两项循环流化床锅炉关键技术

1、两项循环流化床锅炉实用关键技术两项循环流化床锅炉实用关键技术 中国华能集团清洁能源技术研究院中国华能集团清洁能源技术研究院循环流化床锅炉技术部循环流化床锅炉技术部黄黄 中中20112011年年8 8月月1111日日 丽江丽江报告内容报告内容u 清能院相关背景清能院相关背景u 炉内防磨综合治理技术炉内防磨综合治理技术n 炉内过程及磨损的发生炉内过程及磨损的发生n 各区域磨损特点各区域磨损特点n 防磨综合治理技术防磨综合治理技术u 脱硫系统达标排放改造技术脱硫系统达标排放改造技术n 国内炉内脱硫系统运行状况及存在的问题国内炉内脱硫系统运行状况及存在的问题n 达标排放改造技术原理达标排放改造技术原理

2、n 改造技术应用案例改造技术应用案例u 总结总结清能院简介清能院简介u 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Huaneng Clean Energy Research Instituteu 注册资本一亿元人民币注册资本一亿元人民币u 中国华能集团公司持股中国华能集团公司持股90%、西安热工研究院有限公司持股、西安热工研究院有限公司持股10u 主要从事与新能源及能源清洁高效转化有关的技术研发、技术转主要从事与新能源及能源清洁高效转化有关的技术研发、技术转 让、技术服务及相关产品销售；工程承包让、技术服务及相关产品销售；工程承包u 注册地点：北京市昌平区小

3、汤山工业园区注册地点：北京市昌平区小汤山工业园区249号号u 定位：我国乃至世界一流的清洁能源高精尖技术研发平台定位：我国乃至世界一流的清洁能源高精尖技术研发平台研究领域研究领域u 低质煤利用技术低质煤利用技术 大型循环流化床锅炉技术、褐煤提质改性技术、煤炭综合利用技术大型循环流化床锅炉技术、褐煤提质改性技术、煤炭综合利用技术u 绿色煤电及煤基多联产技术绿色煤电及煤基多联产技术煤气化、煤气净化、煤气化制氢、煤气化制甲烷、燃料电池发电煤气化、煤气净化、煤气化制氢、煤气化制甲烷、燃料电池发电u 温室气体减排技术温室气体减排技术 CO2捕集与处理技术、温室气体减排技术、低碳经济研究捕集与处理技术、温

4、室气体减排技术、低碳经济研究u 可再生能源发电技术可再生能源发电技术u 发电新材料发电新材料u 电站优化设计电站优化设计基地建设基地建设u 国家能源煤清洁低碳发电技术研发中心国家能源煤清洁低碳发电技术研发中心u 煤基清洁能源国家重点实验室煤基清洁能源国家重点实验室北京北京 昌平昌平“未来科技城未来科技城”占地占地：183500m2现有工程技术人员近百人，预计现有工程技术人员近百人，预计2020年工程技术人员一千人年工程技术人员一千人在研项目在研项目u 超临界超临界CFB锅炉技术锅炉技术350MW超临界超临界CFB锅炉研发锅炉研发u 系统优化和节能改造技术系统优化和节能改造技术 对现役机组进行节

5、能改造，提高汽轮机和锅炉效率对现役机组进行节能改造，提高汽轮机和锅炉效率u 电厂污染物控制技术电厂污染物控制技术重金属污染物脱除减排重金属污染物脱除减排u 蒸汽温度达到蒸汽温度达到700燃煤机组研制燃煤机组研制 开展机组系统和主要设备设计方案研究开展机组系统和主要设备设计方案研究 建立高温材料开发和评价实验室建立高温材料开发和评价实验室u 绿色煤电技术绿色煤电技术250MW IGCC示范工程，电站级燃料电池开发示范工程，电站级燃料电池开发 高温分离器高温分离器高温分离器出口高温分离器出口高温分离器入口高温分离器入口密相区稀相区回料控制阀回料控制阀二级过热器入口联箱二级过热器出口联箱蒸发受热面入

6、口联箱蒸发受热面出口联箱n炉膛四周水冷壁炉膛四周水冷壁密相区耐磨耐火层密相区与水冷壁管交界处炉膛四角区域炉膛出口烟窗区域炉膛中部管壁屏穿墙区域及不规则区域n炉膛内屏下端炉膛内屏下端n布风板及风帽布风板及风帽n炉顶受热面炉顶受热面n旋风分离器及进出口烟道旋风分离器及进出口烟道n立管及返料装置内表面立管及返料装置内表面n尾部对流烟道尾部对流烟道CFBCFB锅炉主要磨损区域锅炉主要磨损区域环环-核流动模型核流动模型炉内流动特性炉内流动特性susdmmhZ向 上 颗 粒 质 量 流 量量质颗 量 流粒向 下)(minmin)(75. 02 . 0)(HhHhZ内循环量为外循环量的35倍msd=(35)

7、mxh内循环量与外循环量的关系内循环量与外循环量的关系n300MW CFB锅炉循环量锅炉循环量nGxh=10000t/hnGixh=30000t/h循环总量循环总量耐火材料交界面处的磨损耐火材料交界面处的磨损侧水冷壁侧水冷壁耐磨耐火浇注料耐磨耐火浇注料耐火材料交界面处的磨损耐火材料交界面处的磨损四角区域水冷壁的磨损四角区域水冷壁的磨损设计时施工充分考虑灰的冲刷设计时施工充分考虑灰的冲刷 四角区域水冷壁的磨损四角区域水冷壁的磨损防 磨 层 深 度防磨层高度炉 膛 宽 度防 磨 区 域防 磨 层 宽 度分离器区域水冷壁的磨损分离器区域水冷壁的磨损炉内屏的变形炉内屏的变形炉内屏的磨损炉内屏的磨损屏的

8、变形和磨损屏的变形和磨损n从屏底部到布风板的距离至少应在15m以上 n两屏之间的距离应大于700mm，以满足检修空间的要求，对于翼墙管屏，屏的前排管子与炉膛水冷壁的距离也应大于700 mm n螺纹销钉密度以1000个/m2为宜 n敷设高质量的耐磨可塑料 屏式受热面的布置及防磨设计屏式受热面的布置及防磨设计 水冷壁局部结构不合理水冷壁局部结构不合理导致磨损爆管导致磨损爆管水冷壁鳍片磨损问题水冷壁鳍片磨损问题水冷壁的磨损水冷壁的磨损鳍片局部突起鳍片局部突起导致水冷壁磨损导致水冷壁磨损 水冷壁焊缝未打磨水冷壁焊缝未打磨导致磨损导致磨损水冷壁的磨损水冷壁的磨损防磨综合治理技术防磨综合治理技术主动多阶式

9、防磨技术主动多阶式防磨技术技术应用情况技术应用情况加装前加装前加装后加装后主动多阶式防磨技术主动多阶式防磨技术技术应用情况技术应用情况n河南瑞平煤电河南瑞平煤电2135MW CFBBn天津陈塘热电厂天津陈塘热电厂1135MW CFBBn河南中浮电力河南中浮电力1135MW CFBBn华电乌达热电华电乌达热电2150MW CFBBn秦皇岛热电秦皇岛热电2300MW CFBBn国电小龙潭发电厂国电小龙潭发电厂2300MW CFBBn神华西来峰矸石电厂神华西来峰矸石电厂2200MW CFBBn安徽临涣中利电厂安徽临涣中利电厂2300MW CFBBn广东宝丽华电力有限公司广东宝丽华电力有限公司1300

10、MW CFBBn江苏徐矿综合利用发电有限公司江苏徐矿综合利用发电有限公司2300MW CFBBn韶关市坪石发电厂有限公司韶关市坪石发电厂有限公司2300MW CFBBn大唐红河发电有限公司大唐红河发电有限公司2300MW CFBB技术应用情况技术应用情况u 试验目的n对锅炉一次测量元件进行标定，对二次仪表进行校准n确保锅炉各风量准确可靠，指导和优化锅炉运行u 试验内容：n一次风 n二次风 n播煤风n返料风、松动风n外置床流化风冷态试验研究冷态试验研究ptPPAQs)15.273(000u试验目的n得出锅炉空床阻力特性和临界流化风量n为锅炉的点火和安全运行以及运行中控制参数的选择提供指导u试验内

11、容n测量布风板的阻力特性n测量700mm料层厚度下的阻力特性n根据测量结果得到700mm料层厚度下的临界流化风量布风板阻力、料层阻力、流化特性试验布风板阻力、料层阻力、流化特性试验锅炉排烟温度和氧量测量锅炉排烟温度和氧量测量u试验目的试验目的n测量排烟温度及氧量n为判断锅炉的运行状态提供依据u测点布置测点布置 燃烧优化调整试验燃烧优化调整试验u 试验目的：试验目的：n优化调整锅炉主要运行操作参数（风量、一二次风比例、床压等）n研究各主要参数变化对锅炉运行性能的影响n找到锅炉稳定运行的合理方式n提供现场运行指导及运行操作卡片u 试验内容：试验内容：n负荷参数调整n总风量调整n一二次风配比调整、上

12、下二次风配比调整、高压流化风调整n氧量调整n床压调整国内脱硫系统运行状况国内脱硫系统运行状况煤质参数变化煤质参数变化n某电厂日常燃用煤种为混煤，包括褐煤、烟煤及无烟煤n2011年46月燃用煤种的收到基低位发热量和收到基全硫的分析结果n入炉煤折算硫分为0.420.71g/MJ（平均折算硫分0.53g/MJ高于设计煤种的0.29g/MJ和校核煤种的0.27g/MJn需要投入更多的石灰石完成炉内脱硫 石灰石反应的不同微观形态石灰石反应的不同微观形态石灰石的脱硫微观反应过程石灰石的脱硫微观反应过程优选石灰石品质优选石灰石品质n石灰石粉偏离推荐值，很难满足日常运行需要n石灰石粉的利用率偏低，则脱硫效果差

13、石灰石粒度的影响石灰石粒度的影响0202004006008001000 (SO2排放) (脱硫效率)Ca/SSO2排放浓度（mg/Nm3）5060708090100脱硫效率（%）锅炉运行参数的影响锅炉运行参数的影响不同钙硫比时床温对不同钙硫比时床温对SO2排放的影响排放的影响锅炉运行参数的影响锅炉运行参数的影响n某厂分离器中心筒上部由12片扇形长板拼接而成，下部为整圆设计n锅炉启停及中心筒区域温度较高，造成上部扇形长板演变成为裂隙n扇形长板彼此之间膨胀不均且不易检修，裂隙逐步加大n实际测量的裂隙宽度已经达到50200mm 分离器效率的影响分离器效率的影响u 压力场比较压力场比较 分离器效率的影

14、响分离器效率的影响n中心筒完整的阻力1812Pa、切割粒径d50为34mn存在裂隙后的阻力为1722Pa、切割粒径d50为42mn存在裂隙后对于50m以下细颗粒的分离效果下降n石灰石粉特性石灰石粉特性u研磨研磨后石灰石粉颗粒有棱角后石灰石粉颗粒有棱角, 硬度高。硬度高。u石灰石石灰石粉堆积密度较大（粉堆积密度较大（1.11.4 t/m3）u石灰石石灰石粉颗粒的离散性较大粉颗粒的离散性较大(30m2mm)u石灰石石灰石粉粉CaO的含量高，易吸水受潮结块的含量高，易吸水受潮结块。u石灰石石灰石粉对压缩空气分子的亲和力粉对压缩空气分子的亲和力差差n石灰石粉输送的特点（属难输送物料）石灰石粉输送的特点

15、（属难输送物料）u气力输送的悬浮速度梯度较大，容易造成管道的气力输送的悬浮速度梯度较大，容易造成管道的堵塞堵塞u石灰石颗粒易石灰石颗粒易沉积，沉积，易板结易板结，易造成下料堵塞或堵，易造成下料堵塞或堵管管u对管道的磨损对管道的磨损较大较大炉内脱硫系统设计炉内脱硫系统设计u输送输送方式方式：一级：一级输送输送系统系统u给给料系统料系统：双：双仓仓泵泵u输送输送管路的布置和选择：短、少、管路的布置和选择：短、少、对称对称u入入炉口及入炉位置炉口及入炉位置：回：回料斜料斜腿腿 u设备设备选型：适用、选型：适用、可靠可靠u系统备用：系统留有裕量和备用系统备用：系统留有裕量和备用均匀性均匀性u关键参数关

16、键参数： 石灰石石灰石粒度粒度 输送速度输送速度 气固比气固比 管径管径炉内脱硫系统设计炉内脱硫系统设计u实际入炉煤实际入炉煤 Qnet,ar：5000kcal/kg Sar：2.11%（0.85.1%)u不投石灰石原始不投石灰石原始SO2 5000mg/Nm3 （6%O2）u投入原炉内脱硫系统时投入原炉内脱硫系统时SO2及脱硫效率及脱硫效率 1150mg/Nm3（O2=6%） 77%山东华宇的改造条件山东华宇的改造条件二级输送改为一级输送：二级输送改为一级输送：1.系统简单系统简单2.输送距离输送距离120米降为米降为40米米3.输送高度输送高度40米降为米降为16米米4.压缩空气输送压缩空

17、气输送RearP-21FurnacePrimarystorageSurgebinP-21P-21山东华宇的改造案例山东华宇的改造案例 单套系统出力单套系统出力15t/h 系统一用一备系统一用一备 适合含硫量波动范围广适合含硫量波动范围广 系统利用率系统利用率100% SO2达标率达标率100%自动吹堵装置，有效避免管道堵死自动吹堵装置，有效避免管道堵死关键设计之一关键设计之一自动吹堵装置自动吹堵装置落料口疏通阀落料口疏通阀关键设计之二关键设计之二落料口自动疏通落料口自动疏通收料泵：收料泵：高、低料位计高、低料位计精确判断：精确判断：给料正常给料正常关键设计之三关键设计之三时间、料位双控制时间、

18、料位双控制 自动控制：自动控制： 采用料位采用料位+ +时间耦合程控时间耦合程控 料位程控优先料位程控优先 自动排堵系统自动排堵系统给料机：给料机：变频电机调速变频电机调速SO2浓度：浓度：调整石灰石量调整石灰石量 节省石灰石量节省石灰石量关键设计之四关键设计之四可靠的旋转给料机可靠的旋转给料机布置在回料腿布置在回料腿管路简单管路简单 石灰石预热石灰石预热改善分布性能改善分布性能关键设计之五关键设计之五合理的管路布置合理的管路布置SO2平均值仅平均值仅104mg/Nm3平均脱硫效率平均脱硫效率97.94%山东华宇的改造效果山东华宇的改造效果山东华宇的改造案例山东华宇的改造案例n华能济宁高新热电

19、1#、2# CFB锅炉炉内脱硫系统改造工程n一台锅炉配一套石灰石输送系统，系统的设计出力为15t/hn石灰石输送系统采用一级输送n改造后的石灰石粉库下部布置一套石灰石给料系统、一套石灰石输送系统、一套石灰石吹堵系统华能济宁高新热电的改造案例华能济宁高新热电的改造案例u高负荷低硫煤连续脱硫试验n平均负荷150t/h，平均床温920，不投石灰石烟气中SO2排放浓度约为3989mg/Nm3n石灰石投入量3.8t/h，烟气中SO2排放浓度为61mg/Nm3，脱硫效率98.5%u高负荷下高硫煤连续脱硫试验n平均负荷160t/h，平均床温930，不投石灰石SO2排放浓度约为8943mg/Nm3n石灰石投入

20、量7.8t/h，烟气中SO2排放浓度为130mg/Nm3，脱硫效率98.5%华能济宁高新热电的改造案例华能济宁高新热电的改造案例n澡盆理论澡盆理论影响影响CFBCFB锅炉炉内脱硫的主要因素锅炉炉内脱硫的主要因素入入炉炉煤煤品品质质石石灰灰石石活活性性锅锅炉炉运运行行床床温温分分离离器器分分离离效效率率石石灰灰石石粒粒径径输输送送系系统统输输送送量量输输送送系系统统可可靠靠性性输输送送系系统统调调节节性性八块木板八块木板两股钢丝两股钢丝设计制造能力安装调试水平l以以CFB锅炉锅炉SO2排放满足国家标准为控制指标排放满足国家标准为控制指标l石灰石脱硫活性评价与筛选石灰石脱硫活性评价与筛选l石灰石粒度控制石灰石粒度控制l脱硫系统改造设计脱硫系统改造设计l脱硫系统设备供货、安装脱硫系统设备供货、安装l脱硫系统调试与试运行脱硫系统调试与试运行l脱硫系统达标测试脱硫系统达标测试脱硫系统达标排放改造技术的目标脱硫系统达标排放改造技术的目标uCFB锅炉炉内流动特性是造成受热面磨损的主要原因锅炉炉内流动特性是造成受热面磨损的主要原因u主动多阶防磨梁可以降低边壁流速度，降低磨损主动多阶防磨梁可以降低边壁流速度，降低磨损u以主动多阶防磨梁为核心的炉内防磨综合治理技术可以有效延长锅炉以主动多阶防磨梁为核心的炉内防磨综合治理技术可以有效延长锅炉连续运行时间连