《论文-东方锅炉第二代135MW等级CFB锅炉宝丽华135MW循环流化床开发设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论文-东方锅炉第二代135MW等级CFB锅炉宝丽华135MW循环流化床开发设计（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、东方锅炉第二代东方锅炉第二代 135MW 等级等级 CFB 锅炉宝丽华锅炉宝丽华 135MW循环流化床开发设计循环流化床开发设计 王鹏、聂立、姚本荣 （东方锅炉（集团）股份有限公司，自贡 643001） 0 前 言 135150MW 等级的循环流化床锅炉是由东方锅炉（集团）股份有限公司自行开发并具有自主知识产权的循环流化床锅炉，产品投放市场以来，取得了用户的青睐和市场的认可， 在市场占有率和运行时间上都达到了较高的水平， 并成为公司新的利润增长点， 创造了巨大的经济效益和社会效益。 在取得成绩的同时，以大屯、华盛等第一代 135150MW 等级的循环流化床锅炉为代表的机组也暴露出一些问题， 主
2、要是：飞灰和底灰含碳量高，Q4 损失偏大；流化床式冷渣器对煤种适应性差； 风帽漏灰，清理工作量大，部分电厂影响运行；磨损严重；水冷壁磨损、爆管，影响连续运行时间；回料器脉动，床压不稳定。 如何解决这些问题， 提高循环流化床锅炉的技术水平， 减少外界因素对锅炉使用的影响， 是设计人员时刻都在思索的问题，并把这些思索带到工程实践中，在CFB 的改进上作了不少工作，也积累了很多的经验，取得了一定的成效。 其中在以广东宝丽华电力有限公司 （以下简称宝丽华电厂）为代表的第二代 135150MW等级循环流化床锅炉上的改进比较具有代表性，也较为成功。 1 宝丽华 2X135MW 工程设计条件 1.1 锅炉主
3、要参数 锅炉型号：DG440/13.7-II9名 称 单位 B-MCR 过热蒸汽流量 t/h 440 过热蒸汽压力 Mpa.g 13.7 过热蒸汽温度 540 再热蒸汽流量 t/h 360 再热蒸汽进口压力 Mpa.g 2.63 再热蒸汽进口温度 321 给水温度 249.3 1.2 煤质 锅炉燃用挥发分极低的无烟煤，煤质 及灰成分分析如下： 1序号 名 称 设计煤种 校核煤种 1 收到基碳 Car 58.60 % 44.96 % 2 收到基氢 Har 0.70 % 0.62 % 3 收到基氧 Oar 2.21 % 3.29 % 4 收到基氮 Nar 0.54 % 2.95 % 5 收到基硫
4、Sar 0.76 % 0.90 % 6 全水份 Mt 8.80 % 9.90 % 7 收到基灰份 Aar 28.39 % 37.38 % 8 空气干燥基水份 Mad 1.20 % 4.50 % 9 干燥无灰基挥发份 Vdaf 6.83 % 6.50 % 10 收到基低位发热量 Qnet.ar 19887 kJ/kg 15083 kJ/kg 11 可磨系数 KHGIm 0.90 % 煤的入炉粒度： 最大粒径dmax=8.5mm； d50=1.1mm 1.3 石灰石 项 目 单 位 数 值 碳酸钙CaCO3% 94.64 碳酸镁Mg CO3% 2 其它 % 3.36 1.4 点火及助燃用油 锅炉点
5、火方式为床下床上联合点火。设置有两支床下风道点火器，六支床上油燃烧器。油种：#0 轻柴油(GB252-87 一级品) 1.5 环境条件 电厂海拔 77.5 m 年平均气压 1004.2 hPa 极端最高气温 39.5 C 极端最低气温 -7.3 C 平均相对湿度 78 % 多年平均降水量 1477.8 mm 实测最大风速 40 m/s 累年 10 分钟最大风速 15 m/s 全年平均风速 1.0 m/s 主导风向 北风 厂/场区地震 地震基本烈度为 VI 度 厂址区建筑场地 建筑场地类别为 I 类场地 1.6 锅炉性能保证值 根据技术协议， 锅炉的性能保证值共有 13 项，其中，较为重要的有以
6、下几项： 1）锅炉保证效率 87.5%； 2）燃用设计煤种，不投油最低稳燃负荷不大于锅炉负荷的 40%B-MCR； 3）NOx排放浓度不大于 280mg/mn3； 4）SO2排放浓度不大于 400 mg/mn32（Ca/S摩尔比例 2：1） 5）锅炉强迫停用率2%。 2 设计思路和改进措施 宝丽华工程设计煤质比较接近福建龙岩无烟煤， 设计煤种的干燥无灰基挥发份仅为 6.83%，煤着火温度高，燃料低位发热值约 4760 Kal/Kg，因此,煤的着火和燃烬非常困难。 另外，根据我们掌握的资料,大部分福建无烟煤均为灰熔点低，易结焦，如果运行中温度控制不好， 很容易造成炉膛结焦，从而影响锅炉连续、稳定
7、运行。 综合以上煤质分析可知:在燃用该燃料时,主要应解决的问题在于解决煤质着火困难,燃烧不稳定,飞灰含碳量高,容易结焦,锅炉效率低等问题。同时，针对已投运的135150MW 等级的循环流化床锅炉暴露出的一些问题进行分析， 在设计时间许可的情况下，在设计上采取有效措施，避免或减轻这些问题带来的危害。 2.1 在降低 Q4 损失上的措施 煤粒子燃尽时间的经验计算公式如下： T=6.067X108EXP(-0.01276Tch)dt1.16dt 指煤粒的初始粒径； Tch 指炉内平均温度. 因此， 煤粒子的燃尽时间取决于煤粒的初始直径和炉内平均温度， 而循环流化床锅炉与煤粉炉相比， 总体上煤粒子粒径
8、大，燃烧温度低，因此，细（飞）灰燃尽困难，机械不完全燃烧热损失 Q4 较大。 为降低 Q4 损失，有两种思路: 1）提高床温水平：提高床温有利于煤的着火和燃尽， 但由于宝丽华煤质的特殊性， 高的燃烧温度容易造成结焦， 因此，只能适当提高燃烧温度。 2）根据以上公式得到煤粒子燃烬时间表： m 25 50 75 100 125 150 200 300 400 500 600 750 18.01 40.25 64.42 89.94 116.4 143.9 200.9 321.67 449.09 581.8 589.5 800 9.52 21.27 34.04 47.52 61.56 76.06 10
9、6.2 170 237.8 307.4 379.8 850 5.03 11.24 17.98 25.11 32.52 40.18 56.1 89.79 125.4 162.0 200.6 900 2.66 5.94 9.50 13.26 17.18 21.23 29.64 87.44 66.24 85.80 106.0 950 1.40 3.14 5.02 7.01 9.08 11.22 15.66 25.07 35.00 45.33 56.01 960 1.24 2.76 4.42 6.17 7.99 9.87 13.78 22.06 30.80 39.90 49.30 970 1.09 2
10、.43 3.89 5.43 7.03 8.69 12.13 19.42 27.11 35.12 43.39 980 0.96 2.14 3.42 4.78 6.19 7.65 10.68 17.09 23.86 30.91 38.20 990 0.84 1.88 3.01 4.21 5.45 6.73 9.40 15.05 21.01 27.21 33.62 1000 0.74 1.66 2.65 3.70 4.80 5.93 8.27 13.24 18.49 23.95 29.59 可见： 粒子的燃尽率取决于分离器的最小切割直径，因此，减小分离器最2小切割直径， 提高分离器效率是保证粒子燃尽
11、的有效方式。 对于分离器不能捕捉的细粒子，则需要在炉膛内一次燃尽，从上表可见， 细粒子在炉内的停留时间一般应大于 6 秒。因此，降低炉膛烟气速度也是行之有效的方式。 增加有效停留时间早着火，早加风，加强扰动。 由于时间上的局限性， 在炉膛大小高度和分离器设计上都不可能有大的动作，因此， 设计重点放在了增加煤粒的有效停留时间上。为此，宝丽华工程采取了以下措施： 将给煤口下移了 800mm，使入炉煤充分与床料预混合，着火位置下移，增 加了煤粒在炉内的有效停留时间， 提高了煤的燃尽效率。 将风水冷冷渣器改为滚筒式冷渣器，原冷渣器用风通过二次风入炉，二次 风 总 风 量 从 139X103Nm3/h
12、增 加 到190X103Nm3/h（提高约 40） ，提高了二次风喷口的穿透性，强化了炉内气流扰动， 煤流与氧气场的配合和氧气使用效率得到了有效改善。同时，二次风风量留有较大的调节裕度，调节灵活，炉膛温度由下至上较为均匀，有利于碳的一次燃尽。 通过这些措施， 可以使机械不完全燃烧热损失 q4 基本接近煤粉炉的水平。当干燥基挥发份为 4.30（实际值）时，飞灰含碳量仅为811%， 底渣含碳量1%。2.2 风帽设计 我公司风帽的典型设计为导向风帽，其排大渣能力强，不易结焦，但漏渣和磨损常解决不好。 而钟罩风帽虽不易漏渣和磨损， 但排大渣能力差， 易发生结焦问题。如何开发出具有以上两种风帽优点的新的
13、风帽型式及风帽布置方式， 在宝丽华设计中作了新的尝试，如图所示。2工程采用了高密度钟罩式风帽、 定向风帽混合布置方案， 炉膛布风板采用了具有成熟技术的钟罩式风帽，风帽的节距、尺寸、开孔方式、高度以及阻力计算程序均为全新设计。其在结构上分为内外两层， 内层导管在上部设计有多层小孔以均分气流，小孔孔径较小，同时由于其处于钟罩内层顶部，不与灰接触，运行中固体颗粒不易达到， 故不会产生堵塞及漏灰的问题； 而风帽的钟罩部分的开孔位于钟罩下部，其孔径虽远大于入炉粒径，但采用了较高的风速，回转式通道，很好地解决了漏灰堵塞问题。 我公司钟罩式风帽具有如下特点： ? 合适的阻力设计：4-5KPa ? 较低的出口
14、速度，避免相互磨损 ? 良好的布风均匀性 而在排渣口附近， 则仍沿用了定向风帽， 其无以伦比的排大渣能力将有效的防止大渣在排渣口附件的沉积，以点带面，促进炉膛大渣的排放。 在排渣口附近布置了少量的定向风帽。经过几个月的运行，漏灰和磨损问题已基本解决， 也未出现结焦问题。 2.3 冷渣器布置 冷渣器问题是 CFB 技术的世界性难题，要很好的解决必须从冷渣器设计、锅炉给煤制备系统设计、入炉原煤质量控制、电厂运行管理等多方面共同努力。目前国内使用的冷渣器分为机械式 （包括滚筒、绞龙、钢带）冷渣器和非机械式（包括风水冷、气槽）冷渣器两种，各有其利弊。选择冷渣器，关键在于： 适合电厂的实际情况。 实践证
15、明，流化床对于入炉煤质的要求比较高， 主要是煤质粒度和入炉煤水分。 但是由于我国国情，煤种石块和矸石多，煤质变化大，输煤破碎系统设计选型困难， 入炉煤质较难保证。此时，就要选取对煤质粒度不敏感的冷渣器类型。 适应电厂的煤质特性，主要是灰分大小。 这里，可以用一个公式进行简单的分析。 afhAy=c(1-)Gyafh 飞灰份额， ； Ay 1kg燃料燃烧生成的总灰量，kg/kg燃料； c 分离器入口灰浓度（不包括内循环） ， kg/m3 分离器分离效率， % Gy 1kg燃料燃烧生成的烟气量， m3/kg燃料； 1因此，对于某种技术流派的 CFB 炉而言， 飞灰份额与灰分大小的乘积即飞灰量基本不变.在燃烧高灰煤时，飞灰份额下降，为维持主循环回路循环灰量，必须加大底渣排放。 根据以上分析，在本工程中，针对入炉煤粒径无法达到我公司设计要求的实际情况，通过与电厂的交流，认为：在现有煤粒径的条件下， 采用风水冷冷渣器容易冷渣器结焦，造成排渣不畅等问题，同时， 冷渣器用风量将达到燃烧总风量的12以上，除与二次风抢风，增加飞灰含碳量和排烟温度外， 还会在冷渣器与炉膛之间形成内
