黄中—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,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 黄 中 2011年8月11日 丽江,报告内容,清能院相关背景 炉内防磨综合治理技术 炉内过程及磨损的发生 各区域磨损特点 防磨综合治理技术 脱硫系统达标排放改造技术 国内炉内脱硫系统运行状况及存在的问题 达标排放改造技术原理 改造技术应用案例 总结,清能院简介,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Huaneng Clean Energy Research Institute 注册资本一亿元人民币 中国华能集团公司持股90%、西安热工研究院有限公司持股10 主要从事与新能源及能源清洁高效转化有关的技术研发、

2、技术转 让、技术服务及相关产品销售；工程承包 注册地点：北京市昌平区小汤山工业园区249号 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,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 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 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 可再生能源发电技术 发电新材料 电站优化设计,基地建设,国家能源煤清洁低碳发电技术研发中心 煤基清洁能源国家重点实验室,北京 昌平“未来科技城”占地：183500m2 现有工程技术人员近百人，预计2020年工程技术

3、人员一千人,在研项目,超临界CFB锅炉技术 350MW超临界CFB锅炉研发 系统优化和节能改造技术 对现役机组进行节能改造，提高汽轮机和锅炉效率 电厂污染物控制技术 重金属污染物脱除减排 蒸汽温度达到700燃煤机组研制 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 绿色煤电技术 250MW IGCC示范工程，电站级燃料电池开发,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 炉膛内屏下端 布风板及风帽 炉顶受热面 旋风分离器及进出口烟道 立管及返料装置内表面 尾部对流烟道,CFB锅炉主要磨损区域

4、,环-核流动模型,炉内流动特性,内循环量为外循环量的35倍 msd=(35)mxh,内循环量与外循环量的关系,300MW CFB锅炉循环量 Gxh=10000t/h Gixh=30000t/h,循环总量,耐火材料交界面处的磨损,CFB锅炉防磨的重点是密相区与稀相区耐火材料浇注与光管水冷壁之间的交界面 在两者交界的区域内，颗粒浓度相对较高，且交界处管子方向会与物料流向不一致，易产生磨损,侧水冷壁,耐磨耐火浇注料,耐火材料交界面处的磨损,四角区域水冷壁的磨损,设计时施工充分考虑灰的冲刷,四角区域水冷壁的磨损,分离器区域水冷壁的磨损,炉内屏的变形,炉内屏的磨损,屏的变形和磨损,从屏底部到布风板的距离

5、至少应在15m以上 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 螺纹销钉密度以1000个/m2为宜 敷设高质量的耐磨可塑料,屏式受热面的布置及防磨设计,水冷壁局部结构不合理 导致磨损爆管,水冷壁鳍片磨损问题,水冷壁的磨损,鳍片局部突起 导致水冷壁磨损,水冷壁焊缝未打磨 导致磨损,水冷壁的磨损,受热面的防磨改造加装主动多阶防磨梁 冷态风量标定试验 锅炉风量测量元件标定试验 布风板阻力特性试验 料层阻力及流化特性试验 热态测试试验 排烟温度分布测量 排烟氧量分布测量 运行优化调整试验 负荷参数调整 总风量调整 氧量调整 床

6、压调整,防磨综合治理技术,耐火耐磨材料形成凸台，沿水冷壁高度方向以一定间距多阶布置 显著降低了炉膛贴壁流的速度和浓度（贴壁流速度8m/s减少到2m/s ） 保证水冷壁管的耐磨寿命由3个月左右延长到1年以上,主动多阶式防磨技术,技术应用情况,加装前,加装后,主动多阶式防磨技术,河南瑞平煤电2135MW，入炉煤低位发热量3600kCal/kg、收到基灰份45% 基建期间安装了防磨梁（未使用喷涂） #2机组自投运以来，锅炉水冷壁从未发生过磨损爆管事故，截至2010年9月7日累计运行20000多小时 水冷壁约90%的测点壁厚减薄 0.2mm 中隔墙约70%的测点壁厚减薄 0.2mm屏过约80%的测点壁

7、厚减薄 0.2mm 屏再所有的测点壁厚减薄 0.2mm,技术应用情况,河南瑞平煤电2135MW CFBB 天津陈塘热电厂1135MW CFBB 河南中浮电力1135MW CFBB 华电乌达热电2150MW CFBB 秦皇岛热电2300MW CFBB 国电小龙潭发电厂2300MW CFBB 神华西来峰矸石电厂2200MW CFBB 安徽临涣中利电厂2300MW CFBB 广东宝丽华电力有限公司1300MW CFBB 江苏徐矿综合利用发电有限公司2300MW CFBB 韶关市坪石发电厂有限公司2300MW CFBB 大唐红河发电有限公司2300MW CFBB,技术应用情况,试验目的 对锅炉一次测量

8、元件进行标定，对二次仪表进行校准 确保锅炉各风量准确可靠，指导和优化锅炉运行 试验内容： 一次风 二次风 播煤风 返料风、松动风 外置床流化风,冷态试验研究,试验目的 得出锅炉空床阻力特性和临界流化风量 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 试验内容 测量布风板的阻力特性 测量700mm料层厚度下的阻力特性 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,锅炉排烟温度和氧量测量,试验目的 测量排烟温度及氧量 为判断锅炉的运行状态提供依据 测点布置,燃烧优化调整试验,试验目的： 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）

9、研究各主要参数变化对锅炉运行性能的影响 找到锅炉稳定运行的合理方式 提供现场运行指导及运行操作卡片 试验内容： 负荷参数调整 总风量调整 一二次风配比调整、上下二次风配比调整、高压流化风调整 氧量调整 床压调整,大多数CFB锅炉炉内脱硫效率在80%以下 炉内脱硫不可靠：堵管、出力不足 一些CFB锅炉“创造性的”安装炉外烟气脱硫装置,国内脱硫系统运行状况,煤质参数变化,某电厂日常燃用煤种为混煤，包括褐煤、烟煤及无烟煤 2011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 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

10、.27g/MJ 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,石灰石的脱硫微观反应过程,定性评价 石灰石活性,优选石灰石品质,石灰石粉偏离推荐值，很难满足日常运行需要 石灰石粉的利用率偏低，则脱硫效果差,石灰石粒度的影响,1MWCFB锅炉试烧脱硫试验台,上百种国内外石灰石脱硫试验,锅炉运行参数的影响,不同钙硫比时床温对SO2排放的影响,温度对脱硫效果影响显著,锅炉运行参数的影响,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 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 扇形长板彼此之间膨胀不均且不易检修，裂隙逐步加大 实际测量的裂隙宽度已经达到502

11、00mm,分离器效率的影响,压力场比较,分离器效率的影响,中心筒完整的阻力1812Pa、切割粒径d50为34m 存在裂隙后的阻力为1722Pa、切割粒径d50为42m 存在裂隙后对于50m以下细颗粒的分离效果下降,石灰石粉特性 研磨后石灰石粉颗粒有棱角, 硬度高。 石灰石粉堆积密度较大（1.11.4 t/m3） 石灰石粉颗粒的离散性较大(30m2mm) 石灰石粉CaO的含量高，易吸水受潮结块。 石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差 石灰石粉输送的特点（属难输送物料） 气力输送的悬浮速度梯度较大，容易造成管道的堵塞 石灰石颗粒易沉积，易板结，易造成下料堵塞或堵管 对管道的磨损较大,炉内脱硫系统设计,

12、石灰石粉输送系统选择 输送方式：一级输送系统 给料系统：双仓泵 输送管路的布置和选择：短、少、对称 入炉口及入炉位置：回料斜腿 设备选型和关键参数选取 设备选型：适用、可靠 系统备用：系统留有裕量和备用均匀性 关键参数： 石灰石粒度 输送速度 气固比 管径,炉内脱硫系统设计,实际入炉煤 Qnet,ar：5000kcal/kg Sar：2.11%（0.85.1%) 不投石灰石原始SO2 5000mg/Nm3 （6%O2） 投入原炉内脱硫系统时SO2及脱硫效率 1150mg/Nm3（O2=6%） 77%,山东华宇的改造条件,二级输送改为一级输送： 1.系统简单 2.输送距离120米降为40米 3.

13、输送高度40米降为16米 4.压缩空气输送,山东华宇的改造案例,单套系统出力15t/h 系统一用一备 适合含硫量波动范围广 系统利用率100% SO2达标率100%,自动吹堵装置，有效避免管道堵死,关键设计之一自动吹堵装置,落料口疏通阀,关键设计之二落料口自动疏通,收料泵：高、低料位计 精确判断：给料正常,关键设计之三时间、料位双控制,自动控制： 采用料位+时间耦合程控 料位程控优先 自动排堵系统,给料机：变频电机调速 SO2浓度：调整石灰石量 节省石灰石量,关键设计之四可靠的旋转给料机,优化管路布置,布置在回料腿管路简单 石灰石预热改善分布性能,关键设计之五合理的管路布置,SO2平均值仅10

14、4mg/Nm3 平均脱硫效率97.94%,山东华宇的改造效果,山东华宇的改造案例,华能济宁高新热电1#、2# CFB锅炉炉内脱硫系统改造工程 一台锅炉配一套石灰石输送系统，系统的设计出力为15t/h 石灰石输送系统采用一级输送 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,高负荷低硫煤连续脱硫试验 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/Nm3 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% 高负荷下高硫煤连续脱硫试验 平均负荷160t/h，平

15、均床温930，不投石灰石SO2排放浓度约为8943mg/Nm3 石灰石投入量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,澡盆理论,影响CFB锅炉炉内脱硫的主要因素,入炉煤品质,石灰石活性,锅炉运行床温,分离器分离效率,石灰石粒径,输送系统输送量,输送系统可靠性,输送系统调节性,八块木板,两股钢丝,设计制造能力,安装调试水平,以CFB锅炉SO2排放满足国家标准为控制指标 石灰石脱硫活性评价与筛选 石灰石粒度控制 脱硫系统改造设计 脱硫系统设备供货、安装 脱硫系统调试与试运行 脱硫系统达标测试,提供用户CFB锅炉达标排放全方位解决之道,脱硫系统达标排放改造技术的目标,CFB锅炉炉内流动特性是造成受热面磨损的主要原因 主动多阶防磨梁可以降低边壁流速度，降低磨损 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 CFB锅炉炉内脱硫效果是多方面因素共同作用的结果 CFB锅炉在采用合理的石灰石系统设计配置并优化运行参数条件下，炉内脱硫完全可以达到较高的脱硫效率 通过必要设备改造CFB锅炉炉内脱硫可以满足国家进一步的环保标准要求，脱硫效率达到90%以上,总结,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 北