锅炉讲座(一).ppt

1、节能实用技术,工业燃煤锅炉,主讲人：兰卫民,本次课的内容分为三大部分,一、锅炉基本知识 二、流化床锅炉节能途径 三、链条锅炉节能技术 四、 改造实例,一 锅炉基本知识,1. 锅炉热效率 2. 锅炉热效率与吨汽耗标煤关系 3. 不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响 4. 不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响 5. 锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失,. 锅炉热效率 = - 锅炉热效率，% D - 锅炉蒸发量,kg/h ij - 蒸汽焓,kJ/kg is - 给水焓, kJ/kg ib - 泡和水焓, kJ/kg jb - 排污量, kJ/kg B - 燃煤量，kg/h Qydw- 燃煤低

2、位发热量，kJ/kg 排污率 % 注意,锅炉热效率与吨汽耗煤有关，锅炉负荷是小时产汽量,一般的热平衡方程式为: Qr = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 KJ/h 其中 Qr 锅炉输入热量 Q1 锅炉有效利用率 Q2 排烟热损失 Q3 可燃气体不完全燃烧损失 Q4 固体不完全燃烧损失 Q5 锅炉散热损失 Q6 其他热损失,2. 锅炉热效率与吨汽耗标煤关系,3. 不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响,蒸发量：10t/h，饱和蒸汽压力：1.28MPa，给水温度：20 排烟温度：160，环境温度：20 排烟处过剩空气系数：1.9，飞灰灰比：0.15，飞灰含碳量：20,4. 不同飞灰含碳量对流化床锅炉

3、热效率的影响,蒸发量：35t/h，蒸汽压力：2.45MPa，蒸汽温度：400 给水温度：20，排烟温度：150，环境温度：20 排烟处过剩空气系数：1.6，飞灰灰比：0.55，炉渣含碳量：2,5. 锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失,二、流化床锅炉节能途径,(一)国内外循环流化床发展的现状 CFBB在国外的应用与发展现状 20世纪二、三十年代实验室研究化学、冶金工业广泛应用 1979年应用于煤的燃烧，首台20t/h CFBB投运（芬兰奥斯龙公司），1981年50t/hCFBB投运（德国鲁奇公司） 20世纪七十年代后至今，由于CFBB的突出优点，生命力旺盛： 中、小型锅炉广泛应用 大型

4、电站锅炉中逐步推广应用：,1）1996年4月，法国Provence电站250MWeCFBB（700t/h，16.9Mpa, 567,再热，德国鲁奇型）投运 2）1997年，美国York电站250MWeCFBB（783 t/h, 17.57Mpa, 540,烟煤，美国Foster Wheeler公司）投运，1998年波多黎哥电站250MWe CFBB（芬兰Alstom公司）投运 3）1999年，220MWeCFBB（693t/h, 美国ABBCE公司）在韩国兴建，亚洲最大 4）2002年，3265MWeCFBB(483 t/h,16.65Mpa, 565,F-W公司制造，Turow Powler

5、 Station, Poland) 5)2003年300MWe CFBB(900t/h,17.2Mpa, 538,烟煤，石油焦，FW公司，Jackson Ville, USA)投运，国际最大 6）400800MWe CFBB（超临界参数，超大型）正在前期产品开发中 7）460MWe超临界参数CFBB已获订单（世界首台超临界参数CFBB，FW公司），予计2005年投运（Lagisza,波兰）,国外CFBB得以迅速发展的原因 燃料适应性广几乎可燃用所有煤种、石油焦、工、农业废料、城市垃圾等 炉内脱硫低温燃烧、脱硫剂多次循环，Ca/S比为1.82.5时，NOx排放低低温燃烧、分段送风，Nox排放量为

6、煤粉炉的1/31/4 负荷调节比大低负荷可达30% MRC以下，利于调峰 燃料制备系统简单破碎到(100)mm，无需磨煤制粉系统 灰渣可综合利用可制作水泥、提炼稀有金属等（由于低温燃烧，灰渣保持活性）,III）各型主要特性简介 1）Pyroflow型 绝热分离器笨重、热惰性大、易裂、易结焦 2）鲁奇型 有EHE（过热器、再热器或蒸发面加循环泵推动汽水循环），利于超大型化（炉内受热面难以布置） 冷、热回料调节床温热(850):冷（400）9:1 EHE低速（0.3米/秒）占地大、结构分散、系统复杂、运行调节复杂、自耗电大 3）MSFBB型日本，300t/h，1987年运行，燃用原苏联烟煤，运行良

7、好 下部高速，床料为卵石或氧化铝球（mm）,上部用沙子作热载体 煤可不予破碎 其它同鲁奇型,4）FW型 汽冷分离器相对不易结焦，密抓钉，耐磨耐火层薄，热惰性小，起停快，寿命长；上筒下锥，制造困难 灰冷却付床（INTREX），内置过热器、再热器 流化床空气冷渣器 5）方型分离器 水冷、结构简单 分离效率稍低于圆型 6）Circofluid型 中温旋风分离器（400） 介于高低速床间，下部为泡床，W=2-5m/s(850),管屏间56m/s（Wmax） 烟气再循环控制低负荷流化速度及床温（煤种变化时）,飞灰复燃 CO燃尽度稍差，塔式布置，炉体高大，钢耗量大，高灰浓度区防磨（国内磨损问题突出） 7）

8、B&W型 槽钢分离器(U-beam)-高耐磨耐热合金钢，寿命2年，价贵（35、65、75、130吨/时炉分别为38、50、54、80万元） 分离效率低，需飞灰复燃（国内加中温分离器，形成双级循环）,CFBB在国内的应用与发展现状 1）1965年我国第一台流化床锅炉（沸腾炉）投运（清华大学与广东茂名石油公司，14.5吨/时） 此后：2130吨/时相继投运 2）1984年，首台2.8MWCFBB投运（中科院），此后： 10、20、35吨/时CFBB相继投运 1992年75吨/时CFBB投运（百叶窗高温分离器双级循环） 3）90年代中期，75吨/时以下CFBB投运近200台，此后，数台200240t

9、/h吨/时CFBB相继投运（东锅、上锅、哈锅、无锡等） 4）90年代中后期410吨/时高温、高压CFBB投运（四川白马电厂、芬兰引进），燃无烟煤,5）90年代末期，由于环境问题的重视、电力工业结构调正、工业锅炉面临技术改造、大批中、小型燃煤机组（小于50MW）面临关停的局面。新建锅炉首选CFBB，旧锅炉改为CFBB已是大势所趋。因此： 大型化方面与国外差距较大 (i)至今仅有3台进口100MWe(410t/h CFBB)在运行(四川内江1台，江苏大港2台) (ii)石家庄热电厂、保定热电厂技改工程设计100MWe(1410t/h，2450t/h，东方锅炉厂引进F-W技术) (iii)江西分宜电

10、厂技改工程100MWe(410t/h，Pyropower型，哈锅，西安热工院，首台自主产权100MWe CFBB机组) (iv)新乡火电厂100MWe(440t/h，引进Alstom的EVT技术，哈锅) (v)广东双水电厂135MWe CFBB订单(哈锅) (vi)上锅引进F-W技术已销售出11台135MWe(440,465,475t/h，再热)，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂475t/h,其中有的即将投运。,(vii)800MWe超临界参数(2400t/h,25.88Mpa,t=600)，清华大学与哈锅正在进行概念设计中 大批旧中、小型工业锅炉(10-75吨/时，

11、煤粉炉、链条炉等)改造为CFBB 大量60年代的130、220、410吨/时煤粉炉面临改为CFBB (vi)上锅引进F-W技术已销售出11台135MWe(440,465,475t/h，再热)，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂475t/h,其中有的即将投运。 (vii)800MWe超临界参数(2400t/h,25.88Mpa,t=600)，清华大学与哈锅正在进行概念设计中 大批旧中、小型工业锅炉(10-75吨/时，煤粉炉、链条炉等)改造为CFBB 大量60年代的130、220、410吨/时煤粉炉面临改为CFBB,国内CFBB发展推动力 由煤资源及动力用煤情况决定 SOx

12、排放 我国为煤炭大国，储量大于10000亿吨，占化石燃料储量的95%以上，能源以煤为主。其中： 烟煤-70%以上；褐煤-14%；无烟煤-14% 高硫煤(Sar1%)占25%以上，分布：四川、贵州、广西、山东、陕西等。开采越深含硫越高 发电用煤占总产量35%以上，燃用高硫煤不可避免 我国酸雨以硫酸为主，占80%以上 电站SO2年排放量大于1/4总排量控制酸雨，必需控制SO2排放,Nox排放 NO占95%左右；NO2占5%左右；其它少量：N2O、N2O3、N2O4、N2O5等 都是有毒气体血液缺氧，麻痹中枢神经，光化学烟雾 破坏臭氧(O3)层NO+O3NO2+O2 NO2+ONO+O2 即NO使O

13、3不断变为O2,煤粉炉难以解决SOx与NOx排放问题 SOx: 炉内喷钙低，Ca/S=23.5时，尾部烟气脱硫(FGD)干、半干与湿式，脱硫剂：NaOH,KOH,CaO,Ca(OH)2,NaCO3等 问题：投资大，运行费用高。湿式最高，SO2排放200mg/Nm3，投资最大 NOx： 低NOx燃烧器(浓、淡WR，PM；同心反切圆控制一、二次风混合等) 其中NOx排放量400600mg/Nm3(烟煤) 6501000mg/Nm3(无烟煤，燃烧温度要高)，着火与燃烧温度与 NOx生成矛盾，大于排放要求 而CFBB可保证200-40mg/Nm3 选择性催化还原(SCR)与非选择性催化还原(SNCR)

14、其NOx排放量100mg/Nm3，但价格太贵,国内CFBB流派简介 国内CFBB起步较晚，其流派基本上是国外有关流派的引进、吸收与有所改进 Pyroflow型中科院，济锅、哈锅、无锡、开封等 10-75,220,410吨/时(引进) F-W型(实为Pyroflow型绝热分离器改为汽冷或水冷) 汽冷上锅，75,130,220,410,450吨/时 水冷四川梧州等，35、75、130吨/时，但35,130t/h尚未见有运行情况报导 Circoflow型北锅引进，75、130吨/时，炉膛上部管屏磨损问题 方分(异分) 上排气 四川，无锡(方分单侧傾斜)，梧州等(方分双侧倾斜，分离效率) 下排气旧炉改

15、造，10,20,35吨/时，清华，湖南节能中心,B&W型(双级循环，槽钢高分，旋风中温分离器，下排气)旧炉改造，65、130吨/时 某130吨/时煤粉炉改造例： 燃用无烟煤：矸石=1:4，Qnet,ar=12.41MJ/kg,Aar=50.7% 飞灰含碳量高，月平均24.87%36.08% 汽温410，偏低 低过磨漏，中温分离器及其它受热面均有磨损问题 内循环床，梧州、邯郸、芜湖等水冷旋涡内循环床锅炉系列 水冷分离器，结构紧凑 6、8、10、12、15、20、25、30、35、65、75吨/时,双级循环床 百叶窗+中温旋风分离器杭州、无锡、开封等 35,75吨/时 U-beam+下排气中温分离

16、器武昌，北京B&W 20,35t/h，旧炉改造：65、130吨/时 高、低速混床(简化方分下排气+中温多管直流旋风分离器)清华，湖南节能中心，旧炉改造：20、35、65、75吨/时，新炉20,75t/h等 特点：热效率高，高温分离器免维修等 其它： 平面流，下排气中温分离器，中温旋风分离器，中温槽钢分离器等 1075吨/时，锅炉热效率78%,按分离器位置分内、外循环内外结合（双级循环，图1右） II）按循环倍率，R（，G循环料量，kg/h,B燃料消耗量，kg/h）高、低分： 高循环倍率，R1640，计有： 芬兰Pyroflow型（95年已被美FW兼并），炉膛出口灰浓度20kg/M3 德国鲁奇L

17、urgi型，炉膛出口灰浓度10kg/M3 美国多粒子床MSFBB 美国FW型（汽冷分离器） 芬兰方型分离嚣（水冷分离嚣） 低循环倍率，R515，计有： 德国Circofluid型，炉膛出口灰浓度2.0kg/M3 美国BW型,(二) 循环流化床的节能途径 对于流化床锅炉来说，其主要热损失为飞灰中的固 体炭损失，因此，降低飞灰含碳量是流化床锅炉节能的 主要途径。 表1：不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响 蒸发量：35t/h，蒸汽压力：3.82MPa，蒸汽温度：450 给水温度：105，排烟温度：150，环境温度：20 排烟处过剩空气系数：1.6，飞灰灰比：0.55，炉渣含碳量：2,降低飞灰含碳量的方法,1、提高有效炉膛容积 容积热负荷：链条炉290500kw/m3 煤粉炉140240kw/m3 流化床160320kw/m3 烟尘在炉内停留时间：无烟煤 4s 烟煤 3s 无烟煤：温度为900以上的炉膛容积为有效容积； 烟煤：温度为850以上的炉膛