“当前，超超临界循环流化床(简称流化床)发电技术研发正积极推进，二次再热流化床发电技术也被列入研发计划，我国流化床发电技术将继续保持世界领先水平。”在近日召开的第二届超临界循环流化床锅炉技术研讨会上，中国电力科技网CEO魏毓璞表示。
电站锅炉作为火力电站主机设备之一，主要有煤粉炉和流化床锅炉两类。我国自上世纪80年代初，在国家的大力支持下开展了流化床燃烧技术的研发，在遵循自主开发与引进结合的原则上，已经拥有了具有自主知识产权的15万千瓦、20万千瓦、30万千瓦、60万千瓦循环流化床锅炉系列产品。目前，各等级循环流化床机组已在国内投运了近万台。
“世界首台60万千瓦级流化床发电机组运行几年来，优势突显。流化床发电技术在燃料选择、控制污染物排放、灰渣综合利用等方面具有综合竞争优势，在环保压力日益增大的今天，值得进一步推广。”国家发展改革委自主研发超临界60万千瓦流化床锅炉专家组组长马怀新在会上谈道。
领先地位进一步巩固
“目前正在开展的66万千瓦超超临界流化床技术研发进展顺利，将进一步巩固我国在此领域的领先地位。”清华大学热能工程系教授张缦在上述会议上讲道。
在没有先例的前提下，经过独立开发，我国已系统实现了从30万千瓦亚临界自然循环到60万千瓦超临界强制流动带来的巨大的理论及工程突破，建立了超临界流化床锅炉整套设计理论和关键技术体系，创建了60万千瓦超临界循环流化床锅炉制造、安装、调试技术体系，性能指标全面优于国外同期开发的超临界流化床锅炉，国际市场占有率超过95%。
据哈尔滨锅炉厂有限公司性能设计处副主任王君峰介绍：“哈锅66万千瓦高效超超临界流化床锅炉顺利通过国内专家评审。二次再热流化床锅炉也应该是未来的研发方向。”
记者注意到，《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》中明确强调：“适时开展超超临界循环流化床机组技术研究。”“十三五”国家重点研发计划也把 “超超临界流化床锅炉技术研发与示范”列入其中。60~100万千瓦超(超)临界流化床锅炉技术还入选了《中国制造2025》重点领域技术路线图。
中国工程院院士岳光溪在接受《中国电力报》记者采访时表示：“‘十三五’期间，清华大学、神华集团与科技部、国家发展改革委等相关部门开展的60万千瓦等级超超临界流化床示范工程研发，将实现超超临界高参数、节能型、超低排放3个目标。”
中国科学院工程热物理研究所拥有30余年循环流化床技术研发经验，该所研究员那永洁在上述会议上表示，流化床大型化与高参数化后带来诸如炉膛受热面布置等一些关键技术问题。在中国科学院战略性先导科技专项资助下，中国科学院工程热物理研究所提出了环形炉膛技术，形成了66万千瓦等级超临界与超超临界循环流化床锅炉环形炉膛技术方案，建设了国内规模最大的超临界循环流化床锅炉冷态实验装置。
据合肥德博生物能源科技有限公司总经理张守军介绍，该公司研发的生物质(垃圾)流化床气化耦合燃煤发电技术，可以与超临界和超超临界流化床锅炉及煤粉炉结合，实现生物质的高价值应用和高效发电，将电站由单一能源中心升级为能源供应、炭材料生产、废弃物解决等的多功能中心，这将进一步提高我国在相关发电领域的领先地位。
防磨技术解决世界性难题
“我们专业从事流化床锅炉水冷壁防磨技术研发和推广，使锅炉检修周期较原有防磨技术延长5倍以上，从原来的连续运行不足4000个小时延长到20000小时以上。节能降耗的同时极大提高了流化床锅炉的安全性和经济性。”武汉永平科技有限公司总经理刘上中在接受《中国电力报》记者采访时介绍道。
据了解，该公司是专业从事流化床锅炉水冷壁防磨技术研发和推广的高新技术企业，自主研发出流化床锅炉水冷壁防磨新技术———导热型格栅防磨技术。上述技术与以往将水冷壁表面增厚的被动式防磨技术截然不同，而是一种通过优化炉內水冷壁表面流场，降低气固物流体接触水冷壁终端速度的主动防磨技术。“该技术彻底解决了长期困扰燃煤电厂流化床锅炉水冷壁易磨损泄漏这一世界性难题。”刘上中告诉记者。
“在当前众多筹建超临界和正在设计研发的超超临界流化床锅炉中，采用带炉水循环泵的锅炉启动系统，在应对机组调峰甚至频繁启停时，具有更好的经济性。”国家发展改革委自主研发超临界60万千瓦循环流化床锅炉专家组专家王大军表示。合肥皖化电机技术开发有限责任公司是国内首家、国际上第三家能独立自主设计、制造，满足亚临界、超临界和超超临界大型发电机组需要的炉水循环泵企业。
“无论是引进的流化床锅炉，还是后续的国产化锅炉，几乎无一例外地都出现过试运周期长、可靠性差等问题。个别厂为了应付上级在煤耗、厂用电、硫氮排放等要求不惜弄虚作假。不少项目还被人们讥讽为‘礼拜机’!严重时流化床技术被不少人质疑，甚至到了被否定的地步。”谈起流化床发电技术发展历程，马怀新向《中国电力报》记者介绍道。
问题出在哪里?“经过专家组的长期调研认为，除了主机本身存在的一些问题，其根本原因还是配套辅机不配套所致。为此，专家组在进行60万千瓦锅炉研究的同时，把配套辅机(包括耐火耐磨材料)的研发放在同等位置，与主机同步进行。”马怀新表示。
专家组对一、二次风机、冷渣器、燃煤的破碎分筛、石灰石制备事故紧急启动系统、旋转空预器、电-布复合除尘器等设备，对有能力提供这些配套设备的厂家的方案逐一进行评审，有的如二次风机、冷渣器等还进行了多次评审。“功夫不负有心人，这一正确决定实现了为60万千瓦锅炉配套的设备在试运中未发生任何因为辅机影响的安全问题。”马怀新谈道。
炉内脱硫脱硝技术应大力推广
“流化床锅炉采用低温、分级燃烧，完全可以大幅度降低二氧化硫、氮氧化物，即便按照所谓的超低排放改造，其改造技术也有多种选择。现在，燃煤电厂正在进行的超低排放改造，投入非常大。如果能实现炉内深度脱硫、脱硝，我们将在取得同样减排效果的情况下为国家节省大量资金，这应该是行业大力支持和倡导的技术路线。”马怀新分析道，“当然要实现这一目标，还需要流化床技术工作者继续努力，在已有丰富实践基础上，相信我们一定能够完成炉内深度脱硫、脱硝(包括脱碳)的历史穿越和任务提升!”
在国家严厉的节能减排政策下，流化床机组选择什么样的改造技术路线实现二氧化硫、氮氧化物达标排放，一度成为了行业亟待破解的课题。在众多专家看来，流化床发电机组实现超低排放，较之煤粉炉发电机组有独特的优势。
根据 《火电厂大气污染物排放标准》，部分流化床机组无需改造或通过简单炉内改造和燃烧优化调整即可满足要求，对部分超标机组及新建机组，采用SNCR脱硝技术，脱硝效率可达60%~85%，实现达标排放，同时施工周期短，投资费用低，运行效果好。
记者了解到，流化床锅炉采用半干法脱硫技术实现超低排放，已经在山西国金、国峰、河曲等项目成功应用。在山西宏光电厂、朔州热电有限公司、启光发电有限公司等，分级供应炉内外用粉，配合炉内脱硝、炉外湿法技术，实现超低排放。
神华集团流化床技术研发中心技术研发部副主任辛胜伟在上述会议上表示：“流化床固有的优点不被利用，其存在的价值就会被极大削弱。较理想的低成本实现超低排放改造的技术路线是，通过流化床技术创新与设备改造进行炉内优化，发挥流化床固有优点，实现氮氧化物的源头生成抑制和二氧化硫的高效深度脱除。”
呼吁支持政策落到实处
2013年，我国自主研发、设计、制造的世界首台60万千瓦超临界流化床机组在四川白马建成投产。该机组是目前世界上投运的单机容量最大、技术最先进的超临界流化床机组，代表了当今流化床发电技术的最高水平。
“四川白马电站是由国家相关部门主导的一个探索性项目，本应取得良好的示范效果，然而由于外部环境的严紧制约，长期运行小时数逐年降低，长期在中、低负荷运行，大大偏离设计的年均运行小时和年均发电量，导致电厂长期亏损。”马怀新在上述会议上呼吁，对流化床发电机组的支持政策应该落到实处。
“对于以煤矸石为主要燃料的低热值煤发电项目，优先于常规燃煤机组调度和安排电量，并结合循环流化床锅炉发电机组负荷跟踪速度慢等特性，降低机组负荷调节速率要求。”在国家能源局发布的 《关于促进低热值煤发电产业健康发展的通知》中，《中国电力报》记者注意到这样的内容。
作为低热值煤综合利用发电的主要方式，循环流化床机组能够较好地利用各种热值燃料，在实现低热值煤(或煤粉炉难以燃烧的煤)综合利用方面具有不可替代的作用，是其他类型机组无法比拟的。“对于燃用3500大卡/千克以下燃料的火电厂，建议选用流化床发电技术。”魏毓璞表示。
