上海电气高效低排放电站锅炉设计特点课件

1、第1页，共72页。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月第2页，共72页。 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第3页，共72页。先进的600 超超临界技术29Mpa/605/6231000MW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 1.1First stage 1.

2、1第二阶段 2.1Second stage 2.1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 2.2Second stage 2.2第一阶段 1.2First stage 1.2已有技术 1.0Current Technology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超超临界锅炉合同第4页，共72页。塔式和型满足不同用户需求上海电气业绩第5页，共72页。截止到2014年8月底，上锅承接超超

3、临界合同情况产品系列合同数量投运情况已承接合同燃用煤种情况1200MW超超临界锅炉2台-烟煤1000MW超超临界塔式锅炉50台21台烟煤、贫煤1000MW超超临界型锅炉20台6台烟煤、贫煤660MW超超临界型锅炉42台18台烟煤、贫煤660MW超超临界塔式锅炉2台-烟煤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1000MW2013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第6页，共72页。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

4、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；上海电气共同特征第7页，共72页。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第8页，共72页。1.满足更高的参数 最高压力：33 MPa 最高温度：主汽605 再热汽623 2.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

5、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第9页，共72页。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 上海电气最新技术第10页，共72页。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

6、的系统设计更低的阻力、漏风率代表电厂阳西1240MW1000MW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第11页，共72页。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、可门第12页，共72页。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

7、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、鸳鸯湖第13页，共72页。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第14页，共72页。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

8、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的机组第15页，共72页。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第1代第2代第3代电厂名称炉号试验单位锅炉效率（%）外高桥3西安热工研究院有限公司 94.36、94.2漕泾2#2西安热工研究院有限公司 94.41、94.36彭城11江苏方天电力技术有限公司93.92、93.82彭城22江苏方天电力技术有限公司93.91、93.97

9、 铜陵11西安热工研究院有限公司 94.04、93.83谏壁13#13江苏方天电力技术有限公司94.08、93.99谏壁14#14江苏方天电力技术有限公司94.16、94.10宁海1#5杭州意能电力技术有限公司94.35、94.29宁海2#6杭州意能电力技术有限公司94.18、94.26国华徐州1#1江苏方天电力技术有限公司93.96、93.91国华徐州2#2江苏方天电力技术有限公司93.93、93.91新密1#1西安热工研究院有限公司 93.71漕泾1#1西安热工研究院有限公司 94.25、94.22电厂名称炉号试验单位锅炉效率（%）中国华电望亭发电厂3上海发电设备成套设计研究院西安热工研究

10、院有限公司 94.84、94.78中国华电望亭发电厂4 江苏方天电力技术有限公司94.36、94.53华能上海石洞口第二电厂3西安热工研究院有限公司（苏州）94.21、94.44华能上海石洞口第二电厂4西安热工研究院有限公司（苏州）93.93、93.91浙能乐清电厂3杭州意能电力技术有限公司93.69、93.67浙能乐清电厂4杭州意能电力技术有限公司94.55、94.50淮浙煤电凤台电厂3西安热工研究院有限公司（苏州）93.85（平均值）河南龙泉金亨电力有限公司1河南省电力公司电力科学研究院93.80（平均值）可以摆动的燃烧器设计提供了更灵活的汽温调节手段第16页，共72页。上海电气最新技术基

11、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第17页，共72页。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。上海电气最新技术第18页，共72页。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第二代燃烧技术第19页，共72页。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NO

12、x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。第三代燃烧技术第20页，共72页。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第21页，共72页。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第22页，共72页。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更低排烟温度每降低2，效率提高0.1%更低过量空气系数效率提升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

13、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。第23页，共72页。烟气85空气预热器高压给水系统循环水（用于环保供热）系统循环水（用于加热风）省煤器出口烟气362进口冷风，25低温烟气，52.8低温烟气，80进口冷风63出口热风314.5/323旁路烟气362，18.5%旁路烟气280旁路烟气118预热器出口烟气，118汽机收益16.9MW32.7MW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）第24页，共72页。空气预热器高压给水系统循环水（用于加热风）省

14、煤器出口烟气362进口冷风，25进口冷风63出口热风314.5/323旁路烟气362，18.5%旁路烟气226旁路烟气118预热器出口烟气，118低压凝结水烟气85汽机收益27MW汽机收益21MW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）第25页，共72页。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第26页，共72页。上海

15、电气最新技术安全的受热面设计安全的水冷壁设计材料优化12Cr1MoVG替代SA-213 T23结构优化过程控制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。第27页，共72页。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）改良的管接头设计可水平调节可上下调节第28页，共72页。 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 容第29页

16、，共72页。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”环保岛组成第30页，共72页。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第31页，共72页。某1000MW机组环保岛排放目标54.8NOx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烟

17、囱空预器干式除尘 引风机脱硫锅炉NOx（mg/Nm3）湿式除尘 脱硝余热利用15020 50 100 16002420 35 50 SO2（mg/Nm3）含尘量（mg/Nm3）1843010 4.5 4.5 5 5030再加热器7.5燃机标准外高桥第32页，共72页。脱硝系统烟气脱硝系统第33页，共72页。 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3 H2O至空预器N2& H2ONH3烟气(NOx)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第34页，共72页。低低温电除尘系统低低温电除尘系统第35页，共72页。低

18、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第36页，共72页。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 14.06 mg/m3第37页，共72页。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第38页，共72页。39裸管管组低温管组高温管组湿式电除尘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无白烟深度除雾第39页，共72页。脱硫系统烟气脱硫系统第40页，共72页。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

19、推荐效率可达98.5%。第41页，共72页。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第42页，共72页。湿式电除尘系统湿式电除尘系统第43页，共72页。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。湿式电除尘系统第44页，共72页。CFB锅炉特点及超低排放路线45CFB锅炉燃煤特点煤质较差，硫、尘含量高燃烧同时炉内脱硫煤燃烧温度较低，NOx含量低以某350MW的CFB锅炉为例，利用

20、环保岛技术对NOx、SO2和粉尘进行协同处理。第45页，共72页。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。SCRSNCR费用较低，大容量CFB SNCR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第4

21、6页，共72页。CFB类型老机组新机组SCR钢架类型必须独立钢架可与锅炉共用钢架炉型与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第47页，共72页。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第48页，共72页。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

22、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）2,300-520035 35烟囱锅炉再加热器第49页，共72页。以某350MW CFB锅炉用含硫量3.5%煤为例，最终实现35mg/Nm3的超低排放：CFB脱硫技术介绍引风机脱硫SO2（mg/Nm3）2,30035 35烟囱锅炉再加热器引风机脱硫SO2（mg/Nm3）370035 35烟囱锅炉再加热器引风机脱硫SO2（mg/Nm3）520035 35烟囱锅炉再加热器炉内脱硫效率为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

23、配置脱硫第50页，共72页。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。项目单位常规脱硫单塔极限双塔工艺建设投资成本万元90001050014200FGD年运行费用万元2374.93177.244077.37炉内脱硫年运行费用万元42353030.52172.5脱硫技术经济性分析注：1mm石灰石成本为50元/吨51第51页，共72页。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

24、/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）78,20020 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第52页，共72页。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；锅

25、炉脱硝空预器低低温电除尘引风机吸收塔再加热器烟囱湿式除尘余热利用小结第53页，共72页。 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 容第54页，共72页。泰州二次再热锅炉主要参数序号项目名称1000MWBMCR单位1一次汽流量 2702t/h2一次汽出口压力 33.11MPa.g3一次汽出口温度 6054给水温度 3145给水压力38.2MPa.g5一次汽吸热量的变化82.6%6二次汽流量 2548t/h7二次汽进口压力 11.72MPa.g8二次汽进口温度 4279二次汽出口压力 11.53MPa.g10二次汽出口温度 61311三次汽

26、流量 2184t/h12三次汽进口压力 3.71MPa.g13三次汽进口温度 43314三次汽出口压力 3.46MPa.g15三次汽出口温度 613第55页，共72页。泰州二次再热锅炉主要界限尺寸序号对比项目二次再热单位1炉膛宽度深度2148021480mm2冷灰斗到转角的距离（灰斗高度）14480mm3下排燃烧器中心到灰斗转角的距离5111mm4燃烧器组高度21558mm5上排燃烧器中心到屏底的距离26331mm6燃烧室高度53000mm7炉膛断面积461.4m28燃烧器区域面积2110m29燃烧室容积27706m310炉膛容积31103m311输入热量2238MW12燃烧器区域壁面热负荷1

27、.06MW/m213炉膛断面热负荷4.842MW/m214炉膛容积热负荷71.83kW/m315燃烧室容积热负荷82.73kW/m316燃烧室出口温度1242第56页，共72页。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） 2691 t/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

28、4.0MPa，一次再热蒸汽阻力0.2MPa，二次再热蒸汽阻力0.25MPa。第57页，共72页。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。第58页，共72页。序号项目名称二次再热1000MWBMCR一次再热1000MWBMCR参数的相对变化单位1一次汽流量 26913040349t/h2一次汽出口压力 34.227.466.74MPa.g3一次汽出口温度 6056054给水温度 314297175给水压力38.231.466.7

29、4MPa.g5一次汽吸热量的变化82.610017.4%6二次汽流量 25482540t/h7二次汽进口压力 11.725.975.75MPa.g8二次汽进口温度 427373549二次汽出口压力 11.535.775.76MPa.g10二次汽出口温度 6236031011三次汽流量 2184t/h12三次汽进口压力 3.71MPa.g13三次汽进口温度 43314三次汽出口压力 3.46MPa.g15三次汽出口温度 62316再热蒸汽吸热量的变化15310053%17总热量的变化951005%二次再热特点及重点解决问题第59页，共72页。二次再热一次再热省煤器吸热5.60 %6.60 %水冷

30、壁吸热47.00 %49.20 %过热器吸热18.89% 26.49 %一次再热吸热16.69 %17.71% 二次再热吸热11.82 %合计100%100%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第60页，共72页。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

31、热、经济性、安全性的最佳平衡。第61页，共72页。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。过热器系统第62页，共72页。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，

32、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。一次再热器系统第63页，共72页。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，