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哈電集團(tuán)哈電鍋爐公司：世界第一是怎樣煉成的？

來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2024-12-06 17:29

——哈電鍋爐循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展綜述

王英旭 王剛

　　11月27日，世界首臺(tái)參數(shù)最高、單機(jī)容量最大的陜煤彬長660兆瓦高效超超臨界循環(huán)流化床發(fā)電項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組順利通過168小時(shí)試運(yùn)行，正式投入商業(yè)運(yùn)行。該項(xiàng)目采用哈電集團(tuán)哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(以下簡稱”哈電鍋爐“）研制的集超低排放、超高參數(shù)、超低能耗于一身的“三超”循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備，鍋爐本體設(shè)備及關(guān)鍵部件全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是目前世界參數(shù)最高、單機(jī)容量最大的循環(huán)流化床鍋爐，代表了世界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的最高水平。

　　循環(huán)流化床鍋爐廣泛用于燃用低熱值、高灰分、高水分、低揮發(fā)分煤，以及煤矸石、煤泥、油頁巖、石油焦、生物質(zhì)燃料和垃圾，在燃用劣質(zhì)燃料方面，循環(huán)流化床鍋爐與煤粉鍋爐相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢。循環(huán)流化床鍋爐燃料制備簡單且不需干燥，從理論上講，只要燃料的熱值大于加熱燃料本身和空氣至著火溫度所需的熱量，循環(huán)流化床鍋爐就可以燃用此燃料而無需其它輔助燃料。另外，由于燃料可在爐內(nèi)進(jìn)行多次的往復(fù)循環(huán)燃燒，所以循環(huán)流化床鍋爐具有很高的燃燒效率。

　　哈電鍋爐作為國內(nèi)最早開展循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)研發(fā)的電站裝備制造企業(yè)，引領(lǐng)了國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)大型化、高參數(shù)化發(fā)展的進(jìn)程。歷經(jīng)30余年的發(fā)展，哈電鍋爐成功將國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)引向世界之巔。

　　引進(jìn)吸收——我國首臺(tái)50~330兆瓦循環(huán)流化床鍋爐

　　20世紀(jì)80年代，國內(nèi)投運(yùn)的一批小型循環(huán)流化床鍋爐普遍存在著出力不足、燃燒效率低、鍋爐可靠性差等問題。用戶對(duì)國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)心存疑慮，紛紛要求國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備必須由國外公司提供技術(shù)支持。

　　哈電鍋爐全面調(diào)研國外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，先后與7個(gè)國家的11家公司進(jìn)行技術(shù)交流和合作意向的探討，最終確定與美國一家公司開展合作，共同設(shè)計(jì)研發(fā)了國產(chǎn)首臺(tái)50兆瓦循環(huán)流化床鍋爐，安裝在大連化學(xué)工業(yè)公司熱電廠，并于1996年1月投運(yùn)。

　　20世紀(jì)90年代中期，隨著對(duì)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的逐步了解，國內(nèi)出現(xiàn)了對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的旺盛需求。針對(duì)當(dāng)時(shí)的市場形勢和用戶的不同需求，哈電鍋爐引進(jìn)了德國一家公司的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了國內(nèi)首臺(tái)135兆瓦超高壓參數(shù)、帶一次中間再熱的循環(huán)流化床鍋爐，安裝在河南新鄉(xiāng)電廠。

　　通過中小容量循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)與工程應(yīng)用，國內(nèi)的鍋爐制造廠、電廠、安裝調(diào)試單位、參與研發(fā)的高校和科研院所積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。1997年和1998年，根據(jù)國家“九五”計(jì)劃和潔凈煤技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的安排，由國家計(jì)委牽頭，組織電力部、機(jī)械部、高校、研究所、電力設(shè)計(jì)院和鍋爐制造廠有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家對(duì)當(dāng)時(shí)在循環(huán)流化床技術(shù)居領(lǐng)先地位的三家國外公司循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進(jìn)行了考察，最終選擇法國一家公司進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，生產(chǎn)了國產(chǎn)首臺(tái)300兆瓦循環(huán)流化床鍋爐，于2006年6月在云南開遠(yuǎn)電廠（現(xiàn)為云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司）投運(yùn)。

　　在此基礎(chǔ)上，哈電鍋爐對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了充分消化吸收，并結(jié)合國內(nèi)電廠運(yùn)行情況進(jìn)行了技術(shù)優(yōu)化，哈電鍋爐首臺(tái)自主研發(fā)的300兆瓦亞臨界燃用煤矸石循環(huán)流化床鍋爐于2009年產(chǎn)成，安裝在郭家灣電廠。2009年1月，哈電鍋爐與西安熱工研究院合作開發(fā)的又一成果——擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的330兆瓦循環(huán)流化床鍋爐在分宜電廠投運(yùn)，為企業(yè)創(chuàng)新體系建設(shè)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品開發(fā)開辟出了一條新路。該產(chǎn)品投運(yùn)后運(yùn)行情況良好，以分宜項(xiàng)目為依托工程的科研課題“循環(huán)流化床鍋爐關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)及應(yīng)用”于2006年獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　自主研發(fā)——350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐

　　哈電鍋爐是國內(nèi)最早提出并開發(fā)超臨界循環(huán)流化床鍋爐的企業(yè)，早在“十五”期間，哈電鍋爐就與清華大學(xué)合作，對(duì)超臨界循環(huán)流化床鍋爐主要關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入詳細(xì)的探索研究，形成了我國自己的超臨界循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)思路。

　　超臨界循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)一步提高的機(jī)組發(fā)電效率和對(duì)劣質(zhì)燃料出色的適應(yīng)性，使用戶對(duì)超臨界循環(huán)流化床鍋爐表現(xiàn)出極大的興趣。考慮到市場的需求和產(chǎn)品多樣化發(fā)展需要，哈電鍋爐本著低能耗、高效率、低排放的原則，自主開發(fā)了350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。

　　哈電鍋爐在350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐開發(fā)過程中，充分吸取了國內(nèi)同等級(jí)項(xiàng)目運(yùn)行過程中的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)將哈電鍋爐300兆瓦亞臨界循環(huán)流化床鍋爐成熟技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品中。鍋爐在設(shè)計(jì)之初即定位可燃用矸石、洗中煤和煤泥等劣質(zhì)燃料，同時(shí)也可燃用其他優(yōu)質(zhì)煤，鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性更強(qiáng)。

　　雖然哈電鍋爐350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)入市場較早，但因?yàn)橐慌陆ǖ碾姀S緩建，直到2018年11月，同煤陽高項(xiàng)目首次達(dá)到滿負(fù)荷，成為哈電鍋爐投運(yùn)的首個(gè)350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目。項(xiàng)目兩臺(tái)機(jī)組長期滿負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行狀況穩(wěn)定、爐膛溫度場均勻、水動(dòng)力安全性高、NOX原始排放低。至此，哈電鍋爐350兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)得到了工程實(shí)際成功驗(yàn)證。

　　問鼎世界——世界首臺(tái)660兆瓦超超臨界循環(huán)流化床鍋爐

　　根據(jù)國家“節(jié)約、清潔、安全”的三大能源戰(zhàn)略方針和“節(jié)能優(yōu)先、立足國內(nèi)、綠色低碳、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”的四大能源發(fā)展戰(zhàn)略的要求，開發(fā)參數(shù)更高的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)迫在眉睫。

　　“十二五”節(jié)能型流化床鍋爐技術(shù)成功應(yīng)用，為流化床鍋爐向更高容量、更高參數(shù)沖擊打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！笆濉逼陂g，國家下達(dá)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——超超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)研發(fā)與示范，由神華國能集團(tuán)有限公司牽頭，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、重慶大學(xué)等各大院校及哈電鍋爐、東鍋、上鍋等三大鍋爐廠共同參與，聯(lián)合開發(fā)超超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。

　　2017年3月，哈電鍋爐660兆瓦高效超超臨界循環(huán)流化床鍋爐方案順利通過國內(nèi)專家組評(píng)審。2019年1月，國家能源局發(fā)文批復(fù)，彬長660兆瓦超超臨界循環(huán)流化床燃用低熱值煤發(fā)電項(xiàng)目列為國家電力示范項(xiàng)目。

　　彬長項(xiàng)目燃用煤泥、煤矸石和洗中煤等劣質(zhì)燃料，以超高效率、超低能耗、超低排放的“三超”理念開展技術(shù)研發(fā)，構(gòu)建清潔、高效、靈活、低碳、智慧循環(huán)流化床技術(shù)體系。在研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，哈電鍋爐充分彰顯了作為共和國裝備制造業(yè)“長子”的底蘊(yùn)，將多項(xiàng)最前沿的科技成果應(yīng)用到彬長項(xiàng)目的設(shè)計(jì)之中。

　　首創(chuàng)大容量單爐膛、單布風(fēng)板燃燒系統(tǒng)。哈電鍋爐開創(chuàng)40米寬超大截面單爐膛、單布風(fēng)板流化系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)大容量循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)的整體技術(shù)升級(jí)，首次驗(yàn)證了超大截面布風(fēng)板的流化特性，實(shí)現(xiàn)了均勻流化和均勻燃燒的設(shè)計(jì)預(yù)期。

　　研發(fā)高可靠性低偏差外置床。在哈電鍋爐高可靠性外置床技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)高溫受熱面偏差技術(shù)，成功攻克了物料流化均勻性控制和工質(zhì)與熱負(fù)荷匹配技術(shù)難題，提升了大床面床溫分區(qū)調(diào)整、超低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行能力。

　　攻克高效超超臨界流化床壁溫偏差控制難題。通過與國內(nèi)知名高校及科研院所合作，對(duì)超超臨界流化床高溫受熱面壁溫控制技術(shù)進(jìn)行了專項(xiàng)攻關(guān)，機(jī)組投運(yùn)后運(yùn)行良好，尤其是末級(jí)過熱器及再熱器汽溫偏差均控制在設(shè)計(jì)值以內(nèi)，為機(jī)組在全負(fù)荷范圍內(nèi)達(dá)到額定溫度提供了有力的保障。

　　原創(chuàng)二次上升直流水動(dòng)力系統(tǒng)。哈電鍋爐模擬鍋爐運(yùn)行過程中所有可能發(fā)生的極端工況，并采集在役機(jī)組數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)校核，原創(chuàng)二次上升直流水動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了19%THA工況直流穩(wěn)定運(yùn)行，滿足穩(wěn)定運(yùn)行和深度調(diào)峰需求。

　　開發(fā)超低能耗技術(shù)。首次在超超臨界機(jī)組上應(yīng)用了流態(tài)重構(gòu)理論，對(duì)爐內(nèi)燃燒狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，有效降低風(fēng)機(jī)電耗。創(chuàng)新開發(fā)了高流風(fēng)旁路加熱系統(tǒng)，能夠有效降低鍋爐冷風(fēng)率，大幅壓縮排煙溫度，顯著提高鍋爐效率。多項(xiàng)技術(shù)融合，有效降低鍋爐發(fā)電能耗。

　　開發(fā)污染物超低排放技術(shù)?；诠婂仩t現(xiàn)有低排放技術(shù)從原理上開展研究，攻克超大型單爐膛燃燒系統(tǒng)污染物排放控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全負(fù)荷污染物的超低排放。

　　七年磨一劍，2024年11月27日10時(shí)58分，彬長項(xiàng)目正式投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組出力、汽溫、汽壓及污染物排放等主要指標(biāo)優(yōu)秀，標(biāo)志著我國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)站在了世界之巔。

　　世界第一的背后，是哈電鍋爐作為共和國裝備制造業(yè)“長子”的擔(dān)當(dāng)和使命，是一代代哈電鍋爐人的熱血和汗水。一直以來，哈電鍋爐高度重視科技創(chuàng)新工作，始終堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，填補(bǔ)了一項(xiàng)項(xiàng)空白、創(chuàng)造了無數(shù)個(gè)第一，在引領(lǐng)電站鍋爐行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步方面發(fā)揮了重要作用。

　　未來，哈電鍋爐將圍繞發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力不斷優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，將循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)乃至電站鍋爐技術(shù)不斷推向更可靠、更高效、更環(huán)保的新高峰。

　　責(zé)任編輯：于學(xué)華