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600MW超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范

发布日期: 2017- 12- 19 字体:[ ]

获奖项目:600MW超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范

主要完成人:吕俊复,徐鹏,肖创英,胡昌华,聂立,苏虎,马怀新,陈英,刘吉臻,杨海瑞,胡修奎,郑兴胜,李星华,杨冬,岳光溪

主要完成单位:清华大学,东方电气集团东方锅炉股份有限公司,神华集团有限责任公司,华北电力大学,中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司,四川白马循环流化床示范电站有限责任公司,浙江大学,神华国能集团有限公司,四川电力建设三公司,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

推荐单位:教育部

获奖等级:国家科技进步奖一等奖

项目简介:

循环流化床(CFB)燃烧发电具有燃料适应性强和污染控制成本低的优势,我国以煤为主的能源结构对此有重大需求。为提高效率,在国家863、科技支撑计划支持下,项目组与国外同期开展了超临界CFB关键技术研发,在没有先例条件下,经过十余年的联合攻关,系统地解决了从300MW亚临界自然循环突破到600MW超临界强制流动带来的巨大的理论及工程挑战,完成了世界首台600MW超临界CFB锅炉的创新实践,性能指标全面优于国外同期开发的超临界CFB锅炉,取得了系列原创性成果:

1、发现了超临界CFB物料浓度三维分布规律和水冷壁热流二维分布规律;揭示出大型CFB床面流化均匀性和稳定性机理;提出了超临界CFB的水动力设计导则和低质量流率水循环解决方案;发现了大型CFB中NOx生成与控制的独特机制,并提出了深度低氮排放途径;将CFB的认识从一维发展到三维、从静态发展到动态,完整地揭示了超临界CFB锅炉原理,国际上首次建立了超临界CFB锅炉整套设计理论和计算模型,创新形成了超临界CFB关键技术体系。

2、开发了超临界CFB锅炉整体布置技术、性能计算技术;创建了超临界CFB全逆流热力流程;发明了纵流式外置换热器、多循环回路非均匀布置、低质量流率一次上升垂直水冷壁、非连续双面受热水冷壁等关键部件的专利结构和专有工艺,第一次实现了垂直管水冷壁在超临界CFB下的正响应特性;率先研制出世界上容量最大、参数最高的600MW超临界CFB锅炉。

3、研发了系列的辅机技术,形成了系统集成技术;提出了描述CFB动态特征量的“即燃碳”理论和软测量方法并用于控制系统,实现了汽温的精准控制和机组负荷自动快速调节;开发了基于机理模型的600MW超临界CFB机组仿真机;形成了超临界CFB安装、调试技术;建设了世界首台600MW超临界CFB示范工程,创建了600MW超临界CFB锅炉安全运行技术体系。

示范工程锅炉运行最大连续蒸发量1903t/h,热效率91.52%,锅炉原始排放浓度NOx为112mg/m3、SO2为192mg/m3(S=2.5%,脱硫效率97.12%,Ca/S为2.07),综合厂用电率5.57%,各项指标均优于亚临界CFB和国外的超临界CFB。

获授权发明专利33项、实用新型70项、软件著作权6项;论文234篇。

项目同时实现了CFB锅炉从亚临界到超临界的参数突破、300MW到600MW的容量跨越。专家鉴定意见认为:“该项目成果完全自主开发,关键技术创新性显著,研究成果达到国际领先水平”。

基于项目创新成果,开发了系列超临界CFB锅炉,国内推广使用解决了劣质燃料的高效清洁利用问题。提高了我国CFB锅炉的国际竞争力,全球市场占有率超过95%,创造了巨大的经济效益和社会效益。

项目实现了国际燃烧界把CFB发展到600MW超临界的梦想,国际能源组织认为是国际CFB燃烧技术发展的标志性事件,是洁净煤燃烧技术领域中国对世界的贡献。

世界首台600MW超临界CFB正在通过168h运行(四川白马电厂)


世界首台600MW超临界CFB于2013年4月14日在四川白马电厂通过168运行试验


正在运行的世界首台600MW超临界CFB(四川白马电厂)


二十多位院士参观世界首台600MW超临界CFB


基于项目成果拓展开发350MW超临界CFB(河曲电厂)


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