燃煤電站鍋爐最新技術(shù)研究進(jìn)展

燃煤電站鍋爐最

新技術(shù)研究進(jìn)展1）辦公及實(shí)驗(yàn)室條件辦公室、實(shí)驗(yàn)室1500M2，配套設(shè)施齊全，購買ANSYS、FLUENT等大型商業(yè)計算固體和流體傳熱的軟件，建有相應(yīng)的冷態(tài)和熱態(tài)試驗(yàn)臺架，并配備相應(yīng)的測試儀器?，F(xiàn)有辦公和實(shí)驗(yàn)條件

2）主要測試儀器

激光多普勒測速儀LDA、粒子圖像流體速度場儀PIV、超聲波流量計、煙氣分析儀、透射電子顯微鏡、X射線能譜儀1臺、液相色譜儀、紅外光譜分析儀、毛細(xì)管流變儀、紅外熱像儀（在購），另有工作站、繪圖儀、掃描儀、復(fù)印機(jī)等。2022/11/18

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報告主要內(nèi)容中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)超（超）臨界鍋爐在中國發(fā)展上鍋哈鍋東鍋IGCC燃煤電站CO2捕集燃后捕集燃前捕集富氧燃燒結(jié)論2022/11/18

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31、中國以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)2022/11/18

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1、自1996年起，中國裝機(jī)總量位居世界第二1949年185萬千瓦1978年5712萬千瓦1987年1億千瓦1995年2億千瓦2000年3億千瓦2005年5.2億千瓦2006年6.2億千瓦2007年7.2億千瓦第一個億，用了100年；第二個億，用8年時間；第三個億，用5年時間；第四個億，用3年時間；第五個億，用2年時間，最近三年，一年1個億2022/11/18

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1、發(fā)電效率的發(fā)展歷史熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目分析2022/11/18

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2、鍋爐分類及發(fā)展鍋爐按其燃燒室、對流煙道間的相互布置方式分為：Π型鍋爐塔式鍋爐T型鍋爐鍋爐技術(shù)派系分類B&W派系CE派系FW派系按照循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐超（超）臨界工程熱力學(xué)將水的臨界狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)定義為：壓力為22.115MPa,374.15℃；而超超臨界參數(shù)的概念實(shí)際為一種商業(yè)性的稱謂，以表示出發(fā)電機(jī)組具有更高的壓力和溫度，因此各國、甚至各公司對超超臨界參數(shù)的開始點(diǎn)定義也有所不同。一般將超超臨界機(jī)組設(shè)定在蒸汽壓力大于25MPa，或蒸汽溫度高于580℃的范圍。2022/11/18

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2、超超臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù)傳熱與水動力特性研究1000MW超超臨界鍋爐總體設(shè)計集成技術(shù)1000MW超超臨界鍋爐設(shè)計п型螺旋管圈鍋爐п型垂直管圈鍋爐塔式螺旋管圈鍋爐耐熱新鋼種材料性能和應(yīng)用研究耐熱鋼管的加工、焊接及熱處理工藝2022/11/18

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2、三大電力設(shè)備制造集團(tuán)百萬超超臨界技術(shù)來源

名稱基地汽輪機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)鍋爐上海西門子西門子阿爾斯通哈爾濱三菱三菱三菱東方日立日立日立2022/11/18

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2、超超臨界機(jī)組2022/11/18

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2.1、上海鍋爐廠——Alstom技術(shù)APBG超超臨界鍋爐技術(shù)特征容量：800MW~1000MW壓力：25.4MPa~30.0MPa溫度：540~605℃/569~615℃爐型：塔式爐燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓）水冷壁形式：螺旋管啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器APUSA超超臨界鍋爐技術(shù)特征容量：800MW~1000MW壓力：25.4MPa~30.0MPa溫度：540~605℃/569~615℃爐型：π型爐燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓，雙切圓）水冷壁形式：垂直管、螺旋管啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器2022/11/18

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外高橋2x900MW主蒸汽

279 bar(設(shè)計壓力)

542

℃ 774.4 kg/s(2,788t/h)再熱蒸汽

69

bar(設(shè)計壓力)

568℃ 687.6 kg/s(2,475t/h)給水

273

℃

煤種

煙煤2.1、上海鍋爐廠——Alstom技術(shù)2022/11/18

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2.1、上海鍋爐廠——Alstom技術(shù)縱切面外高橋三期

2x1,000MW主蒸汽

297 bar(設(shè)計壓力)

605 ℃ 820.8 kg/s(2,955t/h)再熱蒸汽

70

bar(設(shè)計壓力)

603 ℃ 678.6 kg/s(2,443t/h)給水

297 ℃煤種

煙煤2022/11/18

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1000MW塔式布置

外高橋三期臺數(shù)：2流量：2955t/h壓力：28.0MPa溫度：605/603℃國華浙江寧海電廠臺數(shù)：2流量：3093t/h壓力：27.46MPa溫度：605/603℃2.1、上海鍋爐廠——1000MW塔式布置2022/11/18

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1000MW雙煙道布置

天津國投北疆電廠臺數(shù)：2流量：3102t/h壓力：27.46MPa溫度：605/603℃廣東粵電平海電廠臺數(shù)：2流量：3093t/h壓力：27.46MPa溫度：605/603℃2.1、上海鍋爐廠——1000MW雙煙道布置2022/11/18

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鍋爐總體布置圖根據(jù)循環(huán)負(fù)荷設(shè)計分離器大量采用高檔次材料采用低NOx燃燒系統(tǒng)再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)擋板調(diào)節(jié)螺旋管圈水冷壁

P型布置2.1、上海鍋爐廠——P型布置2022/11/18

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2.2、哈鍋MHI超超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)蒸汽參數(shù)25.4MPa.g604/602℃A-PM燃燒器和MACTMRS磨煤機(jī)內(nèi)螺紋管垂直水冷壁蜂巢型垂直式催化脫硝裝置抗高溫?zé)釓?qiáng)鋼2022/11/18

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首臺螺旋管圈水冷壁鍋爐MHI供貨業(yè)績（日本≥600MW鍋爐）垂直型水冷壁（SV）11臺（首臺為1989年）螺旋管水冷壁10臺（首臺為1981年）特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單2、對負(fù)荷變化、啟動與停爐的高耐久性（熱應(yīng)力較?。?、易于制造與安裝4、易于維修現(xiàn)代先進(jìn)大容量鍋爐標(biāo)準(zhǔn)型式垂直管圈水冷壁首臺垂直管圈水冷壁鍋爐The1stUnitofSpiralWWBoiler2.2、MHI超臨界鍋爐的發(fā)展2022/11/18

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鍋爐縱剖圖省煤器空氣預(yù)熱器啟動分離器一級過熱器低溫再熱器高溫再熱器四級過熱器三級過熱器二級過熱器水冷壁中間集箱AA風(fēng)煤粉燃燒器再循環(huán)泵煙氣調(diào)溫?fù)醢?022/11/18

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2.3、東方鍋爐廠——日立技術(shù)2022/11/18

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2.3、東方鍋爐廠——日立技術(shù)2022/11/18

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2.3、東方鍋爐廠——日立技術(shù)鍋爐爐膛設(shè)計對積灰結(jié)焦影響比較2022/11/18

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2.3、東方鍋爐廠——日立技術(shù)2022/11/18

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2.4、三大生產(chǎn)基地技術(shù)比較上鍋1000MW超超臨界鍋爐Π型布置/塔式布置單爐膛雙切圓/單切圓燃燒方式平衡通風(fēng)固態(tài)排渣螺旋管水冷壁/垂直管水冷壁東鍋1000MW超超臨界鍋爐П型爐前后墻對沖燃燒方式內(nèi)螺紋管螺旋管圈水冷壁哈鍋1000MW超超臨界鍋爐П型布置單爐膛反向雙切園燃燒方式低NOx分級送風(fēng)燃燒系統(tǒng)內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁（入口裝設(shè)節(jié)流孔圈）2022/11/18

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2.4、不同爐型布置用鋼對照2022/11/18

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鍋爐整體布置特點(diǎn)亞臨界參數(shù)變壓自然循環(huán)鍋爐，一次中間再熱，M型布置，總體上分為主回路、尾部、空預(yù)器三部份

管式空氣預(yù)熱器爐內(nèi)布置水冷屏和屏過、屏再床上床下聯(lián)合點(diǎn)火后墻排渣，采用滾筒冷渣器三臺汽冷分離器尾部雙煙道擋板調(diào)溫單爐膛，兩側(cè)進(jìn)風(fēng)前墻給煤2.4、東方鍋爐廠——300/600MWCFB2022/11/18

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2.4、超（超）臨界發(fā)電在中國的發(fā)展前景超超臨界發(fā)電已大容量和規(guī)?；虡I(yè)運(yùn)行是國際上，也是中國燃煤火電機(jī)組發(fā)展的主導(dǎo)方向；在材料工業(yè)發(fā)展的支持下,正朝著更高參數(shù)、更高效率的方向發(fā)展；容量擴(kuò)展：1200MW——1300MW；機(jī)組類型多樣化：1000MW超超臨界抽汽供熱機(jī)組1000MW超超臨界空冷機(jī)組CFB超臨界鍋爐到2010年，中國超超臨界機(jī)組將占全世界超超臨界機(jī)組的半壁江山；預(yù)計到2020年，超臨界和超超臨界機(jī)組在中國新增火電市場的份額可達(dá)70%（裝機(jī)容量240GW——400臺600MW機(jī)組或240臺1000MW機(jī)組）；超臨界及超超臨界發(fā)電技術(shù)——在發(fā)電領(lǐng)域未來30年伴演主要角色。2022/11/18

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3、IGCC—下一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integratedgasificationcombinedcycle，IGCC）是指將煤炭、生物質(zhì)、石油焦、重渣油等多種含碳燃料進(jìn)行氣化，將得到的合成氣凈化后用于燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)的發(fā)電技術(shù)。到2005年，世界上已經(jīng)投入運(yùn)行和正在建設(shè)的IGCC電站近30座，其中美國占了一半左右，裝機(jī)容量超過800萬千瓦。國際上IGCC的發(fā)展進(jìn)入高潮。國內(nèi)，IGCC還是一項(xiàng)新技術(shù)。煙臺浙江半山2022/11/18

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2、IGCC是未來重要的技術(shù)選擇

IGCC是能夠較好地解決提高效率和減少污染物排放的先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)IGCC更是未來先進(jìn)的煤基能源（電力、H2和液體燃料）多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)中國的能源格局和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決定了中國更需要IGCC。IGCC展望：USC（FGD+SCR）：近期CFBC：近期USC的重要補(bǔ)充IGCC+COPRODUCTIONS：中期IGCC+H2+FC+FUELS+CO2：中遠(yuǎn)期2022/11/18

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3、GE——?dú)饣?lián)合循環(huán)發(fā)電2022/11/18

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3、GE——?dú)饣?lián)合循環(huán)發(fā)電2022/11/18

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4、三種CO2

捕獲途徑2022/11/18

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4、CO2地質(zhì)埋存路徑2022/11/18

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Pre-combustionPowerPlantwithCO2CapturePost-combustion(New+retrofit)Oxy-combustion(New+retrofit)Source:VattenfallSource:VattenfallSOLUTIONSDEVELOPEDBYALSTOMSource:VattenfallSHIFTCAPTUREBURNH24、Alstom公司CO2

捕獲途徑2022/11/18

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4、不同技術(shù)的成本比較技術(shù)發(fā)展成熟度ResearchDevelopmentDemonstrationDeploymentMatureTechnology時間全部應(yīng)用的估計成本OxyfuelCO2StorageCO2CaptureIGCCPlantsUSCPCPlantsSCPCPlants1150°F+1100°F<1100°F1050°FAdvancedUSCPCPlants1150°F+1400°F不同技術(shù)發(fā)展及成熟度不一樣。2022/11/18

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4、Oxy-combustion示范電站30MWth

Vattenfall2022/11/18

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4、Oxy-combustion示范電站30MWth

Vattenfall2022/11/18

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4、美國能源部：Vision21Program（2002年）SystemsIntegration

AdvancedMaterialsModeling-CombustionTurbines&FuelCellsHydrogenMembraneGasification&CombustionOxygenMembraneModeling-Gas/ParticleFlowVirtualSim