日前,华能清能院在700℃技术研发中形成的“适用于超高汽温蒸汽参数的倒置煤粉锅炉布置结构”(英文名:Arrangement structure suitable for inverted pulverized coal boiler with ultra-high steam temperature steam parameters)专利获得美国国家专利证书,标志着该技术已经正式得到美国专利授权(专利号US 9,488,370 B2)。该专利是继M-type pulverized coal boiler suitablefor ultrahigh steam temperature专利之后,华能清能院在700℃机组锅炉布置方面获得的第二个美国专利授权。
700℃先进超超临界燃煤发电技术,是指主蒸汽压力超过35MPa,主蒸汽温度超过700℃的新一代先进发电技术,是华能清能院主要研发的关键技术之一。该技术可大幅提高机组发电效率、减少污染物排放,对于保证我国能源领域的可持续发展,具有重要意义。
依托国家能源局项目“700℃超超临界燃煤发电关键设备研发及应用示范”子课题“关键部件验证试验平台建立及运行”,以及华能集团科研项目“700℃超超临界燃煤电站锅炉机组紧凑布置方案研究”、“700℃关键部件验证试验平台建立与运行研究”,华能清能院在700℃技术方面开展了深入的研究工作。
其中,在试验平台建设和材料研究方面,已在2015年12月建成投运我国首个700℃关键部件试验验证平台,设计主蒸汽温度达到725℃,验证部件包括水冷壁、过热器、集箱、高温管道及阀门、管件等附件,验证材料包括国内外共9个不同牌号。目前试验平台正维持正常运行,各项参数积累试验数据并开展相关的试验研究。
在700℃系统优化方面,在创新性地提出适合于超高汽温蒸汽参数的“M”型布置和倒置布置的燃煤锅炉紧凑布置方式的基础上,针对不同煤种,开展了660MW/35MPa/700/720℃锅炉的初步设计,进行了锅炉热力计算和水动力计算,初步验证了上述布置的可行性。
采用倒置布置炉型的主要优点包括:
1.减少主蒸汽管道长度:倒置锅炉布置形式降低了高温过热器和高温再热器出口联箱标高,减少了与汽轮机之间的高温蒸汽管道的长度,从而显著降低机组的制造成本,同时降低了高温蒸汽管道的沿程阻力和散热损失,提高了机组效率。
2.受热面磨损轻:受热面主要布置在上行烟道中,烟气中的粉尘在重力作用下流速减慢,从而减轻了对受热面的磨损。
3.可避免氧化皮脱落问题:采用倒置锅炉炉型后,无U型的屏式过热器或再热器,因此与塔式炉类似,可有效避免氧化皮脱落后,在U型屏底部沉积引起爆管的问题。
4.脱硝装置整体设计:脱硝装置布置在后竖井出口烟道至预热器进口之间的烟道上,空间布置合理,实现脱硝装置和锅炉钢架的整体设计。
未来,华能清能院将继续深入开展700℃技术的研发工作,为早日实现700℃技术的工程应用,为进一步提高我国燃煤电厂的发电效率、降低煤耗和污染物排放助力。