日前,華能清能院在700℃技術(shù)研發(fā)中形成的“適合于超高汽溫蒸汽參數(shù)的M型煤粉鍋爐”(英文名:M-type pulverized coal boiler suitablefor ultrahigh steam temperature)專利獲得美國國家專利證書,標(biāo)志著該技術(shù)已經(jīng)正式得到美國專利授權(quán)(專利號US 8,904,790 B2)。
在我國能源需求總量中,煤炭所占比例達(dá)到70%,因此,發(fā)展清潔高效的煤電設(shè)備,提高能源利用效率,減少污染物排放,對于保證我國能源領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展,具有重要意義。
700℃先進(jìn)超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù),是指主蒸汽壓力超過35MPa,主蒸汽溫度超過700℃的新一代先進(jìn)發(fā)電技術(shù),是華能清能院主要研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。清能院主要承擔(dān)了國家能源局項目“700℃超超臨界燃煤發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用示范”子課題“關(guān)鍵部件驗證試驗平臺建立及運行”,以及華能集團科研項目“700℃超超臨界燃煤電站鍋爐機組緊湊布置方案研究”、“700℃關(guān)鍵部件驗證試驗平臺建立與運行研究”。
經(jīng)過全體科研人員的共同努力,清能院課題組在試驗平臺建設(shè)和材料研究方面,已完成700℃試驗驗證平臺技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計,協(xié)調(diào)推動相關(guān)單位完成了各種高溫鎳基材料的試驗研究,掌握了目前國內(nèi)外有望應(yīng)用于700℃機組的主要材料的相關(guān)技術(shù)特性,正在協(xié)同相關(guān)單位開展鎳基關(guān)鍵部件的研制,平臺建設(shè)的各項工作正有序進(jìn)行。
在700℃系統(tǒng)優(yōu)化方面,課題組創(chuàng)新性地提出了適合于超高汽溫蒸汽參數(shù)的“M”型布置和倒置布置的燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)形式,開展了700℃先進(jìn)超超臨界機組的系統(tǒng)方案設(shè)計及優(yōu)化研究。目前,“M”型布置和倒置布置的鍋爐結(jié)構(gòu)形式均已獲得我國發(fā)明專利授權(quán),其中,“M”型布置爐型已經(jīng)獲得美國國家專利授權(quán),而倒置布置爐型申請也已被美國國家專利局受理。
采用“M”型布置爐型的主要優(yōu)點包括:一是通過M型結(jié)構(gòu)尾部三煙道布置形式,將爐膛出口的高溫?zé)煔馔ㄟ^下行煙道引至較低標(biāo)高處,使高溫過熱器和高溫再熱器布置在較低高度位置成為可能,從而可大大減少與汽輪機之間的高溫蒸汽管道的長度,從而顯著降低鍋爐機組的制造成本,同時降低管道的沿程阻力和散熱損失、提高了機組效率,使機組采用超高汽溫蒸汽參數(shù)(如蒸汽溫度大于700℃)成為可能,也便于采用超高汽溫蒸汽參數(shù)和較高汽溫(如蒸汽溫度600℃)的機組采用蒸汽二次再熱系統(tǒng)。二是由于設(shè)置爐膛出口高溫下行煙道,其中、上部煙道內(nèi)未布置受熱面,可以維持高溫?zé)煔鉁囟龋虼,在爐膛內(nèi)未燃盡的煤粉可以在爐膛出口下行煙道內(nèi)進(jìn)一步燃燒,燃盡性好,未完全燃燒熱損失小。三是在爐膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動的煙氣,通過爐膛以及爐膛出口下行煙道的充分發(fā)展,氣流更加均勻穩(wěn)定,受熱面吸熱均勻,受熱面及其內(nèi)工質(zhì)的溫度偏差小。四是受熱面主要布置在上行煙道中,煙氣中的粉塵在重力作用下流速減慢或者向下沉降,因此對受熱面的磨損降低。
未來,華能清能院將進(jìn)一步深入開展700℃技術(shù)的研發(fā)工作,為早日實現(xiàn)700℃技術(shù)的工程應(yīng)用,為進(jìn)一步提高我國燃煤電廠的發(fā)電效率、降低煤耗和污染物排放助力。