锅炉技术

项目燃用越南本地无烟煤，具有挥发分低、着火难、稳燃难、燃尽难等特点；W火焰锅炉存在因水冷壁壁温偏差过大而导致的鳍片拉裂甚至爆管风险。项目针对无烟煤“三难”特点选用W火焰锅炉技术，并在基本设计阶段将亚临界优化为超临界，开展多项专题优化，比如气泡雾化油枪，针对无烟煤的煤仓旋转清堵技术，电除尘器配用高频电源降低厂用电并提高除尘效率等，都是首次在越南得到应用。项目以境外BOT电厂开发建设运营为载体，充分发挥股东方集团公司优势，完成国际能源产业价值链资源整合，理论结合实际应用先进管理工具和技术、设计理念、施工安装及调试技术等完成项目建设并转入运营。 项目完整的开发、建设和初期运营管理经验，打通了越南BOT燃煤电厂整个产业价值链，对于今后境外大型BOT燃煤电厂项目开发、建设和运营，无论是从技术层面，还是从管理层面，都具有很强的复制推广应用价值。在深入调研国内同类型机组的基础上，率先在越南成功应用很多先进技术，提高了机组可靠性，创举性一次成功完成双机168小时可靠性试运行，2019年机组年利用小时数达7390小时，上网电量达83.65亿kWh。项目“先进、可靠、绿色”示范性电厂已成为镶嵌在“一带一路”上的电力项目“丝路明珠”，也体现了中越两国人民的友谊和两国政府的务实合作，对于进一步推动两国经贸合作和文化交流，构建人类命运共同体具有积极意义。

本项目属于电力行业标准制订与应用，结合国家能源局能源行业标准制（修）订计划、北京市技术标准制（修）订计划、中关村技术创新能力建设计划等项目，编制了《循环流化床锅炉技术标准体系表》及 38 项标准的编制计划。截至 2017 年底，已颁布实施 8 项关键行业标准、报批审核 8项关键行业标准，通过系列标准的制（修）订引领了中国循环流化床锅炉技术的创新发展。 我国是煤炭生产和消费的大国，每年煤炭生产和洗选过程产生的煤矸石、煤泥和洗中煤等低热值燃料超过 10 亿吨，循环流化床（Circulating Fluidized Bed，CFB）锅炉能够清洁燃用煤粉炉不能燃烧的煤矸石、煤泥等劣质燃料，因此在我国得到了快速发展。循环流化床锅炉涉及气固两相的流动、燃烧、传质传热，各设计要素之间既互相关联又彼此影响，与常规煤粉锅相比，其在设计、安装、运行、维护管理等诸多方面存在着显著差异。在本项目相关工作开展前，循环流化床锅炉技术领域仅有《循环流化床锅炉性能试验规程》、《循环流化床锅炉启动调试导则》等少数标准，许多循环流化床发电企业被迫参照煤粉锅炉技术标准开展设备选型、运行管理、检修维护等工作。由于技术标准的欠缺，这一时期国内在役的循环流化床锅炉普遍存在磨损严重、运行周期短。全国电力行业 CFB 机组技术交流服务协作网调研结果显示，当时机组的年均非停次数高达 5.63 次/台年，远高于煤粉锅炉的 0.89 次/台年，最长连续运行天数仅为 154 天。 由于循环流化床锅炉对于低热值燃料资源综合利用，减轻矿区生态环境污染具有十分重要的意义，其存在的问题已经极大的影响到了循环流化床锅炉技术在中国的声誉。在这一背景下，项目完成单位提出了构建中国循环流化床锅炉技术标准体系的理念，希望发挥标准在科研、制造、应用三者之间的桥梁作用。2011 年起，全国电力行业 CFB 机组技术交流服务协作网集合国内设计、制造、使用、安装、调试等领域专家，以中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司为主体，着手制定了《循环流化床锅炉技术标准体系表》及相关标准，开展专项研究，做好顶层设计。项目完成的关键标准和相关成果已在国内外循环流化床锅炉技术领域推广应用，提高了循环流化床锅炉运行的经济性、环保性和可靠性，推进了循环流化床锅炉技术创新发展，具有显著的经济效益和社会效益。2018年 6 月经中国电力企业联合会在京鉴定，“循环流化床锅炉技术标准体系研究及关键标准编制与应用”科技成果填补了国内空白，达到了国际先进水平。

为进一步挖掘锅炉制粉系统性能，提升锅炉热效率和降低机组能耗，京能电力股份有限公司与源深节能技术有限责任公司在 2015 年 8 月成立锅炉技术小组，并联合清华大学，在内蒙古岱海发电有限责任公司（下称岱海电厂）、宁夏宁东发电有限责任公司（下称宁东电厂）、内蒙古京能康巴什热电有限责任公司（康巴什热电）、山西漳山发电有限责任公司（漳山发电）开展了相关研究，以岱海电厂 2、3 号机组，宁东电厂 1、2 号机组，漳山发电 3 号机组，康巴什热电 1 号机组为示范，开展锅炉制粉系统温度优化的研究工作。 本项目成果申报电力科技创新奖，属于技术类。通过清华大学热重和红外联用试验分析与TDLAS 在线测量设备，对岱海与宁东电厂入炉煤样在空气气氛下煤质的 CO 析出特性进行试验研究，得到了 CO 析出速率与温度的对应关系；通过对中速磨煤机煤颗粒换热方式的研究，得到了煤粉颗粒与热一次风接触后的风粉混合温度历程和最终煤粉颗粒平衡温度，同时对比了风粉初始温度、风煤比、煤颗粒水份等初始条件不同对最终平衡温度的影响。根据对 CO 析出速率与温度对应关系进行研究结果，研制了磨煤机 CO 在线监测仪表，不仅能够实时在线监测磨煤机出口烟粉温度升高时的 CO 浓度变化，而且可为磨煤机运行参数优化提供实时运行数据，同时可对磨煤机运行过程中煤粉堆积缓慢氧化等异常工况造成的磨煤机着火或爆炸危险情况进行预警。 通过在岱海电厂 2、3 号机组、宁东电厂 1、2 号机组进行磨煤机温度提升试验，实际测量了磨煤机各工况下的 CO 析出规律，得到的试验数据与理论研究计算结果吻合，证明在提高磨煤机出口风粉温度后可保证安全稳定运行。本项目取得 2 项发明专利（还有一项发明专利已申请公布）和 2 项实用新型专利，论文 8 篇。

我国“碳达峰、碳中和”目标的提出对各行业都提出了更高的要求，面对超过10亿千瓦的燃煤火电机组，无论是通过节能降耗等手段减少机组的碳排放，还是对机组碳排放进行准确计量，都需要建立完善科学的性能试验标准体系。我国原有的电站锅炉性能试验标准发布面向对象主要是系统简单的小机组，针对当前系统复杂的机组，在电站锅炉效率定义和计算方法、锅炉热平衡边界等方面已不能满足我国电站锅炉技术和节能指标体系发展的要求。而对于锅炉性能影响很大的空气预热器还没有专门的性能试验标准，导致近年来很多火电机组的性能试验还要参考美国ASME的标准。美国ASME标准虽建立了相对完善的体系，但是试验方法复杂，而且基于高位发热量的理论体系与实际工作条件不符。针对原有电站锅炉和空气预热器性能试验标准在应用中存在的问题，项目历时10年对其性能试验的标准化工作开展了研究和应用，主要创新工作如下：改进了ASME有关电站锅炉效率的定义和计算方法，提出了以燃料效率作为考核标准和以燃料低位发热量作为输入热量的锅炉效率定义和计算方法，提出了针对复杂热力系统的锅炉热平衡边界确定方法和锅炉效率计算方法；提出了空气预热器漏风率、阻力、热容比、烟气侧效率和空气侧效率的测量、计算和修正方法，改进了ASME三分仓空气预热器性能修正计算方法，提出了不依赖厂家数据的传热条件改变时烟气温度和空气预热器漏风率修正计算方法。统一了循环流化床锅炉和煤粉锅炉性能试验的规程体系，提出了简化修正的循环流化床脱硫效率计算方法、采用运行测量装置测量的燃料量确定方法。项目编制1项国家标准《电站锅炉性能试验规程》、2项行业标准《火力发电机组性能试验导则》和《空气预热器性能试验规程》，授权8项发明和7项实用新型专利，出版3本专著，发表论文10余篇。

​近日，国网江苏省电力有限公司首次应用电极锅炉技术在江苏南热发电有限责任公司调用2号发电机组的两台电极锅炉参与电网调峰，累计增加调峰能力11.2万千瓦。这是国网江苏电力提升电力系统调节能力、促进新能源消纳、支撑江苏新型电力系统建设的一次创新实践。