提高循环流化床锅炉热效率的措施（课堂PPT）

1、 SKLCC3/3/20221提高循环流化床锅炉热效率的措施华中科技大学煤燃烧国家重点实验华中科技大学煤燃烧国家重点实验室室 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 SKLCC3/3/20222CFB锅炉的优点锅炉的优点 燃料适应性特别好燃料适应性特别好 燃烧效率高燃烧效率高 负荷调节性能好负荷调节性能好 灰渣综合利用灰渣综合利用 环境性能特别好：能脱除环境性能特别好：能脱除SO2,NOX和和CO2 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 SKLCC3/3/20223锅炉厂生产的锅炉厂生产的CFB锅炉业绩表（锅炉业绩表（-2007年年3月）月

2、）300MW135MW200MW100MW等级等级50MW等级等级哈锅哈锅74731044东锅东锅5401725上锅上锅822618济锅济锅655159武锅武锅617无锅无锅1874杭锅杭锅125太锅太锅24总数总数201421436326 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 SKLCC3/3/20224受热面磨损、爆管。受热面磨损、爆管。耐热防磨层磨损、破裂。耐热防磨层磨损、破裂。风帽磨损与漏灰。风帽磨损与漏灰。冷渣器堵塞与结渣。冷渣器堵塞与结渣。燃烧分层。燃烧分层。燃烧脉动。燃烧脉动。燃烧爆炸。燃烧爆炸。大型大型CFB锅炉运行中的主要问题锅炉运行中的主要问题

3、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 SKLCC3/3/20225某台某台135MW CFB锅炉热效率和各项热损失锅炉热效率和各项热损失热效率碳未完全燃烧热损失q4化学未完全燃烧热损失q3排烟热损失q2散热损失q5灰渣物理热损失q690.282.9305.670.530.59影响循环流化床锅炉热效率的主要因素有：影响循环流化床锅炉热效率的主要因素有：燃烧温度、燃煤种类、飞灰含碳量、炉渣含碳量、燃烧温度、燃煤种类、飞灰含碳量、炉渣含碳量、和排烟温度。和排烟温度。过剩空气系数，燃煤粒度及分布，脱硫，一、二次风比率，给煤方式及过剩空气系数，燃煤粒度及分布，脱硫，一、二次风

4、比率，给煤方式及灰渣物理热损失。灰渣物理热损失。 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 SKLCC3/3/20226提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施 适当提高燃烧温度 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 SKLCC3/3/2022716. 19)273(01276. 0exp(1077. 8pbpdT 其中:p为碳粒子的燃烬时间，s；T b为燃烧温度，；dp为碳粒子直径，cm。碳粒子的燃烬时间与燃烧温度有关，提高燃烧温度能明显的缩短碳粒子的燃烬时间。 燃烧温度燃烧温度 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室

5、华中科技大学煤燃烧国家重点实验室 SKLCC3/3/20228不同不同粗碳粒子粗碳粒子的燃烬时间随燃烧温度的变化的燃烬时间随燃烧温度的变化 煤粒径 165.47127.73.74.0557.1640.9425.5811.4580089.4267.4939.1230.2021.1313.516.0585046.1935.6620.6715.6911.437.143.2090024.4318.8010.928.436.033.771.6995010.08.05.04.03.02.01.0 (mm) T() (min)ppppp 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 SK

6、LCC3/3/20229细碳粒子燃烬时间随燃烧温度的变化 煤粒径 T() (s)0.008 0.020.050.080.100.200.500.809500.371.083.145.417.0115.6645.3378.209000.712.055.9410.24 13.2629.6485.80148.018501.343.8811.2419.3825.1156.10162.40 280.148002.547.35 21.27 36.68 47.52 106.18 307.38 530.21mmppppp当当 从从800升高到升高到950时，碳粒子的燃烬时间缩短时，碳粒子的燃烬时间缩短6倍左右

7、倍左右 p 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 SKLCC3/3/202210温度 颗粒粒径 燃尽时间 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 SKLCC3/3/202211燃烧温度（）当燃烧温度从870提高到920，燃烧温度增加50时，锅炉燃烧效率提高了2个百分点左右 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 SKLCC3/3/202212提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施 降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率 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 SKLC

8、C3/3/202213影响飞灰含碳量的主要因素l燃烧温度l煤的种类l分离飞灰的循环倍率l燃烧室上部燃烧偏斜l燃烧氧量的供给l分离器的分离效率l除尘灰再循环燃烧 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 SKLCC3/3/202214(1) 提高燃烧温度提高燃烧温度当燃烧温度从当燃烧温度从900提提高到高到950时，飞灰含时，飞灰含碳量从碳量从22.5%降到降到10%左右，降低了左右，降低了12.5个百个百分点。燃烧温度提高分点。燃烧温度提高1，飞灰含碳量降低，飞灰含碳量降低0.25个百分点。个百分点。 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 S

9、KLCC3/3/202215当燃烧温度从当燃烧温度从900提高到提高到950时，飞灰含碳量从时，飞灰含碳量从22.5%降到降到15%，降低了，降低了7.5个百分点。燃烧温度提高个百分点。燃烧温度提高1，飞灰含碳量降低了飞灰含碳量降低了0.15个百个百分点。分点。与煤种与煤种1相比相比, 影响程度的不同是由煤的燃烧反应性差异所决定的影响程度的不同是由煤的燃烧反应性差异所决定的。 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 SKLCC3/3/202216(2) 煤种的影响煤种的影响 挥发分低的难燃煤种，如福建龙岩的无烟煤飞挥发分低的难燃煤种，如福建龙岩的无烟煤飞灰含碳量较高；

10、挥发分高的易燃煤种，如烟煤，灰含碳量较高；挥发分高的易燃煤种，如烟煤，褐煤等，飞灰含碳量较低。褐煤等，飞灰含碳量较低。 一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高5-10个百个百分点。分点。 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 SKLCC3/3/202217(3) 分离灰循环倍率的影响分离灰循环倍率的影响 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 SKLCC3/3/202218分离灰循环倍率为分离灰循环倍率为5时，飞灰含碳量为时，飞灰含碳量为12.5%左右。左右。分离灰循环倍率从分离灰循环倍率从3提高到提高到4，飞灰含

11、碳量降低约，飞灰含碳量降低约2.5个个百分点。百分点。从从7提高到提高到8时，降低了时，降低了1个百分点。个百分点。从从14 提高到提高到18时，只降低了时，只降低了0.5个百分点。个百分点。分离灰循环倍率在分离灰循环倍率在2-6之间变化，对飞灰含碳量的影之间变化，对飞灰含碳量的影响是最有效的。响是最有效的。分离灰循环倍率为分离灰循环倍率为7时，飞灰含碳量为时，飞灰含碳量为11%，为进一，为进一步降低飞灰含碳量宜采用尾部降尘灰再循环燃烧。步降低飞灰含碳量宜采用尾部降尘灰再循环燃烧。 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 SKLCC3/3/202219(4) 燃烧偏斜

12、的影响燃烧偏斜的影响某135MW CFB锅炉燃烧偏斜特征 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 SKLCC3/3/202220 左侧分离器进口烟气温度为左侧分离器进口烟气温度为923，返料温度为，返料温度为867，经分离器后温度降低了经分离器后温度降低了56。 右侧分离器进口烟气温度为右侧分离器进口烟气温度为889，返料温度为，返料温度为956，经分离器后温度升高了经分离器后温度升高了67。 这时这时Cf =11%。 若消除了燃烧室上部的燃烧偏斜，飞灰含碳量若消除了燃烧室上部的燃烧偏斜，飞灰含碳量Cf 8%是有可能的。是有可能的。 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室华

13、中科技大学煤燃烧国家重点实验室 SKLCC3/3/202221燃烧室深度(m)(左为前墙方向)(5) 燃烧氧量供给的影响燃烧氧量供给的影响高坝电厂410t/h CFB锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布： 靠前墙靠前墙2m之内含氧量较低，在之内含氧量较低，在3%-6%范围内；范围内； 靠后墙靠后墙1.5m之内含氧量较高，在之内含氧量较高，在6%-10%之间；之间； 在燃烧室中心区在燃烧室中心区2.5m范围内，含氧量最低，接近于零。范围内，含氧量最低，接近于零。 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 SKLCC3/3/202222原因原因：前墙缺氧：回料管给煤，煤燃烧消耗

14、了氧气；后墙富氧：燃烧少耗氧少；中心区缺氧：二次风穿透能力弱，送不到中心区，引起了供氧不足。 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 SKLCC3/3/202223调整后高坝调整后高坝410t/h CFB锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布调整燃烧室前后墙的二次风量，增加前部供风量，减少后部供风量，调整燃烧室前后墙的二次风量，增加前部供风量，减少后部供风量，和加强二次风的穿透能力。和加强二次风的穿透能力。在燃烧室出口烟气含氧量为在燃烧室出口烟气含氧量为3%-4%的情况下，燃烧室中心区烟气含氧量从原来的情况下，燃烧室中心区烟气含氧量从原来的零

15、提高到了的零提高到了3%左右，后墙区含氧量从左右，后墙区含氧量从9%降到了降到了7%。 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 SKLCC3/3/202224(6) 提高分离器分离效率提高分离器分离效率分离器的分离效率与分离灰循环倍率的关系：cycaA1mm为分离灰循环倍率，c为分离器分离效率，Ay为燃煤灰分含量，为飞灰份额 。分离效率高，分离灰循环倍率大；分离效率高，分离灰循环倍率大；煤中灰份含量高，分离灰循环倍率大；煤中灰份含量高，分离灰循环倍率大；燃烧室出口飞灰份额大，分离灰循环倍率高。燃烧室出口飞灰份额大，分离灰循环倍率高。 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室华

16、中科技大学煤燃烧国家重点实验室 SKLCC3/3/202225分离效率与循环倍率的关系 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 SKLCC3/3/202226 为保证分离灰循环倍率为为保证分离灰循环倍率为9 对热值为对热值为22.212MJ/kg的的III类烟煤，要求分离器的分离类烟煤，要求分离器的分离效率为效率为98%； 对热值为对热值为9.308 MJ/kg 的的类煤矸石，要求分离效率为类煤矸石，要求分离效率为96%。 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 SKLCC3/3/202227高坝410t/hCFB锅炉飞灰含碳量与粒径的关系

17、37 m的灰粒，的灰粒，Cf为为1%左右左右6-18 m的灰粒，的灰粒， Cf = 28%。 降低降低6-18 m灰粒的灰粒的Cf是提高燃烧效率的关键是提高燃烧效率的关键 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 SKLCC3/3/202228偏心排气管旋风分离器偏心排气管旋风分离器 480t/h CFB锅炉：锅炉：偏心偏心556mm；加速段，向下倾斜加速段，向下倾斜10 ；倒锥形，锐角取倒锥形，锐角取5.2 。 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 SKLCC3/3/202229分离器改造前后对比分离器改造前后对比改造后的分离器的改造后的分

18、离器的dc50，从，从180 m降为降为80 m，分离效率明显提高、飞灰含碳量明显降低。分离效率明显提高、飞灰含碳量明显降低。同样的脱硫效率，改造后的同样的脱硫效率，改造后的Ca/S下降下降40%。 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 SKLCC3/3/202230(7) 除尘灰再循环燃烧除尘灰再循环燃烧 R=0.3，Cf从23%降到13%R=0.6，Cf从23%降低到4%高坝410t/hCFB锅炉第一电场除尘灰再循环燃烧，Cf从28%降到13%，c达到设计值97.2% 。 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 SKLCC3/3/202

19、231石家庄永泰热电厂石家庄永泰热电厂75t/h CFB锅炉锅炉 锅炉改造前后飞灰含碳量和热效率比较锅炉改造前后飞灰含碳量和热效率比较序号项目3号锅炉4号锅炉改造前改造后改造前改造后1飞灰含碳量（%）42.52043.321.82正平衡热效率（%）76.2868085 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 SKLCC3/3/202232镇海镇海220t/h CFB锅炉改造前后飞灰含碳量比较锅炉改造前后飞灰含碳量比较 电 场改造前（%） 改造后（%）一电场4318.0二电场54.745.7三电场45.640.2 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

20、点实验室 SKLCC3/3/202233提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施3. 降低床底渣含碳量 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 SKLCC3/3/202234粗粒子在浓相床内的停留时间：BFHbdbr/60Hb - 静止床料高度，m ；Fd - 布风板面积，m2；b -静止床料的堆积密度，kg/m3；B为燃煤消耗量，kg/h；为燃煤中粗粒子的份额 。 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 SKLCC3/3/202235粗粒子在浓相床内的停留时间（粗粒子在浓相床内的停留时间（75t/h CFB锅炉）

21、锅炉）煤热值（MJ/kg）4.188.3612.5416.7220.9025.08煤耗（kg/h）660003300022000165001320011000粗粒子份额（）0.50.4停留时间r（min）6.212.418.619.824.829.8 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 SKLCC3/3/202236热值为热值为25.08MJ/kg的高的高热值优质煤，热值优质煤， 为为29.8min；热值为热值为4.18MJ/kg的低的低热值煤，热值煤， 为为6.2min。高热值煤的停留时间为高热值煤的停留时间为低热值煤的低热值煤的5倍。这就是倍。这就是CFB锅炉

22、烧低热值煤床锅炉烧低热值煤床底渣含碳量高的原因。底渣含碳量高的原因。 rr 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 SKLCC3/3/202237对于75t/hCFB锅炉（比较前面的数据）烧热值烧热值16.72MJ/kg煤：煤：l在在950的燃烧温度下，所有粗粒子的停留时间大于燃的燃烧温度下，所有粗粒子的停留时间大于燃 烬时间，床底渣烧透；烬时间，床底渣烧透；l当燃烧温度为当燃烧温度为900时，大于时，大于4mm的粗粒子停留时间小的粗粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；于燃烬时间，存在夹碳损失；l当燃烧温度为当燃烧温度为850，大于，大于2mm的粒子停留时间小于燃

23、的粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；烬时间，存在夹碳损失；l当燃烧温度为当燃烧温度为800时，大于时，大于1mm的粒子停留时间小于的粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；燃烬时间，存在夹碳损失； 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 SKLCC3/3/202238烧热值低于烧热值低于12.54MJ/kg的劣质煤，燃烧温度小于的劣质煤，燃烧温度小于900时，所有大粒子的燃烬时间大于其停留时间，时，所有大粒子的燃烬时间大于其停留时间，床底渣均有夹碳损失。床底渣均有夹碳损失。 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 SKLCC3/3/20

24、2239降低床底渣含碳量的技术措施 设计锅炉时：保证粗粒子在浓相床内的停留时间大于其燃设计锅炉时：保证粗粒子在浓相床内的停留时间大于其燃 烬时间。烧劣质煤时，宜将床截面积大一烬时间。烧劣质煤时，宜将床截面积大一 些，流化速度取低一点，料层厚度设计厚一些，流化速度取低一点，料层厚度设计厚一 些。些。锅炉运行时：维持合理燃烧温度，适当提高料层厚度。锅炉运行时：维持合理燃烧温度，适当提高料层厚度。 制备合适粒度及大小分布的燃煤，防止燃烧分制备合适粒度及大小分布的燃煤，防止燃烧分 层。层。 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 SKLCC3/3/202240135MW CF

25、B锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布 后后 墙墙904.8 875.7839.5903.0878.7709.5747.7883.0939.1693.5380.5186.2190.0329.6799.2576.9277.5A侧侧 B侧侧834.9581.2789.8309.9163.2281.2619.9349.8217.8239.3209.3611.1246.6248.5271.1315.2199.1209.473.32190.5222.7218.1863.1 855.3 232.7225.0151.1210.2238.2236.4左炉膛出口左炉膛出口前墙前墙左炉膛出口左炉膛出口8005786.4

26、 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 SKLCC3/3/202241l图中部43个温度测点离布风板300mm，温度相差大（ 151.1 - 939.1 ） ；l占燃烧室截面积的5/6，高度估计有300mm到500mm的区域，温度低于790，发生燃烧分层；l 估计1/3的浓相床区域发生了燃烧分层，粗粒子在浓相床内停留时间减少了约1/3； 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 SKLCC3/3/202242135MW CFB分层燃烧发生的原因分层燃烧发生的原因 l 排渣出口从排渣出口从4个改为个改为2个个l 排渣口布置不均匀排渣口布置不均匀

27、l 风帽出口小孔风速偏低风帽出口小孔风速偏低(25m/s)消除分层燃烧现象，将床底渣含碳量从消除分层燃烧现象，将床底渣含碳量从4%降到降到2%以下是以下是有可能的。有可能的。 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 SKLCC3/3/202243提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施4. 降低排烟温度，减少排烟热损失 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 SKLCC3/3/202244影响排烟热损失的主要两个因素影响排烟热损失的主要两个因素排烟温度排烟温度 (130 140 )过剩空气系数过剩空气系数 (1.3

28、5 1.40) 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 SKLCC3/3/202245降低排烟温度的技术措施l将光管省煤器改为螺旋管省煤器，增加受热面将光管省煤器改为螺旋管省煤器，增加受热面;l定期吹灰，清理受热面；定期吹灰，清理受热面；l降低排烟温度，排烟温度降低降低排烟温度，排烟温度降低15，锅炉热效，锅炉热效率提高约率提高约1%。 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 SKLCC3/3/202246提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施1、根据根据燃煤性质，设计燃煤性质，设计CFB锅炉技术路线，包括煤制备

29、锅炉技术路线，包括煤制备系统、炉膛结构、分离器型式等，制定恰当的运行策略；系统、炉膛结构、分离器型式等，制定恰当的运行策略；2、适当提高炉膛燃烧温度；、适当提高炉膛燃烧温度；3、通过提高燃烧温度、分离器效率、保证炉膛中心区氧、通过提高燃烧温度、分离器效率、保证炉膛中心区氧量供应、避免燃烧偏斜、电除尘灰再循环等措施降低飞量供应、避免燃烧偏斜、电除尘灰再循环等措施降低飞灰含碳量灰含碳量4、布置适量排渣口、保证布风质量和燃煤级配，通过运、布置适量排渣口、保证布风质量和燃煤级配，通过运行调整，避免燃烧分层，降低炉渣含碳量；行调整，避免燃烧分层，降低炉渣含碳量；5、适当降低排烟温度（、适当降低排烟温度（

30、130-140 ）。）。 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 SKLCC3/3/202247谢 谢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华中科技大学煤燃烧国家重点实验室 SKLCC3/3/202248提高循环流化床锅炉热效率的技术措施提高循环流化床锅炉热效率的技术措施5. 优化燃烧调整和控制优化燃烧调整和控制 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 SKLCC3/3/202249优化燃烧优化燃烧u提高燃烧效果，900-950u改善脱硫效果，830-880u控制NOX的生成量200mg/Nm3-400 mg/Nm

31、3之间，(830-930) 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 SKLCC3/3/202250烟气成分检测烟气成分检测烟气成分包括O2、NO2（NO）、N2O、SO2（SO3）、CO2、CO、N2等。根据O2，CO和CO2含量控制空气量根据SO2含量控制石灰石加入量根据NOX含量控制燃烧温度 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 SKLCC3/3/202251雷曼激光气体分析仪雷曼激光气体分析仪 l可同时多点检测多种气体；l检测精度高；l检测速度快，可达毫秒级的响应时间；l是一种工业级产品，可在各种恶劣环境中长期稳定运行；l可以将测得的数据或模拟信号传输给电厂控制部门，实现燃烧的优化闭环控制；l能通过区域网或因特网进行远程操作，将数据传输到控制室或上级监测部门，实现实时监测。 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 SKLCC3/3/2022