煤泥循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)化受熱面布置技術(shù)研

1、煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面優(yōu)化布置的技術(shù)研究/ 實(shí) 施 方 案承擔(dān)單位：華聚能源股份有限公司協(xié)作單位：浙江大學(xué)熱能工程研究所二0 0四年四月六號(hào)煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面優(yōu)化布置的技術(shù)研究實(shí) 施 方 案一、課題主要內(nèi)容1、技術(shù)現(xiàn)狀兗礦十幾年的電廠發(fā)展，經(jīng)歷了從沸騰爐到煤泥流化床鍋爐，到煤泥循環(huán)流化床鍋爐，再到高倍率大容量循環(huán)流化床鍋爐 近四代技術(shù)的發(fā)展過程。完全利用鮮煤泥直接入爐燃燒的煤泥流化 床燃燒技術(shù)，是由國(guó)家“七五”計(jì)劃重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目一35t/h洗煤泥流化床鍋爐及爐前燃料系統(tǒng)成功開發(fā)的，浙江大學(xué)、兗州礦務(wù) 局和北京煤科院三家為項(xiàng)目承擔(dān)單位，中國(guó)礦院、杭州鍋爐廠為協(xié)作單位，試驗(yàn)地點(diǎn)在兗州礦務(wù)

2、局興隆莊煤礦，并配套建設(shè)興隆莊煤泥熱電廠。該項(xiàng)目1991年12月21日通過了中國(guó)統(tǒng)配煤礦總公司的科學(xué) 技術(shù)成果鑒定，1997年獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)。其主要技術(shù)特點(diǎn)有：煤 泥結(jié)團(tuán)燃燒、異重流化床、煤泥大粒度給料、不排渣運(yùn)行。以興隆莊煤泥熱電廠“ 35 t/h洗煤泥流化床鍋爐及爐前燃料系統(tǒng)” 項(xiàng)目開發(fā)的煤泥流化床（鼓泡床）燃燒技術(shù)為理論基礎(chǔ)，1994年兗州礦務(wù)局提出了開發(fā)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的課題，與浙江大學(xué)、 無(wú)錫鍋爐廠等廠家進(jìn)行技術(shù)探討，開發(fā)研制的75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐最初應(yīng)用于東灘煤泥熱電廠，屬于國(guó)內(nèi)首臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐，隨著技術(shù)的改進(jìn)和成熟，該爐型已經(jīng)成為定型產(chǎn)品，目

3、前華 聚能源公司在用7臺(tái)。其中東灘分公司3臺(tái)，濟(jì)寧二號(hào)分公司2臺(tái)， 興隆莊、鮑店分公司各1臺(tái)。為滿足鮮煤泥直接入爐燃燒的需要，75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐 采用大粒度給料，異比重床料的運(yùn)行方式。二級(jí)分離，飛灰回燃，分 段燃燒的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。鍋爐床內(nèi)布置了適量埋管受熱面，是 典型的帶床內(nèi)埋管的低循環(huán)倍率的循環(huán)流化床鍋爐，可以燃用中煤、 煤泥，也可以煤泥、中煤混燒，燃料適應(yīng)性強(qiáng)，埋管和床料之間的沖 刷，對(duì)流換熱份額很強(qiáng)，所以埋管吸熱可以達(dá)到整個(gè)爐膛吸熱的 30%, 大量減小爐膛面積，節(jié)約了大量鋼材，但由于大顆粒的沖刷，埋管的 磨損量很大，在運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)埋管泄露現(xiàn)象。兗礦集團(tuán)華聚能源公司在

4、75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的調(diào)試、試 運(yùn)、使用中提出了許多優(yōu)化意見，也作了一些改進(jìn)，幾年的運(yùn)行實(shí)踐 表明，75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐能夠滿足正常運(yùn)行要求，鍋爐各項(xiàng) 技術(shù)參數(shù)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得了較好的成果。但是作為一項(xiàng)新開 發(fā)的技術(shù)，仍需要不斷的完善和優(yōu)化，75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐主 要還存在以下問題：(1) 受熱面布置不盡合理，有的鍋爐排煙溫度較高(近200 C),造成排煙損失增加，熱效率降低；有的鍋爐排煙溫度較低( 110C以 下),易造成尾部受熱面、煙道、靜電除塵器低溫腐蝕。/(2) 鍋爐床溫長(zhǎng)期超溫運(yùn)行，當(dāng)鍋爐床出力在60- 75t/h時(shí)，床 溫一般為9701050C，有的鍋

5、爐甚至更高，均高于設(shè)計(jì)要求，造成 風(fēng)帽壽命短，故障率高，經(jīng)常因床層流化不好引起結(jié)焦事故。(3) 鍋爐的主要受熱面，如埋管、省煤器等磨損嚴(yán)重，故障率 較高，導(dǎo)致頻繁停爐，影響電廠效益。（4）一級(jí)槽型分離器易磨損、斷裂、脫落，時(shí)常危及鍋爐安全 運(yùn)行。（5）實(shí)際運(yùn)行鍋爐熱效率偏低。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，特別是 煤泥循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展歷史更短。燃用煤泥的灰分、水 分較大，煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面的傳熱、磨損、腐蝕都具有其 特點(diǎn)。由于煤泥循環(huán)流化床流態(tài)化、燃燒、傳熱、磨損、腐蝕等機(jī)理 的復(fù)雜性，對(duì)這些特點(diǎn)、規(guī)律的研究和探索十分困難，鍋爐受熱面的傳熱、磨損、腐蝕的特性大多是在常

6、規(guī)理論的基礎(chǔ)上，在研 究所、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究和試驗(yàn)工作，在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用中尚未作認(rèn)真研究，因此，對(duì)煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面的傳熱、磨損、腐蝕等特性進(jìn)行實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)研究，以指導(dǎo)鍋爐受熱面的優(yōu)化、調(diào)整和改造, 對(duì)于鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大意義。本項(xiàng)目實(shí)施的目的就是要通過對(duì) 華聚能源公司 75t/h煤泥循環(huán) 流化床鍋爐受熱面狀況 進(jìn)行測(cè)試、診斷，掌握鍋爐受熱面?zhèn)鳠帷?磨損、腐蝕、積灰的第一手基礎(chǔ)技術(shù)資料，通過分析、研究，得 出相應(yīng)的規(guī)律性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出一套75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面優(yōu)化方法，以此為基礎(chǔ)提出濟(jì)寧二號(hào)分公司鍋爐受熱面分 析報(bào)告，制定方案進(jìn)行鍋爐改造、受熱面調(diào)整、優(yōu)化受熱面形式 及布置

7、，真正實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2、主要實(shí)施內(nèi)容1）由浙江大學(xué)熱能工程研究所的專家、教授對(duì)項(xiàng)目組成員 和電廠相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行傳熱、磨損、腐蝕等理論培訓(xùn)，學(xué)習(xí)、 研究相應(yīng)鍋爐設(shè)計(jì)的理論、方法和軟件，以及設(shè)計(jì)對(duì)煤泥循環(huán)流 化床鍋爐受熱面?zhèn)鳠帷⒛p等方面的技術(shù)考慮，分析、研究75t/h 煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面的特性，制訂課題研究、試驗(yàn)的具體方案 及措施。2）在循環(huán)流化床鍋爐燃燒診斷和優(yōu)化的研究課題成果 的基礎(chǔ)上，利用華聚能源公司技術(shù)研究所、東灘分公司、濟(jì)寧二 號(hào)分公司熱工、化驗(yàn)試驗(yàn)室的設(shè)備、儀器及測(cè)試手段，配備較先 進(jìn)和完善的設(shè)備和儀器，有針對(duì)性的進(jìn)行煤泥循環(huán)流化廠鍋爐受 熱面特性測(cè)試。3）鑒于東

8、灘分公司的3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各具特 色；濟(jì)寧二號(hào)分公司 75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐明顯存在受熱面布置不合理問題。對(duì)東灘分公司的3臺(tái)鍋爐和濟(jì)寧二號(hào)分公司 2臺(tái)鍋爐的各類受熱面進(jìn)行傳熱、磨損、積灰、腐蝕等特性的測(cè)試。統(tǒng)計(jì)、歸納測(cè)試數(shù)據(jù)，分析各類受熱面在不同工況、負(fù)荷、流化 速度、溫度場(chǎng)分布等條件下的傳熱、磨損、積灰、腐蝕等特性。4） 對(duì)各分公司煤泥循環(huán)流化床鍋爐各類受熱面磨損、更換、 使用情況進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)，分析、歸納煤泥循環(huán)流化床鍋爐各類 受熱面磨損的規(guī)律。5）對(duì)東灘分公司的3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各類受熱 面布置情況進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)；探索鍋爐各部分受熱面?zhèn)鳠岬慕?jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)或

9、公式。尋求提高傳熱效率、優(yōu)化受熱面布置、防止磨損的方案。6）研究、提出一套75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各受熱面優(yōu)化 設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于濟(jì)寧二號(hào)分公司 T鍋爐受熱面優(yōu)化、調(diào)整方 案，消除排煙溫度過低問題。二、技術(shù)路線和研究方法1、技術(shù)路線與浙江大學(xué)熱能工程研究所合作，借鑒煤泥循環(huán)流化床鍋爐 技術(shù)研究成果、理論及鍋爐設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，充分利用華聚能源 技術(shù)委員會(huì)、技術(shù)研究所、東灘分公司、濟(jì)寧二號(hào)分公司現(xiàn)有的 技術(shù)力量和十多年的煤泥流化床鍋爐運(yùn)行、檢修經(jīng)驗(yàn)，利用兗礦集團(tuán)2003年研發(fā)項(xiàng)目“循環(huán)流化床鍋爐燃燒診斷和優(yōu)化的研究” 形成的測(cè)試手段、方法和測(cè)試力量，有針對(duì)性的研究目前華聚能 源公司煤泥循環(huán)流化床

10、鍋爐受熱面所存在的共性問題和解決辦 法，從而全面提升華聚能源在煤泥循環(huán)流化床受熱面布置方面的 技術(shù)水平，提高鍋爐設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。1） 與浙江大學(xué)熱能工程研究所合作，從理論上分析75t/h煤 泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面?zhèn)鳠帷⒛p及腐蝕的基理與特性，制定測(cè)試 與研究的具體措施。2）對(duì)東灘分公司的3臺(tái)鍋爐和濟(jì)寧二號(hào)分公司 2臺(tái)鍋爐的 各類受熱面在不同工況下進(jìn)行傳熱特性的測(cè)試，分析傳熱特性， 與熱力計(jì)算書對(duì)照，研究理論計(jì)算與實(shí)際運(yùn)行的差別。3）調(diào)查、統(tǒng)計(jì)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面歷年來(lái)運(yùn)行、 使用、檢修、更換情況，分析、研究各類受熱面磨損、腐蝕規(guī)律。4）分析評(píng)價(jià)傳熱、磨損測(cè)試結(jié)果，研究、

11、提出一套75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于濟(jì)寧二號(hào)分公司1#鍋爐受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)。2、研究方法：1）理論研究以常規(guī)的傳熱、磨損理論為基礎(chǔ)，利用浙江大學(xué)熱能工程研 究所在該領(lǐng)域長(zhǎng)期的、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的研究成果和理論，對(duì)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面的傳熱、磨損、腐蝕的機(jī)理進(jìn)行研究， 分析鍋爐受熱面設(shè)計(jì)理論與實(shí)際運(yùn)行狀況的差別，掌握鍋爐設(shè)計(jì)熱力計(jì)算的基礎(chǔ)依據(jù)。2）傳熱測(cè)試針對(duì)每臺(tái)鍋爐各類受熱面布置及運(yùn)行狀態(tài)的差異，在不同運(yùn)行工況、不同煙氣流速、不同煙塵濃度下，對(duì)每一組受熱面測(cè)試 以下參數(shù)： 工質(zhì)流速 受熱面入口工質(zhì)的溫度 受熱面出口工質(zhì)的溫度 入口煙氣溫度 出口煙氣溫度 煙氣流速

12、 煙塵濃度 傳熱量（速率）測(cè)試過程應(yīng)按照熱工測(cè)試的技術(shù)要求進(jìn)行，運(yùn)行工況應(yīng)相對(duì) 穩(wěn)定。3）磨損、腐蝕情況統(tǒng)計(jì)調(diào)研有關(guān)分公司鍋爐專業(yè)技術(shù)人員，查閱鍋爐技術(shù)檔案，調(diào) 查每臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各受熱面的運(yùn)行、檢修、更換、 磨損及腐蝕情況。4）磨損、腐蝕檢測(cè)根據(jù)每臺(tái)鍋爐的具體情況， 按照受熱面的種類進(jìn)行分組， 有 針對(duì)性的對(duì)部分受熱面進(jìn)行磨損檢測(cè)：對(duì)受熱面管排進(jìn)行抽樣， 測(cè)量管壁厚度，在每次停爐時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，記錄運(yùn)行時(shí)間及管壁厚度。5）傳熱的研究分析傳熱測(cè)試的結(jié)果，計(jì)算出 75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各受 熱面的傳熱系數(shù)，與鍋爐設(shè)計(jì)熱力計(jì)算相對(duì)照，分析鍋爐設(shè)計(jì)熱 力計(jì)算中傳熱系數(shù)選擇

13、的合理性，給出修正的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或公式， 形成一套煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。6）磨損、腐蝕的研究分析“磨損、腐蝕情況統(tǒng)計(jì)”及“磨損、腐蝕檢測(cè)”的結(jié)果， 研究各類受熱面磨損、腐蝕的規(guī)律，給出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出減緩磨 損的方案或措施。三、可獲得的研究成果本項(xiàng)目通過對(duì)華聚能源公司多臺(tái) 75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐 受熱面?zhèn)鳠帷⒛p、腐蝕等方面的檢測(cè)、分析、研究，可以得到 以下幾方面的技術(shù)突破：1通過工業(yè)運(yùn)行測(cè)試，確定煤泥循環(huán)流化床鍋爐各部分受 熱面的運(yùn)行狀況，探索、掌握煤泥循環(huán)流化床鍋爐各部分受熱面 的傳熱、磨損、腐蝕特性。2、針對(duì)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各部分受熱面的傳熱、磨損特性，探索優(yōu)

14、化受熱面布置、強(qiáng)化傳熱、減少磨損的措施。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)可獲得如下研究成果：1、針對(duì)兗州礦區(qū)煤泥及其灰渣特性和 75t/h煤泥循環(huán)流化床 鍋爐特點(diǎn)，得出受熱面?zhèn)鳠?、磨損的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或公式。2、研究、提出一套煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面設(shè)計(jì)、優(yōu)化 布置方法，以便指導(dǎo)同類鍋爐受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)、 調(diào)整及防止磨損、 腐蝕。3、對(duì)東灘分公司3#鍋爐受熱面調(diào)整改造情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。4、針對(duì)濟(jì)寧二號(hào)分公司1 #鍋爐受熱面設(shè)計(jì)不合理的問題， 提出受熱面優(yōu)化布置方案。5、 針對(duì)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各受熱面的具體情況，提 出減少磨損的技術(shù)措施。四、效益分析1、社會(huì)效益：1）豐富、完善煤泥循環(huán)流化床技術(shù)兗州礦區(qū)是煤泥循環(huán)流化

15、床燃燒技術(shù)的發(fā)祥地，其煤泥給料系統(tǒng)是興隆莊分公司的專利技術(shù)。 本項(xiàng)目針對(duì)煤泥循環(huán)流化床鍋 爐受熱面?zhèn)鳠?、磨損等關(guān)鍵問題進(jìn)行工業(yè)性應(yīng)用研究，探索、掌 握煤泥循環(huán)流化床鍋爐各部分受熱面的傳熱、磨損、腐蝕等特性， 可以豐富和完善煤泥循環(huán)流化床技術(shù)。2）通過工業(yè)運(yùn)行試驗(yàn)，得出75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐各部 分受熱面的傳熱、磨損、腐蝕等特性數(shù)據(jù)，研究一套針對(duì)煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面的設(shè)計(jì)、優(yōu)化布置方法，形成具有兗州礦區(qū) 特色的技術(shù)。3） 有效地指導(dǎo)同類鍋爐受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)、調(diào)整及防止磨損、 腐蝕。2、經(jīng)濟(jì)效益1）濟(jì)寧二號(hào)分公司2臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐受熱面設(shè) 計(jì)不合理，排煙溫度較低，在 9012

16、0C，尾部腐蝕較嚴(yán)重。曾 經(jīng)多次與鍋爐生產(chǎn)廠家（無(wú)錫鍋爐廠）聯(lián)系、磋商改進(jìn)設(shè)計(jì)，一直未有改進(jìn)方案。其中1#鍋爐空氣預(yù)熱器使用不足 2年的時(shí)間， 已經(jīng)腐蝕報(bào)廢，更換費(fèi)用 40多萬(wàn)元，結(jié)合鍋爐大修調(diào)整受熱面 布置，保證排煙溫度的情況下，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，空氣預(yù)熱器使用 壽命可達(dá)到6年，平均每年可減少投入 20多萬(wàn)元。2）本項(xiàng)目成果可普遍應(yīng)用于華聚能源公司煤泥循環(huán)流化床 鍋爐受熱面的分析、調(diào)整，以提高傳熱效率，提高鍋爐的熱經(jīng)濟(jì) 性；更有效地防止磨損，降低受熱面的消耗和更換。五、項(xiàng)目分工和實(shí)施計(jì)劃 1、項(xiàng)目組成員姓名性 別年 齡學(xué)歷職稱 工作單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉學(xué)冰男，40碩士高工山東華聚能源股份有限公司項(xiàng)目

17、組成員王洪滌7男:40本科高工山東華聚能源股份有限公司苗因德男38本科高工山東華聚能源股份有限公司范家峰男34碩士高工華聚能源公司技術(shù)研究所潘清波男：36本科高工山東華聚能源股份有限公司王士兵男35大專工程師華聚能源公司東灘分公司池涌男41博士教授浙江大學(xué)熱能工程研究所楚德全男40本科工程師華聚能源公司東灘分公司張衛(wèi)鋒男J29本科助工華聚能源公司技術(shù)研究所楊皓男35本科工程師華聚能源公司濟(jì)寧二號(hào)分公司賴映軍男35大專助工華聚能源公司東灘分公司朱廣現(xiàn)男J30大專助工華聚能源公司濟(jì)寧二號(hào)分公司王磊男31本科工程師山東華聚能源股份有限公司2、項(xiàng)目分工文序冰：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)與管理。王洪

18、滌：負(fù)責(zé)項(xiàng)目協(xié)調(diào)，負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)置和配備。苗因德：負(fù)責(zé)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、報(bào)告的審查和項(xiàng)目驗(yàn)收組織。范家峰：負(fù)責(zé)項(xiàng)目的具體實(shí)施、協(xié)調(diào)和報(bào)告編制等潘清波：負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員的組織和技術(shù)指導(dǎo)。王士兵：負(fù)責(zé)東灘分公司 3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的 有關(guān)測(cè)試組織工作、數(shù)據(jù)分析及評(píng)價(jià)。池涌：負(fù)責(zé)項(xiàng)目組成員的培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)。楚德全：負(fù)責(zé)東灘分公司 3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的 有關(guān)測(cè)試、鍋爐評(píng)價(jià)工作。張衛(wèi)鋒：負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)備保管、測(cè)試和數(shù)據(jù)整理。楊皓：負(fù)責(zé)濟(jì)寧二號(hào)分公司 3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐 的有關(guān)測(cè)試組織及數(shù)據(jù)分析工作，對(duì)鍋爐受熱面優(yōu)化布置的方案 進(jìn)行初步審查。賴映軍：負(fù)責(zé)東灘分公司 3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的 有關(guān)測(cè)試、數(shù)據(jù)收集、整理及分析工作，對(duì)鍋爐進(jìn)行評(píng)價(jià)工作。朱廣現(xiàn)：負(fù)責(zé)濟(jì)寧二號(hào)分公司 3臺(tái)75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋 爐的有關(guān)測(cè)試、數(shù)據(jù)收集、整理及分析工作，提出對(duì)鍋爐受熱面 進(jìn)行優(yōu)化布置的方案。王磊：負(fù)