機組的經濟性，更好地利用我國劣質煤等資源，解決電力發展和環境保護問題，發展超臨界，甚至超超臨界600mwcfb鍋爐意義重大。國網新源已成立600mwcfb鍋爐機組籌備處，充分利用技術優勢和人才優勢，全力以赴推進600mw循環流化床鍋爐的自主研發工作。
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技術引進
上世紀80年代，美、法、日等國開始逐步研發煤清潔燃燒發電技術。cfb（循環流化床）發電技術是煤清潔燃燒發電技術的一種，它是在循環流化床鍋爐內燃用顆粒煤，并在低溫燃燒狀況下向爐內加入適量石灰石實現脫硫、脫硝的潔凈煤發電技術。其發電效率與同容量、同參數常規燃煤發電機組基本相同，是目前上*的商業化程度的潔凈煤發電技術。循環流化床潔凈煤燃燒技術具有三大優點：燃料適應性廣，有利于電網的安全穩定運行；負荷調節性能好，負荷調節幅度大；環保指標優越。cfb鍋爐潔凈煤燃燒技術，為處理高硫煤和劣質煤及滿足嚴格的大氣排放標準帶來了美好前景。
采用潔凈煤發電技術，特別是燃料適應性廣的cfb發電技術，可以充分利用我國豐富的高硫低質煤及煤矸石、洗中煤資源，集中治理污染，達到保護環境的目的。
當時由于國內只能設計制造100mw等級的循環流化床鍋爐，而汽輪機、發電機的設計制造技術已有成熟的300mw、600mw，循環流化床鍋爐技術的發展與汽輪機、發電機的發展不配套，經原國家計委和國家電力公司有關部門的領導、專家調查論證，原國家計委zui終決定以技貿結合方式引進一臺300mwcfb鍋爐及其設計制造技術與系統設計技術，并通過示范工程的建設對引進技術消化吸收創新，形成我國大型cfb鍋爐生產能力，并逐步形成我國潔凈煤發電技術的自主研發能力。在高硫煤產區的四川，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、東方三大鍋爐廠為引進制造技術的企業。電力規劃總院及所屬八大設計院為引進系統設計技術企業。原國家計委批復此工程時明確提出了“技術引進、消化吸收、開發擁有自主知識產權的600mw等級循環流化床鍋爐”的目標。
消化吸收
技術工程立項后，1997年3月發布合作征詢書，經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設計技術合同生效，2003年5月15日，白馬示范工程正式開工建設。
該工程2006年4月17日完成168小時滿負荷試運行，實現了當年投產當年盈利。在鍋爐技術引進及安裝調試生產運行過程中，國網新源技術部門、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zui大連續出力1031.6t/h（合同保證值≥1025t/h）；鍋爐zui低不投油穩燃負荷34.39%bmcr（合同保證值35±5%bmcr）等。充分體現了該項目的節能、環保和調峰性能。
去年7月2~4日，由國家環保總局組織國家環境檢測總站對該項目實施了環境檢測，環保指標全部優于國家有關環保標準。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國家有關規定，污染物排放總量均滿足總量控制要求。
同年7月27日，中國電機工程學會在四川內江召開了“我國首座300mwcfb鍋爐工程技術研究與示范”科技成果評審會，專家委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、潔凈利用劣質燃料發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建設，達到了合同要求和環保要求，實現了工程目標。特別是在燃用無煙煤和劣質煤技術方面達到了世界水平。
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電技術的自主研發能力。在此基礎上，全國已有國產化大型循環流化床鍋爐機組相繼投運。目前，國產化300mwcfb鍋爐已訂貨27臺，并已有開遠、秦皇島等國產300mw循環流化床鍋爐機組接連投運發電。這些工程避免了設計、制造、安裝、調試等方面的風險，使后續工程都能順利地投入商業運行。
創新成果
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：*在系統設計方面，一是創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。二是創造性地運用疊代優化法，極大地降低了工程造價，節約了廠區占地面積。三是優化配套輔機選型。
第二在鍋爐制造方面，一是國內實施了受熱面整爐排料等方法，解決了各部件制造難點。二是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，并根據我國國情修正了alstom設計導則。
第三，在鍋爐安裝方面，創新了不連續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*了我國電站鍋爐噴涂施工技術的空白。
第四，在調試技術方面：一是烘爐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，優化了烘爐機布置，烘爐效果。二是外置床調節采用錐形閥開度指令疊加可調時間寬度脈沖信號。三是控制系統利用matlab控制仿真結果，創新改進狀態觀測器的系數修正。
第五，在運行技術及設備改造方面：一是優化了一二次風配比、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，大幅節約燃油。二是創新優化了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。三是優化了ccs并將alstom公司進口的三分倉風水聯合翻墻式冷渣器改造成了國產滾筒式冷渣機，使鍋爐適應了煤質大幅變化的要求。四是優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。六是創造性地將美國金斯伯利公司生產的空預器主推力軸瓦由無油楔改造為有油楔推力軸瓦，為后續項目空預器國產化提供了成功先例。
該項目自2006年4月17日正式投入商業運行以來，目前機組運行穩定，各項經濟運行指標及環保排放指標均能達到設計值，環保效應十分顯著。經實際運行證明，通過爐內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定值，創造了較高的社會效益及環保效益。
經過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研發和示范工程建設培養了專業人才。
在引進300mwcfb鍋爐的基礎上，為進一步提高機組容量、提高機組的經濟性，更好地利用我國劣質煤等資源，解決電力發展和環境保護問題，發展超臨界，甚至超超臨界600mwcfb鍋爐意義重大。國網新源已成立600mwcfb鍋爐機組籌備處，充分利用技術優勢和人才優勢，全力以赴推進600mw循環流化床鍋爐的自主研發工作。
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