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燃用高水份褐煤超臨界CFB鍋爐方案簡介
東方鍋爐股份有限公司
2014年10月
2023/2/13東方鍋爐循環流化床鍋爐-【發展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計基礎】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計重點】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運行情況-【運行效果】主要內容2023/2/14煤質適應好污染物排放低負荷調解比大,調整速度快燃料制備系統簡單灰渣綜合利用好循環流化床(CFB)鍋爐2023/2/15135~150MW等級CFB鍋爐200MW等級CFB鍋爐300MW等級CFB鍋爐600MW等級CFB鍋爐第一階段(1988~1993)國內合作自行開發。第二階段(1993~2000)加快CFB大型化。第三階段(2000~2003)東方型150MW自主知識產權的CFB鍋爐的研發。第四階段(2003~至今)自主開發200MW、300MW及600MWCFB鍋爐。東方鍋爐循環流化床(CFB)鍋爐技術發展歷程東方鍋爐循環流化床(CFB)鍋爐技術發展歷程-市場占有率東方鍋爐亞臨界300MWCFB鍋爐項目已投入商業運行的業績為38臺。
600MW超臨界CFB已投入運行。東方CFB鍋爐海外市場業績土耳其印度越南印尼蒙古波黑贊比亞菲律賓
哥倫比亞東方鍋爐循環流化床(CFB)鍋爐技術發展歷程-市場占有率試驗中心包括建于德陽的以低污染燃燒技術研究為重點的燃燒試驗平臺和建于成都的燃料燃燒機理研究實驗室。東方鍋爐循環流化床(CFB)鍋爐技術發展歷程—東方鍋爐研發能力
實驗室中心建成后,已完成了新疆高鈉煤、錫林浩特褐煤、波黑高水份低熱值褐煤、中煤平朔煤矸石、廣西百礦煤的試燒試驗。熱態試驗中心東方鍋爐循環流化床鍋爐-【發展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計基礎】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計重點】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運行情況-【運行效果】主要內容2023/2/110揚長:東鍋設計制造的135MW等級褐煤CFB鍋爐在土耳其SILOPI、印度JSW工程運行多年。鍋爐運行穩定、可靠。總結這些電廠的運行情況,可以看到CFB鍋爐燃用高水分褐煤在可靠,高效,低污染方面有以下優勢:煤種適應性好燃料制備系統簡單自脫硫高,脫硫成本低低溫燃燒NOx排放低床溫低,有效避免結焦負荷調節性能好,不投油穩燃負荷達30%BMCR爐內脫硫,煙氣酸露點溫度低,排煙熱損失小CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇優勢在正確設計思想的保證下可以化為勝勢:(1)褐煤低熱值對CFB鍋爐的影響和設計考慮■給煤■燃燒穩定性(2)褐煤高水分值對CFB鍋爐的影響和設計考慮■煙速控制■尾部腐蝕(3)褐煤揮發分高對CFB鍋爐的影響和設計考慮■風量分配■污染物控制■對燃盡的影響
褐煤低熱值對CFB鍋爐的影響和對策
鍋爐的燃料消耗量相對較高,鍋爐給煤系統的負荷較大(本項目設計煤耗量668.56噸/小時,最差煤耗量980.28噸/小時)。因此,給煤系統的選擇和給煤設備的可靠穩定運行對保證鍋爐連續有效運行非常重要。
選擇爐側給煤,第一級為稱重式給煤機,第二級給煤機采用埋刮板式。褐煤高水分值對CFB鍋爐的影響對策
煙氣量增加,燃煤爆裂特性強,酸露點高。選擇更大的爐膛截面降低流化速度,合適的入爐粒徑提高燃燼率。經過爐內脫硫后煙氣酸露點大大降低。褐煤揮發分高對CFB鍋爐的影響和對策
影響鍋爐風量分配,影響污染物排放。調整一二次風配比,減少NOx生成;選擇合適的床溫,獲得最佳脫硫反應溫度。這些措施需要進行試驗臺和工程的驗證。CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇東方鍋爐為提升科研水平和新技術、新產品開發能力建設了清潔高效燃燒技術試驗中心,試驗中心于2011年9月建成投入使用。試驗中心是中國機械工業協會、機械工業聯合會批準依托東方鍋爐建設的“機械工業清潔高效燃燒技術工程實驗室”。
實驗室中心建成后,已完成了新疆高鈉煤、錫林浩特褐煤、波黑高水份低熱值褐煤、中煤平朔煤矸石、廣西百礦煤(廣西褐煤)的試燒試驗。東方鍋爐研發能力:熱態試驗中心CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇循環流化床試驗臺燃燒錫盟地區褐煤試驗研究報告
CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇煤質化驗表明:該煤種屬于高揮發份、中高灰分、中高水分、高含硫量、低熱值的劣質褐煤,屬于極易著火、極易燃盡、不易結渣煤種。著火特性試驗表明:采用床下熱煙氣點火,在床溫350℃可實現成功點火,580℃時能順利切除助燃燃料,點火啟動穩定。灰渣特性表明:煤粒徑小于~30mm,不投石灰石工況下,灰渣比約為39%:61%;投入石灰石后,灰渣比約22%:78%。該燃料的爆裂性較強,鍋爐設計時應合理控制入爐煤粒徑。SO2排放特性及脫硫試驗表明:在860℃時自脫硫率為17.4%左右;投入石灰石后脫硫率可達到97%以上。NOx排放特性試驗表明:試驗工況的NOx排放值約為70~200mg/Nm3(6%O2),平均值為127mg/Nm3(6%O2)。低負荷床溫運行時NOx的排放值更低,不需要投入SNCR即可滿足排放要求。CFB+SNCR試驗表明:分離器入口噴入尿素具有更好的脫硝效果,脫硝率可達到50%以上。錫盟4#煤試燒結果:循環流化床試驗臺燃燒錫盟地區褐煤試驗研究報告
CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇東方正在執行波黑300MWCFB鍋爐,已經完成鍋爐設計。在3MW試驗臺燃燒完成
高水分褐煤試驗研究CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇燃用劣質褐煤的波黑斯坦納瑞300MW亞臨界CFB鍋爐預計在2015年投入運行。東方設計燃用褐煤CFB鍋爐情況CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇8X135MW燃用高水份褐煤CFB鍋爐已在印度投入商業運行CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇印度JSW135MW超高壓CFB鍋爐設計煤質典型高水份、低熱值褐煤CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇按無煙煤設計的福建龍巖、永安、漳平、廣東寶麗華,按煙煤設計的秦皇島電廠等300MW等級CFB鍋爐實際均大比例摻燒印尼褐煤。CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇東方燃用褐煤CFB鍋爐運行情況注:1).部分鍋爐數據由于性能試驗尚未完成,故未提供;2).*石灰石系統未正常投入運行。CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇更可靠
CFB鍋爐對褐煤有良好的適應性,獨特的循環流化燃燒方式輕松回避了褐煤易結渣的問題;實現了爐內脫硫并有效抑制了氮氧化物的生成,脫硫、脫硝系統的可用率對機組運行不造成影響。隨著技術發展,CFB鍋爐的可靠性已經有了顯著提高;國內已經投運的300MWCFB鍋爐表現出很高的可靠性。東方鍋爐660MW超臨界CFB鍋爐采用成熟結構;因此可以預期660MW超臨界CFB鍋爐燃用褐煤能夠達到較高的可靠性。配風扇磨PC鍋爐選用三介質系統,高溫抽爐煙管道無論采用內襯保溫磚還是外保溫結構,都存在漏風率高等問題;風扇磨煤機沖擊板磨損嚴重、壽命低、檢修頻繁;風扇磨煤機提升壓頭較低,易造成燃燒器區域結渣。配風扇磨的PC鍋爐存在較多影響可靠性的因素。因此,從可靠性方面分析,660MWCFB機組不亞于配風扇磨PC鍋爐,甚至高于PC鍋爐。CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇更環保(近零排放)
CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇更高效
CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇更經濟
CFB鍋爐獨特的燃燒方式,能容易地解決褐煤易結焦的問題,同時爐內實現煙氣脫硫,低NOx生成,大大簡化了鍋爐系統,提高了機組可靠性。而且隨著技術發展,CFB鍋爐的可靠性有了很大提高;燃用西南地區褐煤的連續運行記錄是最好的證明。PC鍋爐必須面對褐煤結焦問題,風扇磨(三介質干燥系統)制粉干燥系統復雜,高溫抽爐煙管道漏風率高;同時存在風扇磨煤機沖擊板磨損嚴重、壽命低、檢修頻繁等問題。因此,660MWCFB鍋爐在技術上的優勢不亞于PC鍋爐。通過對CFB和PC鍋爐兩種機組初投資和運行費用比較可以看出CFB機組在經濟性方面的優勢明顯。技術經濟比較結論
初投資比較CFB機組在鍋爐本體、鍋爐輔機、爐墻砌筑、輸煤系統等方面的投資高于配風扇磨的PC鍋爐機組;CFB鍋爐由于其獨特的燃燒方式,不設置制粉系統、脫硝系統,用系統簡單、投資低的爐內脫硫系統代替了濕法脫硫系統;在制粉系統、煙風煤管道、脫硫系統、脫硝系統、主廠房及輔助車間土建結構方面的投資遠低于PC鍋爐。綜合計算,2×660MW超臨界CFB機組的投資較配風扇磨的PC鍋爐機組低22027萬元。運行費用比較
CFB機組的鍋爐效率略高于PC鍋爐,年耗標煤量較PC鍋爐低;CFB機組由于風機功率較高,廠用電率高于PC鍋爐,年耗廠用電成本高于PC鍋爐;PC鍋爐設置了濕法煙氣脫硫系統,年耗水量遠高于CFB機組;由于頻繁更換磨煤機沖擊板和,PC鍋爐的年檢修成本高于CFB機組。綜上所述,PC鍋爐的年運行費用高于CFB機組。CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇人工排紅渣水冷壁磨損(運行一個月后)“艱難”的目標避短:難題1熱效率與煤粉爐比較尚有差距難題2
磨損問題導致鍋爐可用率降低難題3
輔機(主要指煤倉、破碎系統、風機)設計選型缺乏經驗難題4
渣處理問題難題5
廠用電率偏高CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚長避短的選擇東方鍋爐循環流化床鍋爐-【發展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計基礎】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設計重點】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運行情況-【運行效果】主要內容水動力設計整體布置低質量流速垂直管技術主循環回路主要設計重點12尾部3低污染保證SO2排放低NOx排放低2023/2/132設計煤質典型高水份、低熱值褐煤600MW超臨界CFB鍋爐參數600MW超臨界CFB鍋爐方案超臨界參數變壓直流鍋爐,一次中間再熱,H型布置,總體上分為主回路、尾部、空預器三部份
兩臺四分倉回轉式空預器方案回料器給煤兩側墻排渣,采用滾筒冷渣器六臺旋風分離器尾部雙煙道單爐膛,雙面曝光中隔墻,爐膛內布置屏式過熱器及屏式再熱器,等壓風室東方褐煤超臨界CFB鍋爐——整體布置(可靠性)設計煤和最差煤均屬于高水分、低熱值褐煤。燃料在主回路內放熱份額較低,難以達到常規燃料份額。超臨界CFB鍋爐水冷壁吸熱份額的需滿足一次直流和水動力安全要求,吸熱份額不得低于~40%。因此需減小主回路過熱器和再熱器吸熱比例。為此,本項目取消了常規配置的外置式換熱器,爐膛內同時布置末級屏式過熱器和末級屏式再熱器,控制兩者總的吸熱份額。保證水冷壁吸熱份額和爐膛溫度由于主回路不設外置式換熱器,尾部采用雙煙道擋板調節再熱蒸汽溫度。2023/2/136采用高效冷卻式旋風分離器飛灰粒徑d50=10~20um2023/2/137優點:回料器阻力兼顧密封與返料回料器點多,兼顧給煤針對煤質特點設置回料風,防止結焦外表面溫度低
通過回料器放灰調節粒徑分布,從而改變固氣比和吸熱份額,以適應各種煤質
采用雙回路回料器2023/2/138采用兩側墻回料腿給煤及前后墻氣力播煤裝置聯合給煤方式,兩側墻共12點,前后墻4點,共16點給煤。落煤口落煤口爐膛采用CFB給煤方式——回料器及氣力播煤聯合給煤2023/2/139東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐——水動力技術水冷壁質量流量選擇水冷壁進、出口溫度選擇合理性效果高動能空氣射流提高混合:提高燃燒效率,如降低CO、飛灰含碳增強石灰石/SO2的反應,提高脫硫率更佳的脫硝效率高效二次風技術東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐——降低排放措施(低污染)東方鍋爐循環流化床鍋爐-【發展歷程】東方鍋爐350MW超臨界CFB鍋爐-【設計基礎】東方鍋爐350MW超臨界CFB鍋爐-【設計重點】東方鍋爐大容量CFB鍋爐業績-【運行效果】主要內容2023/2/142投運唯一具有600MW超臨界CFB鍋爐廠家最早投運自主開發300MW亞臨界CFB鍋爐廠家最早完成350MW超臨界CFB鍋爐開發,最早獲得合同東方鍋爐循環流化床運行狀況—300MW亞臨界CFB鍋爐東方300MW亞臨界CFB鍋爐運行情況首臺300MWCFB鍋爐于2008年6月7日~6月14日成功通過168小時考核試運行。東方300MW亞臨界CFB鍋爐運行情況東方首臺600MW超臨界CFB鍋爐四川內江白馬項目已與2013年4月投入商業運行。2013年5月東方鍋爐與四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司(簡稱白馬電廠)聯合成立了循環流化床技術研發中心,并簽訂技術合作協議,協議規定白馬電廠可以并且為東方鍋爐循環流化床鍋爐用戶提供相關的技術培訓。東方600MW超臨界CFB鍋爐運行情況東方600MW等級超臨界CFB鍋爐10大優勢:1、水動力特性十分良好,自補償特性充分;2、床溫分布均勻,外置床靈活可調;3、啟動調節方便可靠;4、升負荷速率快;5、啟動省油,15%負荷可斷油;6、熱力系統設計合理,各級壁溫正常且遠低于報警
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