乌晓江上海电气高效低排放电站锅炉设计特点.ppt

,上海电气高效低排放燃煤电站锅炉设计特点,上海电气、上海锅炉厂有限公司2014年9月,一、上海电气高效电站锅炉设计特点,二、超低排放设计路线和考虑,内容,三、国电泰州二次再热锅炉设计特点,先进的600超超临界技术,29Mpa/605/623,1000MW超超临界燃煤技术,28Mpa/605/603,先进的600二次再热超超临界技术,33.11Mpa/605/613/613,先进的700超超临界技术,36.65Mpa/705/723,先进的700二次再热超超临界技术,36.65Mpa/705/723/723,第一阶段1.1Firststage1.1,第二阶段2.1Secondstage2.1,第一阶段：材料基础不变，优化参数，优化系统，挖掘潜力，提高综合利用效率第二阶段：材料基础提升，优化参数，优化系统，提高综合利用效率。,第二阶段2.2Secondstage2.2,第一阶段1.2Firststage1.2,已有技术1.0CurrentTechnology,上海电气超超临界燃煤发电技术发展路线,安徽田集国内首个620超超临界锅炉合同,国电泰州国内首个二次再热超超临界锅炉合同,华厦阳西国内首个1240MW620超超临界锅炉合同,塔式和型满足不同用户需求,上海电气业绩,截止到2014年8月底，上锅承接超超临界合同情况,国内唯一一个获得国家科技支撑的二次再热项目国电泰州1000MW,2013年12月22日投运国内第一个623的超超临界项目安徽田集660MW超超临界项目,以70台的业绩确保上海电气市场40%占有率,上海电气业绩,螺旋管水冷壁避免了节流圈的设计确保水冷壁运行的安全性；切向燃烧世界上最先进、环保的燃烧方式；宽负荷汽温可控性燃烧器摆动+烟气挡板，灵活的调温特性；高等级材料安全、可靠的受热面设计；宽负荷脱硝投运先进的设计理念，确保较宽负荷脱硝的投运；先进的岛式设计理念将锅炉本体及相关设备有效融合，提高整体经济性；,上海电气共同特征,上海电气最新设计理念,先进技术,参数最优,安全,系统最优,更高的参数最高的效率最低的污染物排放,深度余热利用先进的环保岛设计先进的全负荷脱硝先进的宽负荷调温,更安全的系统设计更安全的受热面设计,1.满足更高的参数最高压力：33MPa最高温度：主汽605再热汽6232.更高的可靠性采用先进的设计和工艺技术合理的材料使用运行中没有超温爆管3.更高的效率效率94.5%（优质烟煤）排烟温度120锅炉运行过量空气系数1.15空气漏风4.55%低的汽水和烟风阻力,上海电气最新技术,4.更低的排放锅炉空预器出口NOx排放150250mg/m3（烟煤）5.更广的煤种适应性满足无烟煤、烟煤、褐煤、贫煤6.更好的调节性燃烧器摆动加挡板，调节再热器汽温，以提高低负荷时的机组效率,上海电气最新技术,上海电气最新技术,1200MW超超临界锅炉,最大蒸发量3700t/h更高的过热器出口压力29.3MPa更高再热器出口温度623挡板调温塔式锅炉超低NOx燃烧技术宽负荷汽温调节能力挡板+燃烧器摆动组合调温先进的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂阳西1240MW,1000MW超超临界锅炉,660MW超超临界锅炉,目前国内最大容量的高效超超临界锅炉,上海电气最新技术,1000MW超超临界锅炉,一次再热最大蒸发量3200t/h更高的过热器出口压力29.3MPa更高再热器出口温度623挡板调温塔式锅炉超低NOx燃烧技术宽负荷汽温调节能力挡板+燃烧器摆动组合调温先进的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂漳泽、可门,上海电气最新技术,1000MW超超临界锅炉,一次再热最大蒸发量3200t/h更高的过热器出口压力29.3MPa更高再热器出口温度623挡板调温型锅炉超低NOx燃烧技术宽负荷汽温调节能力挡板+燃烧器摆动组合调温先进的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂北疆二期、板集、鸳鸯湖,上海电气最新技术,1000MW超超临界锅炉,二次再热最大蒸发量2800t/h更高的过热器出口压力33.11MPa更高再热器出口温度623挡板调温塔式锅炉超低NOx燃烧技术宽负荷汽温调节能力挡板+燃烧器摆动组合调温先进的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂泰州,国内唯一获得国家科技支撑计划支撑的二次再热项目,上海电气最新技术,660MW超超临界锅炉,一次再热最大蒸发量2100t/h更高的过热器出口压力29.3MPa更高再热器出口温度623挡板调温型锅炉超低NOx燃烧技术宽负荷汽温调节能力挡板+燃烧器摆动组合调温先进的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂田集、八角,国内唯一已经投运的623的机组,上海电气最新技术,基于切向燃烧的超低NOx燃烧技术,高的燃烧效率宽的煤种适应性低的NOx排放稳定的运行特点,切向燃烧属于整体燃烧，具有高效燃烧、低NOx排放、宽煤种适用性、稳定运行等优于其他燃烧方式的特点,可以摆动的燃烧器设计提供了更灵活的汽温调节手段,上海电气最新技术,基于切向燃烧的超低NOx燃烧技术,宽的煤种适应性,铜陵、彭城,外高桥、宁海、谏壁电厂,新密、禹州、蒲圻,贫煤,高灰分煤种,低灰熔点煤种,江苏国电谏壁电厂1000MW超超临界、塔式锅炉，原设计优质烟煤锅炉，实际掺烧3035%高水分印尼煤或褐煤达到60%，锅炉安全稳定运行。,上海电气最新技术,上海电气最新技术,基于切向燃烧的超低NOx燃烧技术,低的NOx排放,平均NOx排放：烟煤：258mg/Nm3高灰分烟煤：314mg/Nm3,平均NOx排放：烟煤：203mg/Nm3,第二代燃烧技术,上海电气最新技术,基于切向燃烧的超低NOx燃烧技术,低的NOx排放,燃用高挥发份烟煤超低NOx可以达到近100mg/Nm3。代表电厂：台山、定州、南通,600MW锅炉每100mg/Nm3NOx的降低带来300万元运行费用的减少。,第三代燃烧技术,上海电气最新技术,优化系统设计,低汽水阻力低烟气阻力宽负荷汽温调节特性低排烟温度全负荷脱硝余热利用,上海电气最新技术,优化系统设计,宽负荷汽温调节特性,燃烧器摆动+烟气挡板的组合式调温方案提供了更好的低负荷汽温特性,上海电气最新技术,优化系统设计,低排烟温度全负荷脱硝余热利用,燃用优质烟煤效率可以达到94.5%以上。,1、分级省煤器；2、空气预热器和省煤器合理匹配3、其他,组合式的余热利用，能有效降低烟气的排烟损失。,烟气85,关键名词：深度余热利用+消除白烟技术特征：采用组合式余热利用，提高系统的经济性，彻底消除烟囱白烟，解决烟囱防腐问题技术水平：最先进的余热利用方案,深度余热利用（1）,关键名词：深度余热利用技术特征：采用组合式余热利用，提高系统的经济性技术水平：最先进的余热利用方案技术遗憾：无法消除白烟,深度余热利用方案（2）,双道密封技术,冷端旁路密封,柔性密封技术,600MW以上锅炉可以承诺4.55%的漏风率,上海电气最新技术,更优的空气预热器设计,低空气预热器漏风率高的换热特性,空气预热器的低漏风率、高的换热性的特点确保了锅炉的高效和机组的高效,上海电气最新技术,安全的受热面设计,安全的水冷壁设计,从江苏国电谏壁电厂开始，我们形成了第二代塔式锅炉技术，已经彻底解决了塔式锅炉水冷壁的泄漏问题。,上海电气最新技术,安全的受热面设计,安全的过热器、再热器设计,1）高档次材料使用：S304H、HR3C、P92、P922）优化结构设计：受热面水平布置或不采用小R弯头3）减少烟温偏差的设计4）减少水力侧偏差的设计5）改良的管接头设计,一、上海电气高效电站锅炉设计特点,二、超低排放设计路线和考虑,三、国电泰州二次再热锅炉设计特点,内容,系统构成,脱硝,低低温电除尘,脱硫,湿式电除尘,再加热器,“超低排放”环保岛组成,粉尘排放小于5mg/mNOx排放小于50mg/mSO2排放小于35mg/m,“超净排放”目标（燃机标准）,脱硝系统,脱硫系统,低低温电除尘系统,湿式电除尘系统,系统前端采用低温余热利用技术，降低除尘器入口烟温，提高除尘效率。系统尾部增加再加热器（可选），有效去除白烟。,“超低排放”环保岛整体解决方案,某1000MW机组环保岛排放目标,54.8,NOx低于燃机标准60%。SO2低于燃机标准40%。含尘量低于燃机标准10%。如采用再加热器，可升级至无白烟排放。,“超低排放”环保岛整体解决方案,燃机标准,外高桥,脱硝系统,烟气脱硝系统,4NO+4NH3+O24N2+6H2ONO+NO2+2NH32N2+3H2O,催化剂层,脱硝反应器,脱硝系统流程,烟气脱硝系统,与锅炉匹配实现全负荷脱硝,低低温电除尘系统,低低温电除尘系统,低低温除尘系统实景（浙能嘉华1000MW）,再加热器,电除尘器,热回收器,低低温电除尘系统,运行实例浙能嘉华#8“超净排放”环保系统,满负荷下，原烟气烟尘浓度(干标6%氧)为14.06mg/m3,低低温电除尘器结构示意图,红色部分需特殊处理,低低温电除尘系统,出口粉尘浓度为10mg/Nm3,余热利用系统入口烟温85,39,湿式电除尘,52.8饱和烟气,再加热器（可选）示意图,低低温电除尘系统,高效换热,80无白烟,深度除雾,脱硫系统,烟气脱硫系统,脱硫系统实景,外高桥二电脱硫效率98%,烟气脱硫系统,“超净排放”系统推荐效率可达98.5%。,主塔脱硫效率达98.5%，投运附加塔可获得更高脱硫效率和更宽泛的燃煤适应能力。,来自低低温电除尘的烟气,其余环保设备,高效脱硫系统简图,烟气脱硫系统,湿式电除尘系统,湿式电除尘系统,湿式除尘器的原理,循环水冲洗集尘板，形成水膜，带走颗粒物，汇入底部水池排出。,带负离子的颗粒物和水滴被吸附到带正极的集尘板上。,烟气中的颗粒物和水滴在湿式电除尘中电离。,湿式电除尘系统,CFB锅炉特点及超低排放路线,45,以某350MW的CFB锅炉为例，利用环保岛技术对NOx、SO2和粉尘进行协同处理。,某CFB锅炉的NOx含量在200mg/Nm3，若希望出口NOx浓度达到50mg/Nm3，脱硝效率将达到75%，单独使用SNCR工艺不可能达到这么高的脱硝效率，推荐在这种情况下采用SNCR+SCR的工艺路线。采用炉内SNCR的技术，达到50%的效率，可以在炉内将NOx降低到100mg/Nm3。新CFB炉可以利用锅炉现有钢架在后烟井中安置脱硝催化剂，按1+1布置，即可实现50mg/Nm3的超低排放。,SNCR,费用较低，大容量CFBSNCR最高脱硝效率可达50%,SCR最高脱硝效率可达90%，保证超低排放,CFB脱硝技术介绍,46,炉型与SCR钢架,反应器独立钢架,反应器与锅炉共用钢架,CFB脱硝技术介绍,47,CFB烟气的粉尘含量很大，与水混合之后会形成胶状液体，进而更易引起催化剂模块的堵塞。CFB脱硝反应器的催化剂模块建议选用抗堵性较强的催化剂。且灰份中的CaO不宜超过30%。蜂窝型和波形板催化剂在抗堵性上都不及板式催化剂，建议使用板式催化剂。,CFB脱硝技术介绍,48,脱硝催化剂形式选择,CFB脱硫采用炉内脱硫与炉外石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺、一炉一塔或多塔脱硫装置相结合的工艺。在循环流化床锅炉内，燃烧过程的脱硫方法的基本原理是把石灰石和燃料颗粒一起加入流化床内，燃烧过程中同时进行脱硫。,CFB脱硫技术介绍,49,引风机,脱硫,SO2（mg/Nm3）,2,300-5200,35,35,烟囱,锅炉,再加热器,以某350MWCFB锅炉用含硫量3.5%煤为例，最终实现35mg/Nm3的超低排放：,CFB脱硫技术介绍,炉内脱硫效率为85%,炉内脱硫效率为75%,炉内脱硫效率为65%,常规脱硫配置,单塔脱硫极限配置,双塔脱硫工艺配置,脱硫,CFB脱硫技术介绍,炉内脱硫效率的选择与石灰石的成本相关，若1mm石灰石成本低至50元/吨，则推荐采用炉内75%脱硫效率+单塔极限的配置。,脱硫技术经济性分析,注：1mm石灰石成本为50元/吨,51,待除尘的烟气经过光管设计的空预器，热回收器中气体从下向上流动，同时设置灰斗，起到预除尘的作用。之后烟气再进入低低温除尘系统+高效脱硫+湿式除尘器协同除尘系统，最终实现5mg/Nm3的粉尘排放目标。,干式除尘,引风机,脱硫,湿式除尘,空预器,热回收器,粉尘浓度（mg/Nm3）,78,200,20,5,5,烟囱,除尘器工艺线路,锅炉,再加热器,CFB除尘技术介绍,52,环保岛整体解决方案,环保性能最优化：对系统内各设备统筹考虑，确保系统运行在最佳性能点；运行能耗最低化：对系统进行优化设计，使系统运行能耗达到最低；厂用占地合理化：充分考虑实地情况，设备合理布置、流畅衔接，减小占地；总体投资更经济：在获得“超净排放”的同时，可节约10%的投资；系统管理一体化：利用集成优势，统一附属设备选型，运行风险低、方便管理；售后服务更便捷：统一服务窗口，快速应对突发事件，迅速解决技术难题；,小结,一、上海电气高效电站锅炉设计特点,二、超低排放设计路线和考虑,三、国电泰州二次再热锅炉设计特点,内容,泰州二次再热锅炉主要参数,泰州二次再热锅炉主要界限尺寸,泰州二次再热锅炉性能保证,性能保证：1.锅炉最大连续出力（B-MCR）2691t/h2.燃用设计煤（优质烟煤）：效率94.65%，NOx排放180mg/m3；3.空气预热器漏风率：一年内4%，一年后5%；4.低负荷调温性能：30%100%BMCR主蒸汽温度达到设计值，50%100%BMCR一次再热蒸汽温度达到设计值；65%100%BMCR一次再热蒸汽温度达到设计值；5.低负荷稳燃性能：30%BMCR；6.一次汽阻力4.0MPa，一次再热蒸汽阻力0.2MPa，二次再热蒸汽阻力0.25MPa。,泰州二次再热锅炉基本特点,技术特点：1.螺旋管水冷壁；2.受热面卧式布置；3.分烟道设计；4.第三代超低NOx燃烧技术；5.单一的烟道布置；6.简单的流程设计；7.先进的低负荷运行能力；8.先进的空气预热器设计。,二次再热特点及重点解决问题,从吸热比例来看，一次汽的比例减少，再热蒸汽吸热的比例增加;省煤器、水冷壁的吸热变化不大，过热器的吸热比例大幅减少。减少过热器的受热面、合理规划过热器和再热器的受热面的布置，以满足二次再热引入后温度提高、压力提高和高温受热面增加后的锅炉运行的安全性、可靠性和经济性。,受热面布置,二次再热特点及重点解决问题,方案实施塔式锅炉,二次再热受热面设计中，采用部分再热器提前，吸收部分辐射热量，并将两次高再受热面并列布置的方式。达到换热、经济性、安全性的最佳平衡。,方案实施塔式锅炉,过热器系统分为两级：低温（一级）过热器（悬吊管部分和屏式部分）、高温（二级）过热器。其中低温过热器屏式部分布置在炉膛的出口，主要吸收炉膛内的辐射热量。高温过热器布置在高温再热器进口段上部，吸收部分辐射热量和部分对流热量。低温过热器为逆流布置，高温过热器则采用顺流布置。采用燃料/给水比和两级喷水减温，总的喷水量为4%。两级受热面之间的连接管道进行左右交叉，来减少烟气导致的热偏差。过热器喷水取自省煤器进口给水管道。,过热器系统,方案实施塔式锅炉,第一次再热系统串联布置两级受热面。高温再热器布置在高烟温区域，顺流布置，受热面特性表现为半辐射式，为了提高换热效率和确保受热面的安全性，高温再热器分成冷段和热段，冷段布置在高温过热器前部，热段布置在高温过热器后部；低温再热器布置在烟气温度相对较低的区域，逆流布置，受热面特性为纯对流，由于采用分隔烟井的设计，第一次再热系统的低温再热器布置在前烟井区域。再热器汽温采用燃烧器摆动调节为主，采用挡板调节进行辅助调节，低温再热器出口连接管道上设置事故喷水，再热器喷水取自给水泵中间抽头。,一次再热器系统,方案实施塔式锅炉,二次再热器系统,第二次再热系统串联布置两级受热面。高温再热器布置在高烟温区域，顺流布置，受热面特性表现为半辐射式，为了提高换热效率和确保受热面的安全性，高温再热器分成冷段和热段，冷段布置在高温过热器前部，热段布置在高温过热器后部；低温再热器布置在烟气温度相对较低的区域，逆流布置，受热面特性为纯对流，由于采用分隔烟井的设计，第二次再热系统的低温再热器布置在后烟井区域。再热器汽温采用燃烧器摆动调节为主，采用挡板调节进行辅助调节，低温器出口连接管道上设置