华能临沂火力发电厂煤炭助燃剂中试报告-新.doc

多功能液态煤炭燃烧促进剂火力发电厂工业锅炉应用试验报告南京化工大学化工建材设计研究所东南大学能源与环境学院中国华能集团公司华能临沂发电有限公司多功能液态煤炭燃烧促进剂火力发电厂工业锅炉应用试验报告试验时间：2009-5-14 08:302009-5-16 00:00。试验地点：华能临沂发电有限公司#3 炉A、B给煤机处试验参加单位及人员： 南京工业大学材料科学与工程学院严 生、徐正华、黄世伟东南大学能源与环境学院黄亚继、段锋中国华能集团公司华能临沂发电有限公司何培斌、姚奉宁、于晓光、杨全业、侯宝聚、来剑峰目 录一 引言.3二、电厂锅炉及制煤系统现状.42.1、电厂锅炉及制煤系统现状.42.2 锅炉特性4三、试验原料及设备5四、试验现场及条件5五 试验结果与分析.65.1锅炉热效率分析.65.1.1助燃剂对炉膛出口温度的影响65.1.2助燃剂对煤粉给料器的影响85.1.3助燃剂对炉膛出口烟气中含氧量的影响95.2节煤分析.95.3烟气分析.105.4飞灰成分分析11六 结论. 12附录 1 试验原始参数2 试验协议一、引言我国是一个产煤大国，同时也是一个用煤大国，建国以来，煤在我国一次能源消费构成中占75%左右，预计到2050年这一比例仍将高达50%以上。在一个较长的时期内，煤炭仍将是我国能源中最主要的角色。建设资源节约型，环境友好型社会是我国现阶段的一项长期的任务，因此合理利用煤炭资源，提高煤炭的燃烧效率，不仅具有较高的经济效益，同时也具有重大的社会意义。研究对高效燃烧、低负荷稳燃、低污染、防止结渣与高温腐蚀这五个方面的问题都有益的燃烧方式具有十分重要的意义。因此如何提高资源利用率、减轻环境污染，除尽力改造燃烧装置及工艺参数外，还需更有效的助燃剂。按目前煤炭产量计算，如果能使煤炭热效率提高8%、节煤8%左右，我国则每年少消耗2亿吨煤，可减排10%，其工业产值可达千亿元以上。本课题组开发的煤炭燃烧促进剂在东南大学863中间煤粉试验台（见试验研究报告）上测试结果为：适宜的煤炭燃烧促进剂可以显著提高煤的燃烧效率25.8%84.9%，初步计算可节煤7.5%17%；适宜的助燃剂可以降低SO2 与NOX的排放，分别达到29.5%和32.2%；适宜的煤炭燃烧促进剂可使煤的着火点下降4；适宜的煤炭燃烧促进剂对煤的灰熔点影响不大，即对结焦无影响；助燃剂主要成份为有机材料，不含S、N、Cl、F等元素，其沸点约220；常温下表面张力均在37.239.2 mN/m2之间，在常温下，转速50rpm时，粘度在48.663.1mPas之间，煤炭燃烧促进剂燃尽率大于99.5%。为了考察本产品在电厂煤粉炉中的使用效果，于2009年5月13日至5月16日在华能临沂发电厂3号煤粉炉上进行了应用试验，目的是考查该产品在电厂正常运行条件下，节煤减排效果。二、电厂锅炉及制煤系统现状2.1、电厂锅炉及制煤系统现状1）14万千瓦机组5台，年耗煤150万吨，每一机组配2台磨煤机（正常1台工作，一台备用），蒸汽提供量435吨/小时，蒸汽临界压力13.7MPa。锅炉效率92.4%。2）单机锅炉耗煤量：60吨/小时，每天耗煤量在1400吨左右。3）飞灰中残炭含量5-8%，渣中残碳含量36%，灰渣比4：1。4）磨煤机正常台时产量50吨/小时，内部温度7080，进风口温度180200，出风温度小于70，煤粉控制指标200目筛余小于14%，每个储煤仓容量180吨，皮带输送能力4060吨/小时。2.2 锅炉特性华能临沂发电厂3号煤粉炉是上海锅炉厂制造的超高压自然循环锅炉，型号SG-435/13.7-M765。该炉为自然循环汽包炉，形布置，单炉膛，平衡通风，三层四角切圆燃烧，中间储仓式热风送粉，液态排渣。炉膛四周为膜式水冷壁，炉膛内布置两级屏式过热器，水平烟道顶部布置两级盘管式过热器。再热器、省煤器布置在尾部烟道内，空预器采用回转式空预器。取样口位置示意图见图1。图1 取样口位置示意图三、试验原料及设备1 原料：多功能液态煤炭燃烧促进剂，备料1吨。2 设备：高速剪切分散乳化机1台；计量泵（0800ml/min，扬程20m）2台。四、试验现场及条件1 试验用煤2600T，由电厂供煤部提供，煤质参数见表1。表1 煤质参数全水分空干基水分空干基灰分干燥基灰分空干基挥发份干燥无灰基挥发份固定碳全硫干基高位发热量收到基低位发热量备注8.71.5425.2325.6219.1826.1954.051.6124.99221.9742将煤炭燃烧促进剂分别由计量泵喷入A、B喂煤皮带机，通过煤磨制粉系统，将原煤制成合格煤粉，由一次风携带送入炉内燃烧。加入量为0.05%。3 煤磨和锅炉运行均按原习惯操作正常运行，由于试验期间锅炉参数受发电负荷控制，而发电负荷又受上级供电指令调度，且波动频繁，因此液态煤炭燃烧促进剂试验的效果只能在相同负荷段下进行比较，可比时间段为：未加助燃剂：5月14日12:005月14日19:00（发电负荷为105MW）加助燃剂：5月15日10:005月15日17:00（发电负荷为105MW）由于5月15日凌晨开始下大雨，煤的水分增加，煤粉给料机转速即使相同，而实际给煤量却是减少的，因此可能对加助燃剂助燃效果分析产生影响。五 试验结果与分析试验所有参数数据见附录1，数据由电厂运行部热工科提供，均为计算机中的实时数据。5.1、锅炉热效率分析5.1.1助燃剂对炉膛出口温度的影响图2 助燃剂对屏过出口A侧温度的影响图3 助燃剂对屏过出口B侧温度的影响从图2、图3可以看出，添加助燃剂后，屏过出口A、B两侧温度都升高，尤其B侧平均温度提高约8。在过热蒸汽量和发电量不变的情况下，可以推断出炉膛温度也应相应提高。炉膛温度升高可以解释为：煤炭燃烧促进剂含有的催化剂能使煤着火后产生微爆，从而使炉内煤粉颗粒膨松，并搅动煤粉颗粒周围的气体，使氧气与煤粒接触面增大，大大改善了燃烧状况，使燃烧更充分。提高炉膛温度，有利于煤炭燃烧充分，减少底渣和飞灰中的残炭量（见“助燃剂对飞灰含碳量的影响”一节），增加高温烟气对炉壁的对流传热和辐射传热，锅炉截面热负荷和容积热负荷增加。本中试试验过程中，维持发电量不变，锅炉产生的蒸气量也不变，那么炉膛温度的升高，势必会说明横向冲刷尾部受热面烟气量的减少，从而也就能够推断入炉煤量减少（见“助燃剂对煤粉给料器的影响”一节）。5.1.2助燃剂对煤粉给料器的影响图4 助燃剂对煤粉给料机转速的影响从图4可见，添加助燃剂后，在锅炉负荷和发电量不变的情况下，煤粉给料机总转速变慢，可以推断出锅炉燃烧效率增加，发电煤耗减少。另一方面会带来送风机和引风机电流减少，厂用电量减少。竞价上网，发电标煤耗是反映成本和效率的最直观的经济指标。可见通过向入炉煤中添加助燃剂，能实现节煤的目的。5.1.3 助燃剂对炉膛出口烟气中含氧量的影响图5 助燃剂对炉膛出口烟气中含氧量的影响从图5可知，向入炉煤中添加助燃剂后，炉膛出口烟气中含氧量降低。在同样锅炉负荷下，出口烟气含氧量、给煤量减少，说明燃烧空气量减少，相应烟气量减少，有助于减少锅炉排烟热损失。同时烟气中NOx含量与燃烧空气量有关，燃烧空气量的减少有助于减少烟气中NOx总量。试验数据显示，A、B两进口总含氧量下降了约0.7个百分点，下降约10%。5.2节煤分析助燃剂对飞灰和底渣中残碳的影响见表3。表3燃烧实验残碳量数据与相对百分比内容编号取样时间残碳/%平均残碳/%相对百分比/%折算未燃残碳/%折算平均未燃残碳/%空白飞灰A1-15月14日14：008.919.271007.137.42A1-25月14日14：009.077.26A2-15月14日17：009.487.58A2-25月14日17：009.607.68掺助燃剂飞灰B1-15月15日12：005.286.3568.504.225.08B1-25月15日12：005.324.26B2-15月15日15：007.345.87B2-25月15日15：007.445.95空白底渣C1-15月14日14：001.823.351000.360.67C1-25月14日14：002.010.40C2-15月14日17：004.930.99C2-25月14日17：004.630.93掺助燃剂底渣D1-15月15日12：001.221.6448.960.240.33D1-25月15日12：001.530.31D2-15月15日15：001.890.38D2-25月15日15：001.920.38注：折算平均未燃残碳按灰渣比4：1。从表3可以看出添加助燃剂后飞灰和底渣的含碳量都有所降低，其中飞灰降低31.5%，底渣残碳量降低51.04%。机械不完全燃烧损失减少，其中原因可以解释为：助燃剂能使燃煤的着火温度降低，使固碳的着火点提前实现，也就是固碳提前进入燃烧阶段。助燃剂中所含的一些氧化剂受热分解，生成原子氧（初生态氧），促使煤粒燃烧的链式反应延续，提高了燃烧速率和传热效率，有利于挥发分和煤粉中碳的燃尽。 试验数据表明，残碳最高下降了4.04个百分点，降低47.2%，平均数据表明残碳降低了2.68个百分点，降低33.1%。5.3 烟气分析烟气成分检测由电厂运行部脱硫工段采用烟气综合测定仪Kar940采集并提供数据，结果见表4。表4 烟气成分检测报告状态 烟气O2SO2NOX未加助燃剂8.553500（折合后为3300）430加助燃剂8.52920（折合后）420 由表4中数据可见，加煤炭燃烧促进剂后，工业锅炉排除烟气中SO2下降了17%左右，折合后下降了12%左右，O2与NOX变化不大，表明助燃剂有明显的固硫作用。5.4 飞灰成分分析采用X荧光分析仪分析飞灰成分，结果见下图-6、图-7。图-6 未加助燃剂飞灰成分图-7 加助燃剂飞灰成分由图-5、图-6可见，加助燃剂飞灰成分中SO3比未加助燃剂飞灰成分中SO3高0.432百分点，提高了34.8%，理论上SO2少排放了42.8%。六 结论1、添加煤炭燃烧促进剂后，屏过出口A、B两侧温度都升高，尤其B侧平均温度提高约8。在过热蒸汽量和发电量不变的情况下，可以推断出炉膛温度也应相应提高。说明横向冲刷尾部受热面烟气量的减少，从而也就能够推断入炉煤量减少。2、在锅炉负荷和发电量不变的情况下，添加煤炭燃烧促进剂，煤粉给料机总转速变慢，可以推断出锅炉燃烧效率增加，发电煤耗减少。另一方面会带来送风机和引风机电流减少，厂用电量减少。3、在锅炉负荷和发电量不变的情况下，出口烟气含氧量、给煤量减少，说明燃烧空气量减少，相应烟气量减少，有助于减少锅炉排烟热损失。同时，燃烧空气量的减少有助于减少烟气中NOx总量。A、B两进口总含氧量下降了约0.7个百分点，下降约10%。4