《循环流化床锅炉在低热值燃料发电领域的应用及关键技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《循环流化床锅炉在低热值燃料发电领域的应用及关键技术（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、循环流化床锅炉在低热值燃料发电领域的应用及关键技术,中国华能集团清洁能源技术研究院黄中2013年8月29日,一、CFB锅炉利用低热值燃料的背景二、CFB锅炉利用低热值燃料的主要问题三、CFB锅炉利用低热值燃料的关键技术四、CFB锅炉利用低热值燃料的展望,主要内容,低热值燃料利用的背景,我国是世界上主要的煤炭生产和消费国，也是以煤炭为主要一次能源的国家。在未来相当长的时期内，我国以煤炭为主要能源的格局不会改变，煤炭消耗量将持续增长我国电力工业始终保持持较快增长势头，电力需求不断增加，截至2010年我国火电装机容量为71780万千瓦。预计到2015年我国火电装机容量将增加到10亿千瓦，到2020年
2、将增加到12亿千瓦,低热值燃料利用的背景,中国特殊的能源结构决定未来二十年燃煤火力发电仍是国之基础合理、高效、清洁的利用煤炭资源是发电技术革新的重点,“十一五” 国家重点建设和开发十三个大型煤炭基地，净增煤炭入洗能力15亿吨低热值煤的总产量将达到产生5.36亿吨国家能源局出台了国家能源局关于促进低热值煤发电产业健康发展的通知（国能电力2011396号），督促协调开发利用,煤炭功能区划分,油页岩,石煤,十三个大型煤炭基地,低热值燃料利用的背景,低热值燃料利用获得了国家层面的支持,CFB锅炉技术的特点,燃料适应性广、负荷调节比宽添加石灰石可以有效炉内脱硫燃烧温度+分级燃烧低NOX排放灰渣综合易于利
3、用大型化、超临界参数方向发展迅速,300MW等级投产机组近百台4月14日，四川白马循环流化床示范电站有限责任公司60万千瓦超临界循环流化床示范机组已经顺利投入商业运行！,一、CFB锅炉利用低热值燃料的背景二、CFB锅炉利用低热值燃料的主要问题三、CFB锅炉利用低热值燃料的关键技术四、CFB锅炉利用低热值燃料的展望,主要内容,CFB锅炉燃用低热值燃料常见问题,炉内受热面磨损，水冷壁过渡区域及炉膛四角、悬吊屏穿墙、等磨损严重，影响电厂长周期运行耐磨浇注料脱落、磨损，分离器靶区耐磨耐火材料有脱落磨损给煤系统不运行中经常出现堵煤、断煤除渣系统不完善，冷渣器的运行故障时有发生,CFB锅炉燃用低热值燃料常
4、见问题,CFB锅炉灰渣量的增加造成了渣的冷却和输送问题300MW CFB锅炉Gxh=10000t/h，Gixh=30000t/h燃当入炉煤发热量从3000kCal/kg降低至2000kCal/kg后，燃煤量增加1.55倍，灰渣总量增加1.90倍，需要处理的灰渣总量高达241t/h，内循环和外循环急剧增加,CFB锅炉燃用低热值燃料常见问题,厂用电率高，可靠性差目前国内常规的300MW CFB锅炉机组运行可靠性较低，以非计划停运次数为例，CFB锅炉的平均值为5.6/台年，连续运行时间低于6000小时，掺烧低热值燃料后的CFB锅炉，相关技术指标低于煤粉锅炉,CFB锅炉燃用低热值燃料常见问题,燃烧温度
5、偏低设计值，一般在仅能维持在750850，严重影响了锅炉燃烧效率和炉内脱硫效率,CFB锅炉燃用低热值燃料常见问题,运行参数控制不当，二氧化硫及氮氧化物超标“环境保护部公布2012年度全国主要污染物总量减排核查处罚情况”1.对电力行业脱硝脱硫项目未按目标责任书落实的内蒙古自治区、河南省、贵州省及中国华电集团公司，自公布之日起暂停审批燃煤机组新、改、扩建项目环评。4.对脱硫设施不正常运行、监测数据弄虚作假的华电山西大同第一热电厂有限公司、神华内蒙古萨拉齐电厂、山东里彦发电有限公司、华电四川攀枝花三维发电厂等15家企业挂牌督办，责令限期整改，追缴二氧化硫排污费，其中享受脱硫电价补贴的，按规定扣减脱硫
6、电价款，并予以经济处罚。,2013年5月14日发布,成因分析,片面追求低热值，忽略安全性行业自我约束力差，自毁长城低价低质产品挤占市场，劣币驱逐良币日常检修维护水平较低运行人员操作技术不过关对新产品、新技术的接纳程度强未能从设计源头采取有针对性的措施,一、CFB锅炉利用低热值燃料的背景二、CFB锅炉利用低热值燃料的主要问题三、CFB锅炉利用低热值燃料的关键技术四、CFB锅炉利用低热值燃料的展望,主要内容,CFB锅炉利用低热值燃料的关键技术,防磨综合治理技术侧磨防治技术耐磨防漏渣风帽技术分离器靶区防磨技术脱硫脱硝适用技术循环灰排放技术氧量场重构技术大出力冷渣器技术,防磨综合治理技术,磨损速率的计
7、算 E=Kd2U3控制流速最关键早期设计wxf 6m/s，目前推荐设计 5m/s以避免磨损,防磨综合治理技术,侧水冷壁,耐磨耐火浇注料,CFB锅炉防磨的重点是密相区与稀相区耐火材料浇注与光管水冷壁之间的交界面，该区域颗粒浓度相对较高，且交界处管子方向会与物料流向不一致，易产生磨损,防磨综合治理技术,加装防磨梁前,加装防磨梁后,防磨综合治理技术,单纯的防磨梁技术应用于低热值燃料利用领域尚有提升空间运行控制参数迫切需要随之调整针对燃用低热值燃料循环流化床锅炉存在的问题，防磨综合治理应分别进行防磨装置设计与安装、冷态试验、热态试验和燃烧优化调整,对于低热值燃料更多需要的是组合技术！多管齐下，共同起效
8、！,侧磨防治技术,进入分离器气流的冲刷磨损,侧磨防治技术,使用侧磨挡板减少进入分离器气流的冲刷磨损,耐磨防漏渣风帽技术,早期应用的CFB锅炉风帽结构形式猪尾巴型风帽定向风帽剑型风帽钟罩型风帽,耐磨防漏渣风帽技术,耐磨防漏渣风帽技术,采用钟罩结构形式结构经过实炉长期运行检验低出口速度、长寿命细节优化数值模拟优选方案，减小风险,分离器靶区防磨技术,气流在靶区速度增加，磨损量加大施工中施工方式不当，施工缝和气流向一致，气流贯穿,分离器靶区防磨技术,拆除旧有结构使用高强度材料和改进工艺补焊销钉重新进行靶区弧线修复,某厂锅炉靶区改造施工后运行三年，依旧如新,分离器靶区防磨技术,中心筒出现问题后严重影响分
9、离效率增加飞灰含碳量增加床温,效率差,分离器靶区防磨技术,对分离器进行整体改造,脱硫脱硝适用技术,燃煤锅炉污染物最高允许排放浓度,燃煤锅炉污染物最高允许排放浓度（重点地区）,GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准,京津冀鲁、长三角、珠三角占国土面积的8%，消耗全国42%的煤炭、生产55%的钢铁、40%的水泥，加工了52%的原油，布局了40%的火电机组、拥有47%的汽车单位面积污染物排放强度是全国平均水平的5倍左右,新环保标准的出台背景,数据资料来源：环保部,按照新的环境空气质量标准，全国70%城市不达标,新环保标准的出台背景,数据资料来源：环保部,火电机组已投运的脱硫设施中不能稳定
10、达标排放的进行更新改造；改造后不能稳定达标排放的必须淘汰 火电行业全面推行低氮燃烧技术全国单机容量30万千瓦及以上的燃煤机组、重点地区和其它地区省会城市单机容量20万千瓦及以上的燃煤机组进行脱硝改造,新环保标准的影响,数据资料来源：环保部,现有CFB锅炉技术条件下对新标准的适应性研究,CFB燃烧完全满足新标准 NOX低于200mg/Nm3 的要求,CFB燃烧 200NOX350mg/Nm3采用SCR脱硝（非常罕见或新建）,特低硫煤CFB燃烧完全满足新标准 SO2低于200mg/Nm3 的要求,CFB燃烧炉内添加石灰石完全满足新标准 SO2低于200mg/Nm3 的要求,（折算）高硫煤CFB燃烧
11、炉内添加石灰石满足不了新标准 SO2低于200mg/Nm3 的要求炉内脱硫+尾部二次脱硫,DEN:CFB 脱硝系数1,DES:CFB 脱硫系数1,国内外大量试验研究及实炉运行结果表明，通过炉内脱硫，CFB锅炉可以达到较高脱硫效率（90%）造成炉内脱硫效率较低，SO2排放不能达标的原因主要是由于对影响CFB锅炉脱硫效率的相关因素控制不当主要包括以下四方面原因：脱硫用石灰石品质（包括反应活性和粒度分布等）差锅炉实际用煤的折算含硫量远大于设计值锅炉运行参数不合理石灰石输送系统设备选型不匹配,脱硫性能较低原因分析,应在不依靠炉外尾部烟气脱硫装置的前提下，仅利用炉内脱硫系统实现SO2排放浓度不大于200
12、mg/Nm3（O2=6%） 炉内脱硫系统设计需留有必要的余量，以适应煤种和锅炉运行参数的变化合理优化锅炉运行参数，降低床温、提高分离效率针对锅炉最差煤种展开设计，最大钙硫摩尔比可选取2.5应保证石灰石输送系统能够长期稳定运行，至少有1套备用系统，系统投运率达到98%以上用量大的电厂可以自行制备石灰石，提高石灰石粉质量并减少脱硫剂成本，电石渣（干粉）宜优先考虑,脱硫改造设计要点,燃烧优化技术降低NOX排放的技术原理,NOx排放浓度随总风量的增加而升高，随一次风率的提高而升高，随下二次风门挡板开度的增加而略有增加，随床温的增加而增加当SO2排放浓度增加时NOx排放浓度略有降低,技术核心：充分发挥C
13、FB锅炉自身优点 分离器内还原剂与烟气能够实现充分混合，反应时间及反应温度均较为适宜 在CFB锅炉上可实现6080%的脱硝效率,CFB锅炉优化燃烧与SNCR联合高效脱硝技术,秦皇岛秦热2 330MW CFB锅炉脱硝工程2012年底通过168小时试运， NOX排放由220mg/m3减排至45mg/m3以下，脱硝效率80%（氨氮比 1.5） ，对应的氨逃逸仅为0.8ppm运行以来，系统稳定，自控系统调节灵敏喷枪及喷射系统工作可靠，取得3项发明专利和3项实用新型专利中国电机工程学会鉴定认为：300MW级CFB锅炉优化燃烧与SNCR联合高效脱硝技术领域达到国际领先水平,CFB锅炉优化燃烧与SNCR联合
14、高效脱硝技术,循环灰排放技术,循环灰量直接影响锅炉的燃烧、传热和脱硫等多方面的基本性能。控制合理的循环灰量、排放过剩循环灰对循环流化床锅炉稳定运行时至关重要燃用低热值燃料时，炉膛的灰浓度增加，会使炉膛温度下降，造成不完全燃烧份额增加。加剧炉膛水冷壁磨损，增加尾部灰浓度，使得尾部受热面磨损严重。此外，如果循环灰量过大，会出现因循环灰瞬间突然大量由循环回路涌入炉膛的“塌灰”现象，若操作不及时，容易造成炉内大面积结焦，给锅炉的安全运行带来一定的隐患,循环灰排放技术,循环灰排放冷却系统主要由循环灰排放冷却器、闭式循环水系统、正压气力输灰系统组成循环灰排放系统主要包括灰和水两种介质流程,循环灰排放技术,
15、改造后床温可增加30 飞灰底渣含碳量下降35% 改造前运行安全性显著提高脱硫性能显著改善 改造后,氧量场重构技术,随着循环流化床锅炉容量的增大，炉膛的横截面积随之增加，导致通过二次风喷口给入的二次风很难依靠喷射及扩散到达炉膛中心区域，进而在炉膛的中心产生贫氧区位于贫氧区内的燃料不易充分燃烧，使得炉膛内的飞灰可燃物增高，降低了循环流化床锅炉的燃烧效率,氧量场重构技术,为了改善大型循环流化床锅炉的炉膛中心缺氧的状况，一般采用降低炉膛宽度，设计优化或者增加二次风的穿透能力等措施对于燃用低热值燃料CFB锅炉可以设置中心供风系统实现燃烧中心区域氧控制，其能够补充贫氧区燃烧所需氧量，有效改善CFB锅炉燃烧中心区域氧量供给不足的难题,大出力冷渣器技术,滚筒式冷渣器存在的主要问题是出力小，热量回收能力有限，冷源热损失大，冷却水耗量大，无法满足燃用低热值燃料CFB锅炉的需要。因此，需要采用新型流化床式冷渣器新型流化床式冷渣器与早期配套的引进技术流化床式冷渣器有着本质区别，引进技术冷渣器对底渣粒度有着固定的要求，在国内入炉煤的粒度和品质难以达到背景下很难正常运行,
