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1、循环床锅炉高效节能技术改造,陈汉平，刘德昌，杨海平 等 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室,华 中 科 技 大 学 煤燃烧国家重点实验室,洁净煤燃烧的国家级研究基地 二十余名教授、百余名研究生 国内一流的测试分析仪器和实验台架 常规及实验室规模流化床实验台,华 中 科 技 大 学 煤燃烧国家重点实验室,煤/生物质燃烧、气化的理论研究与技术开发的国家团队 理论研究与生产实际相结合 开发成功35130T/h下排气循环床锅炉 下排气分离器，技术新颖，结构紧凑 国内外首创，国际先进，国内领先,煤燃烧国家重点实验室,锅炉技术改造 1、几十台流化床锅炉进行运行调整或改造 2、完成了多种燃烧形式的锅炉，如链
2、条炉、旋风炉、油炉、煤粉炉等改造成流化床锅炉，以及流化床锅炉的完善化改造，积累了丰富的技术和工程经验。,技术应用下排气循环床锅炉,应用： 配套设计：35t/h410t/h 投入运行：35t/h130t/h 转让：已转让给天元、江联、巴威等8家公司 。近3年仅天元、江联2家公司就有150多台投入运行 评价：下排气循环流化床锅炉为国内流化床锅炉炉型之一，具有独立的知识产权，其各项性能指标达到国内同类产品的领先水平,具有我国特色和自主知识产权的 下排气型循环流化床锅炉技术流派,相关技术成果获得国家教育部技术发明一等奖，湖北省技术发明二等奖，武汉市技术发明银奖,概述 我国旧锅炉的现状及其改造方向 旧锅
3、炉改造的方式 锅炉改造的炉型选择 煤粉锅炉翻新改造方案及其比较 技术改造的效益,主 要 内 容,概述,循环流化床燃烧是一种清洁、高效煤燃烧技术，近十多年来在国内外得到了迅速发展。采用循环流化床燃烧技术改造电站煤粉锅炉是目前国际上循环流化床燃烧技术应用发展的方向之一，受到世界主要发达国家的重视。 美国、法国、日本等国开发流化床锅炉从改造老电站锅炉入手，不仅成功地解决了这些锅炉机组设备老化、技术落后、经济效益差、污染严重等问题，而且还大大加速了流化床锅炉的发展。,概述,如法国在Gardanne电厂250MW机组煤粉锅炉改造中采用了循环流化床锅炉，已成为目前世界上运行中的最大循环流化床锅炉之一。该工
4、程对老电站锅炉的技术改造起到了很好的示范作用，并为循环流化床锅炉的进一步发展奠定了基础。 我国能源结构以煤为主，锅炉燃烧效率不高，燃煤带来的污染十分严重，且我国目前能源建设发展较快，资金比较缺乏，因此学习国外经验，采用循环床燃烧技术改造旧锅炉，其经济效益、环境效益和社会效益更为显著。,我国旧锅炉的现状及其改造方向,我国5070年代投运的125MW以下的发电机组总装机容量大约为80GW，其所配锅炉绝大多数为煤粉锅炉。 此外，各工矿企业的自备电厂、供热供汽动力站中还有大量的中小容量旧锅炉。这些锅炉技术落后、设备老化、煤耗高、效率低、污染严重，对其进行技术改造已势在必行。国家发改委制定的节能中长期专
5、项规划中，已将燃煤工业锅炉（窑炉）改造列为“十一五”十大重点节能工程。,我国面临的能源形势,在这种形势下，我国加快了对循环流化床锅炉的开发，同时也引进了数台大型循环流化床锅炉。这些锅炉由于种种原因还存在一些问题。引进一台循环流化床锅炉与将一台同容量的旧锅炉改造成循环流化床锅炉相比，前者投资要翻两番。在我国能源短缺和资金不足的情况下，在新建锅炉的同时，绝不能忽视对旧锅炉进行改造。,旧锅炉的改造方向,根据我国目前电力工业发展的技术政策，火电建设以300MW、600MW大容量机组为主；对现有的高压旧锅炉机组，应有针对性地进行改造，以降低煤耗，减少污染；实行“以大代小”，“以新代旧”的技术改造。 CF
6、B燃烧技术高效、低污染、燃料适应性强等优点，如果用这种技术来改造旧锅炉，则可达到节约资金、减少污染、增容和延长设备使用寿命的目的，国外已有不少成功的经验可以借鉴。因此，将旧锅炉改造成循环流化床锅炉应作为主要改造方向。,旧锅炉改造的方式,利用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉，主要有两种方式： 一、更换式改造 二、翻新式改造,更换式改造,以拆除原锅炉，另建新循环床锅炉为特征。 更换式改造工作量较大，投资较高，建设周期也较长。当然，如果是先建后拆，在新建循环床锅炉的同时，旧锅炉能继续运行，发电或供热创收，待循环床锅炉建成后再拆除旧锅炉，则可在很大程度上弥补上述不足。,翻新式改造,翻新式改造则不仅利用了原
7、厂址、厂房，还结合原锅炉的结构，尽可能地利用了原锅炉的锅筒、联箱、各部分受热面等（经大修或检验确认还可以利用的前提下），在原锅炉的基础上，将其改造成循环床锅炉。 翻新式改造具有改造工作量较小，投资较省，改造周期较短等优点。 由于受原锅炉结构的限制，通常难以实现循环床锅炉的最佳设计。,改造方案选择,采取何种改造方式，不仅是个技术问题，同时也是个经济问题，应作全面的技术经济比较、方案论证，择优选定。 国外旧锅炉改造为循环床锅炉一般多采用更换式改造，并已成为循环床锅炉应用发展之源。 国内目前也有不少旧锅炉改造为循环床锅炉，一般多采用翻新式改造。但对于超龄锅炉，如果锅炉本身已无多大利用价值，也可考虑采
8、用更换式改造。,锅炉改造的炉型选择,国外CFB较早(Lurgi, Pyroflow, FW，等)，技术相对较成熟，制造水平也较高，性能应有可靠保证。但从国外引进的几台循环床锅炉的运行情况来看，都或多或少存在一些问题。实际上国外循环流化床燃烧技术也存在一个适应我国煤种及运行条件的过程。就其性能与价格比来看，一般也不适合于我国改造旧锅炉。 国内生产的许多型式的循环床锅炉，整体性能较发展初期有很大的提高，技术也渐趋成熟，特别是在性能价格比上优势明显，比较适合于解决改造旧锅炉时的资金问题，可以作为改造旧锅炉的首选。,我国循环床锅炉典型技术,有运行业绩、有中国特色的三种典型炉型： 清华大学高温异形分离
9、中国科学院高、低温两级分离 华中科技大学 中温下排气旋风分离 技术成熟且各具特色 共同特点是锅炉结构紧凑，呈典型的形布置，未采用冷灰床；此外，都没有采用国外普遍采用的高温上排气旋风分离器，而使用了它们各具中国特点的分离器,清华大学 高温方形分离 循环床锅炉,1. 燃烧室 2. 异形（方形） 水冷分离器,中国科学院 高低温两级分离 循环床锅炉,1. 燃烧室 2. 百叶窗分离器 3. 高温过热器 4. 低温过热器 5. 省煤器 6. 空气预热器 7. 上排气分离器 8. 送灰器,华中科技大学 中温下排气分离 循环床锅炉,1. 燃烧室 2. 高温过热器 3. 低温过热器 4. 省煤器 5. 空气预热
10、器 6. 下排气分离器 7. 送灰器 8. 等压风箱 9. 给料装置,锅炉改造的炉型选择,作为循环流化床锅炉的关键部件，飞灰分离装置的性能直接影响到锅炉的安全和经济运行。循环流化床锅炉的燃烧室内气动力、传热特性、燃烧效率和蒸汽参数等特性均与分离器的性能密切相关。 分离器的结构型式和布置位置，决定了循环流化床锅炉的整体布置型式与紧凑性，成为区别循环流化床锅炉技术流派或炉型的重要标志之一。 因此，炉型的选择，实际上可以归结为对分离装置的选择，这个问题将在后面进行详细探讨。,锅炉改造的炉型选择,对于煤粉锅炉的更换式改造，目前国内可供选择的技术较成熟的循环流化床锅炉炉型主要有：下排气旋风分离器型，异形
11、水冷分离器型，百叶窗及旋风子两级分离器型，以及高温汽冷或绝热旋风分离器型等。 受旧锅炉结构及场地的限制，采用的飞灰分离器必须具有结构紧凑，便于布置的特点，以便能在有限的空间内布置分离器。因此，常规高温旋风分离器因其体积庞大、布置困难不适宜锅炉的翻新改造。,锅炉改造的炉型选择,而惯性分离器虽然在结构、布置上能满足要求，但单级惯性分离器因其有限的分离效率难以满足锅炉性能设计的要求，而必须采用两级或多级分离器，系统更为复杂，也不可取。 根据对旧锅炉翻新改造为循环流化床锅炉的研究、设计与实践，我们认为：采用下排气旋风分离器型循环流化床燃烧技术是非常适宜的，能够满足锅炉翻新改造对分离器的型式、布置和性能
12、等方面的要求。,煤粉锅炉翻新改造方案及其比较,保证改造效果的前提下尽量减少工作量，以进一步提高经济性。 一般的改造内容： 增加一套飞灰分离与回送的循环系统；将原炉下部改造为循环床浓相区并增加布风系统；各受热面进行适当调整；用高压风机替代原鼓风机；对容量较大的锅炉还应增设二次风机；改造原煤粉制备系统以满足循环床锅炉对燃煤粒度的要求等。,220t/h煤粉锅炉数量较多，结构布置上也具有代表性，典型的“”型布置220t/h煤粉锅炉的翻新改造。,武汉锅炉厂WG220/100型单汽包自然循环锅炉。 主要参数为：额定蒸发量220t/h，过热蒸汽温度540，过热蒸汽压力9.8MPa，给水温度215，排烟温度1
13、50，热空气温度330，煤耗36.1t/h，热效率87%。,采用高温方形水冷分离器的改造方案,进入分离器的烟气温度为850左右，高温分离。原折焰角取消，原水平烟道内的屏式过热器及高温过热器移至炉膛上部，低温过热器移至尾部竖井烟道上部，尾部受热面进行调整。增加省煤器受热面，取消高温空气预热器。由于改造为循环床燃烧方式后，炉内温度水平较原煤粉燃烧方式低，为确保蒸发量，炉膛内受热面要增加，过热器受热面也作了相应调整。,采用中温下排气旋风分离器的改造方案,原煤粉锅炉的基本结构、钢架和总体尺寸、炉膛上部及过热器等都维持不变。 主要是在水平烟道和尾部竖井烟道之间的转向室布置了中温下排气旋风分离器。烟气从炉
14、膛出来后先流经过热器，再进入分离器进行分离，然后从下排气管直接进入尾部竖井烟道。分离下来的颗粒物在流化密封送灰器的作用下返回炉膛，形成飞灰循环燃烧系统。,受热面的变化及钢耗,两方案都有改造工作量较小，投资少，工期短，见效快的特点。比较而言，下排气旋风分离器改造方案这方面的特点更显著。 中温下排气旋风分离器更容易布置，结构更紧凑、合理。 下排气旋风分离器的阻力较低，系统阻力增加不大，原引风机可留用。 分离器的体积大大缩小。 采用中温分离，分离器内的耐磨及保温材料易于解决，要求较低，可以节省相应的费用。 中温分离器及飞灰回送，系统内不存在结渣堵塞等问题，运行的可靠性更高。 如果受热面等经检验都能利用，其锅炉本体改造投资仅为新建锅炉的25%。,技术改造的效益,延长机组服役期2530年，大幅度减少投资； 降低污染， NOx、SO2排放； 拓宽煤种适应性，劣质煤，节省燃料费用。 提高机组的调峰能力，可在很大范围内（30%110%）适应负荷的变化； 便于灰渣综合利用 。,谢 谢 欢 迎 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,
