一三五专栏
中科院重大科研任务
国家973计划课题
所长基金
规划实施动态
科技布局与战略重点
创新2020发展规划总体战略
科研机构
国家能源风电叶片研发(实验)中心
能源动力研究中心
燃气轮机实验室
循环流化床实验室
分布式供能与可再生能源实验室
储能研发中心
传热传质研究中心
 
您当前所在位置:首页>活动专题>一三五专栏>中科院重大科研任务
中国科学院战略性先导科技专项课题“超临界循环流化床燃烧技术及示范”最新研究进展
发稿时间:2015-11-20         作者:宋国良 孙运凯          来源:循环流化床实验室     【字号:

  一、课题研究背景 

  超(超)临界循环流化床锅炉技术综合了循环流化床燃烧技术低成本污染物控制及超临界蒸汽循环高效率两大优势,其技术装备已被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》重点领域。国家以科技攻关和示范工程等方式对循环流化床燃烧发电技术进行了长期重点支持,而且明确将继续支持350MW-660MW超(超)临界循环流化床锅炉技术研究开发,以进一步提升高效洁净煤发电技术研发水平和国际竞争力。 

  中国科学院工程热物理研究所承担了中科院战略性先导科技专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”项目三“半焦/煤清洁高效燃烧技术示范”中的课题一“超临界循环流化床燃烧技术及示范”。该课题以燃烧为主线,以超临界循环流化床锅炉清洁高效、发电为目标,通过冷、热态试验研究和数值模拟计算,形成燃烧与热解耦合的技术方案,进行关键技术研究开发和技术集成,完成具有自主知识产权的350MW600MW超临界循环流化床锅炉技术工程示范。课题研究成果的市场前景广阔,推广应用所产生的效益和影响深远,对我国可持续经济发展、社会进步具有十分重要的现实意义。 

  二、课题研究目标 

  通过该课题的实施,构建大型试验平台和计算平台,掌握煤、半焦高效清洁燃烧关键技术,突破超临界与超超临界循环流化床锅炉关键技术瓶颈,开发优势炉型,完成具有我国自主知识产权的350MW600MW等级超临界循环流化床锅炉工程技术示范,形成超超临界循环流化床锅炉技术方案以及超(超)临界循环流化床锅炉设计准则,锅炉技术水平达到国内领先、国际先进,整体提升我国循环流化床锅炉技术开发能力,实现循环流化床锅炉技术的跨越式发展。 

  三、课题研究进展 

  该课题以开发超临界循环流化床锅炉具有完全自主知识产权的新炉型、实现技术工程示范为主,围绕优势炉型基础研究、半焦/煤燃烧试验研究、污染物排放控制技术中试研究以及超临界循环流化床锅炉方案研发,目前各项研究任务进展顺利,获得的阶段研究成果如下: 

  1)超临界循环流化床锅炉冷态实验和数值模拟计算研究 

  通过超临界循环流化床环形炉膛冷态试验研究,获得了环形炉膛六种炉型炉内及分离系统的气固两相流动均匀性规律,经对比分析,确立了超临界循环流化床锅炉环形炉膛的优势炉型,优势炉型旋风分离器间的物料质量偏差在4%12%之间。通过数值计算,获得了最佳炉膛结构和旋风分离器布置方案,实际锅炉尺寸数值计算获得的旋风分离器间的物料质量最大偏差小于11%,实现了旋风分离器间物料质量偏差不大于15%的考核指标;通过冷态试验确定了单炉膛M型锅炉炉膛与旋风分离器的最优布置方案。 

  (2)半焦和煤混合燃烧的热态试验研究 

  通过0.3MW循环流化床热解燃烧热态试验研究,获得了半焦流化特性、燃烧特性、污染物排放特性及气力输运特性,并实现了煤热解燃烧的耦合。2MW环形炉膛循环流化床半焦/煤燃烧试验台的热态试验表明:环形炉膛循环流化床半焦燃烧具有燃烧稳定和炉膛温度分布均匀的特点,无论单侧给料还是双侧给料,左右两侧旋风分离器温差均不超过20℃;采用旋风分离器入口喷入氨水与尾部烟道增湿活化方法,脱硝效率达77%,脱硫效率达93%。建设了0.2MW细粉半焦预热燃烧热态试验台,成功实现了细粉半焦高效稳定洁净的预热燃烧,当预热温度为900℃时,燃烧效率达到98.6%;建设了0.4 t/d高碱煤热态试验台,获得了不同反应气氛、不同床温下典型高碱煤的运行特性、高碱煤中碱金属的析出/迁移/转化规律及结渣沾污特性,完成了MW级高碱煤中间验证试验。 

  (3)低SO2和NOx排放技术的中间工程验证 

  在恒力石化(大连)有限公司热电厂300t/h循环流化床锅炉上,完成了低SO2/NOx排放技术的中间工程验证试验。经测试,锅炉满负荷时,脱硝效率70.6%,脱硫效率99.3% SO2NOx的最终排放浓度均低于国家标准中100mg/m3的限值。 

  (4)超临界循环流化床锅炉方案研发及技术工程示范 

  针对炉型基础研究和方案开发的结果,研究所组织召开技术研讨会,邀请国内同领域知名专家进行炉型方案论证,与会专家给出了“环形炉膛超临界循环流化床锅炉在技术上是可行的,是循环流化床锅炉大型化发展的重要途径”的结论。 

  在开展基础研究和锅炉方案开发的同时,研究所积极争取超临界循环流化床锅炉技术示范工程。20152月,研究所与东方电气集团东方锅炉股份有限公司签订技术合作协议,双方采用工程热物理研究所的多边形循环流化床锅炉炉膛专利技术以及炉膛与旋风分离器布置的相关研究成果,合作开发具有自主知识产权的350MW等级超临界循环流化床多边形炉膛锅炉技术产品,并于20157月将山东枣庄八一水煤浆热电有限责任公司的350MW超临界循环流化床锅炉项目确定为该课题的技术示范工程。目前锅炉正在生产制造中,预计2015年底开始供货安装。 

  以上研究成果已发表66篇高质量论文,并申请了国际发明专利14项、中国发明专利15项,登记软件著作权1项。 

  四、下阶段工作计划 

  该课题下一阶段研究工作的重点是: 

  1)依托350MW超临界循环流化床锅炉技术示范工程,确定适合于循环流化床燃烧技术的脱硫脱硝最佳工艺路线,配合锅炉制造企业完成锅炉的产品设计,实现350MW超临界循环流化床锅炉技术示范运行。 

  2)根据关键技术研究确定的优势炉型,完成环形炉膛内局部气固流动测量和特性研究,开展660MW超超临界循环流化床锅炉技术方案研究。 

  3)围绕超临界循环流化床锅炉技术,开展半焦/煤超低NOx排放技术、高温半焦输运技术、高碱煤中碱金属的迁移转化技术、细粉半焦预热燃烧技术,为下一步的工业示范奠定基础。 

 
评论
相关文章