鍋爐講座(一).ppt

1、節(jié)能實(shí)用技術(shù),工業(yè)燃煤鍋爐,主講人：蘭衛(wèi)民,本次課的內(nèi)容分為三大部分,一、鍋爐基本知識(shí) 二、流化床鍋爐節(jié)能途徑 三、鏈條鍋爐節(jié)能技術(shù) 四、 改造實(shí)例,一 鍋爐基本知識(shí),1. 鍋爐熱效率 2. 鍋爐熱效率與噸汽耗標(biāo)煤關(guān)系 3. 不同爐渣含碳量對層燃爐熱效率影響 4. 不同飛灰含碳量對流化床鍋爐熱效率的影響 5. 鍋爐排煙處不同溫度及過剩空氣系數(shù)的排煙熱損失,. 鍋爐熱效率 = - 鍋爐熱效率，% D - 鍋爐蒸發(fā)量,kg/h ij - 蒸汽焓,kJ/kg is - 給水焓, 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、位發(fā)熱量，kJ/kg 排污率 % 注意,鍋爐熱效率與噸汽耗煤有關(guān)，鍋爐負(fù)荷是小時(shí)產(chǎn)汽量,一般的熱平衡方程式為: Qr = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 KJ/h 其中 Qr 鍋爐輸入熱量 Q1 鍋爐有效利用率 Q2 排煙熱損失 Q3 可燃?xì)怏w不完全燃燒損失 Q4 固體不完全燃燒損失 Q5 鍋爐散熱損失 Q6 其他熱損失,2. 鍋爐熱效率與噸汽耗標(biāo)煤關(guān)系,3. 不同爐渣含碳量對層燃爐熱效率影響,蒸發(fā)量：10t/h，飽和蒸汽壓力：1.28MPa，給水溫度：20 排煙溫度：160，環(huán)境溫度：20 排煙處過?？諝庀禂?shù)：1.9，飛灰灰比：0.15，飛灰含碳量：20,4. 不同飛灰含碳量對流化床鍋爐

3、熱效率的影響,蒸發(fā)量：35t/h，蒸汽壓力：2.45MPa，蒸汽溫度：400 給水溫度：20，排煙溫度：150，環(huán)境溫度：20 排煙處過?？諝庀禂?shù)：1.6，飛灰灰比：0.55，爐渣含碳量：2,5. 鍋爐排煙處不同溫度及過?？諝庀禂?shù)的排煙熱損失,二、流化床鍋爐節(jié)能途徑,(一)國內(nèi)外循環(huán)流化床發(fā)展的現(xiàn)狀 CFBB在國外的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 20世紀(jì)二、三十年代實(shí)驗(yàn)室研究化學(xué)、冶金工業(yè)廣泛應(yīng)用 1979年應(yīng)用于煤的燃燒，首臺(tái)20t/h CFBB投運(yùn)（芬蘭奧斯龍公司），1981年50t/hCFBB投運(yùn)（德國魯奇公司） 20世紀(jì)七十年代后至今，由于CFBB的突出優(yōu)點(diǎn)，生命力旺盛： 中、小型鍋爐廣泛應(yīng)用 大型

4、電站鍋爐中逐步推廣應(yīng)用：,1）1996年4月，法國Provence電站250MWeCFBB（700t/h，16.9Mpa, 567,再熱，德國魯奇型）投運(yùn) 2）1997年，美國York電站250MWeCFBB（783 t/h, 17.57Mpa, 540,煙煤，美國Foster Wheeler公司）投運(yùn)，1998年波多黎哥電站250MWe CFBB（芬蘭Alstom公司）投運(yùn) 3）1999年，220MWeCFBB（693t/h, 美國ABBCE公司）在韓國興建，亞洲最大 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,煙煤，石油焦，F(xiàn)W公司，Jackson Ville, USA)投運(yùn)，國際最大 6）400800MWe CFBB（超臨界參數(shù)，超大型）正在前期產(chǎn)品開發(fā)中 7）460MWe超臨界參數(shù)CFBB已獲訂單（世界首臺(tái)超臨界參數(shù)CFBB，F(xiàn)W公司），予計(jì)2005年投運(yùn)（Lagisza,波蘭）,國外CFBB得以迅速發(fā)展的原因 燃料適應(yīng)性廣幾乎可燃用所有煤種、石油焦、工、農(nóng)業(yè)廢料、城市垃圾等 爐內(nèi)脫硫低溫燃燒、脫硫劑多次循環(huán)，Ca/S比為1.82.5時(shí)，NOx排放低低溫燃燒、分段送風(fēng)，Nox排放量為

6、煤粉爐的1/31/4 負(fù)荷調(diào)節(jié)比大低負(fù)荷可達(dá)30% MRC以下，利于調(diào)峰 燃料制備系統(tǒng)簡單破碎到(100)mm，無需磨煤制粉系統(tǒng) 灰渣可綜合利用可制作水泥、提煉稀有金屬等（由于低溫燃燒，灰渣保持活性）,III）各型主要特性簡介 1）Pyroflow型 絕熱分離器笨重、熱惰性大、易裂、易結(jié)焦 2）魯奇型 有EHE（過熱器、再熱器或蒸發(fā)面加循環(huán)泵推動(dòng)汽水循環(huán)），利于超大型化（爐內(nèi)受熱面難以布置） 冷、熱回料調(diào)節(jié)床溫?zé)?850):冷（400）9:1 EHE低速（0.3米/秒）占地大、結(jié)構(gòu)分散、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行調(diào)節(jié)復(fù)雜、自耗電大 3）MSFBB型日本，300t/h，1987年運(yùn)行，燃用原蘇聯(lián)煙煤，運(yùn)行良

7、好 下部高速，床料為卵石或氧化鋁球（mm）,上部用沙子作熱載體 煤可不予破碎 其它同魯奇型,4）FW型 汽冷分離器相對不易結(jié)焦，密抓釘，耐磨耐火層薄，熱惰性小，起停快，壽命長；上筒下錐，制造困難 灰冷卻付床（INTREX），內(nèi)置過熱器、再熱器 流化床空氣冷渣器 5）方型分離器 水冷、結(jié)構(gòu)簡單 分離效率稍低于圓型 6）Circofluid型 中溫旋風(fēng)分離器（400） 介于高低速床間，下部為泡床，W=2-5m/s(850),管屏間56m/s（Wmax） 煙氣再循環(huán)控制低負(fù)荷流化速度及床溫（煤種變化時(shí)）,飛灰復(fù)燃 CO燃盡度稍差，塔式布置，爐體高大，鋼耗量大，高灰濃度區(qū)防磨（國內(nèi)磨損問題突出） 7）

8、B&W型 槽鋼分離器(U-beam)-高耐磨耐熱合金鋼，壽命2年，價(jià)貴（35、65、75、130噸/時(shí)爐分別為38、50、54、80萬元） 分離效率低，需飛灰復(fù)燃（國內(nèi)加中溫分離器，形成雙級(jí)循環(huán)）,CFBB在國內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 1）1965年我國第一臺(tái)流化床鍋爐（沸騰爐）投運(yùn)（清華大學(xué)與廣東茂名石油公司，14.5噸/時(shí)） 此后：2130噸/時(shí)相繼投運(yùn) 2）1984年，首臺(tái)2.8MWCFBB投運(yùn)（中科院），此后： 10、20、35噸/時(shí)CFBB相繼投運(yùn) 1992年75噸/時(shí)CFBB投運(yùn)（百葉窗高溫分離器雙級(jí)循環(huán)） 3）90年代中期，75噸/時(shí)以下CFBB投運(yùn)近200臺(tái)，此后，數(shù)臺(tái)200240t

9、/h噸/時(shí)CFBB相繼投運(yùn)（東鍋、上鍋、哈鍋、無錫等） 4）90年代中后期410噸/時(shí)高溫、高壓CFBB投運(yùn)（四川白馬電廠、芬蘭引進(jìn)），燃無煙煤,5）90年代末期，由于環(huán)境問題的重視、電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)正、工業(yè)鍋爐面臨技術(shù)改造、大批中、小型燃煤機(jī)組（小于50MW）面臨關(guān)停的局面。新建鍋爐首選CFBB，舊鍋爐改為CFBB已是大勢所趨。因此： 大型化方面與國外差距較大 (i)至今僅有3臺(tái)進(jìn)口100MWe(410t/h CFBB)在運(yùn)行(四川內(nèi)江1臺(tái)，江蘇大港2臺(tái)) (ii)石家莊熱電廠、保定熱電廠技改工程設(shè)計(jì)100MWe(1410t/h，2450t/h，東方鍋爐廠引進(jìn)F-W技術(shù)) (iii)江西分宜電

10、廠技改工程100MWe(410t/h，Pyropower型，哈鍋，西安熱工院，首臺(tái)自主產(chǎn)權(quán)100MWe CFBB機(jī)組) (iv)新鄉(xiāng)火電廠100MWe(440t/h，引進(jìn)Alstom的EVT技術(shù)，哈鍋) (v)廣東雙水電廠135MWe CFBB訂單(哈鍋) (vi)上鍋引進(jìn)F-W技術(shù)已銷售出11臺(tái)135MWe(440,465,475t/h，再熱)，用戶為：山東里彥電廠，濟(jì)寧電廠等，其中最大為江西景德鎮(zhèn)電廠475t/h,其中有的即將投運(yùn)。,(vii)800MWe超臨界參數(shù)(2400t/h,25.88Mpa,t=600)，清華大學(xué)與哈鍋正在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)中 大批舊中、小型工業(yè)鍋爐(10-75噸/時(shí)，

11、煤粉爐、鏈條爐等)改造為CFBB 大量60年代的130、220、410噸/時(shí)煤粉爐面臨改為CFBB (vi)上鍋引進(jìn)F-W技術(shù)已銷售出11臺(tái)135MWe(440,465,475t/h，再熱)，用戶為：山東里彥電廠，濟(jì)寧電廠等，其中最大為江西景德鎮(zhèn)電廠475t/h,其中有的即將投運(yùn)。 (vii)800MWe超臨界參數(shù)(2400t/h,25.88Mpa,t=600)，清華大學(xué)與哈鍋正在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)中 大批舊中、小型工業(yè)鍋爐(10-75噸/時(shí)，煤粉爐、鏈條爐等)改造為CFBB 大量60年代的130、220、410噸/時(shí)煤粉爐面臨改為CFBB,國內(nèi)CFBB發(fā)展推動(dòng)力 由煤資源及動(dòng)力用煤情況決定 SOx

12、排放 我國為煤炭大國，儲(chǔ)量大于10000億噸，占化石燃料儲(chǔ)量的95%以上，能源以煤為主。其中： 煙煤-70%以上；褐煤-14%；無煙煤-14% 高硫煤(Sar1%)占25%以上，分布：四川、貴州、廣西、山東、陜西等。開采越深含硫越高 發(fā)電用煤占總產(chǎn)量35%以上，燃用高硫煤不可避免 我國酸雨以硫酸為主，占80%以上 電站SO2年排放量大于1/4總排量控制酸雨，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 都是有毒氣體血液缺氧，麻痹中樞神經(jīng)，光化學(xué)煙霧 破壞臭氧(O3)層NO+O3NO2+O2 NO2+ONO+O2 即NO使O

13、3不斷變?yōu)镺2,煤粉爐難以解決SOx與NOx排放問題 SOx: 爐內(nèi)噴鈣低，Ca/S=23.5時(shí)，尾部煙氣脫硫(FGD)干、半干與濕式，脫硫劑：NaOH,KOH,CaO,Ca(OH)2,NaCO3等 問題：投資大，運(yùn)行費(fèi)用高。濕式最高，SO2排放200mg/Nm3，投資最大 NOx： 低NOx燃燒器(濃、淡WR，PM；同心反切圓控制一、二次風(fēng)混合等) 其中NOx排放量400600mg/Nm3(煙煤) 6501000mg/Nm3(無煙煤，燃燒溫度要高)，著火與燃燒溫度與 NOx生成矛盾，大于排放要求 而CFBB可保證200-40mg/Nm3 選擇性催化還原(SCR)與非選擇性催化還原(SNCR)

14、其NOx排放量100mg/Nm3，但價(jià)格太貴,國內(nèi)CFBB流派簡介 國內(nèi)CFBB起步較晚，其流派基本上是國外有關(guān)流派的引進(jìn)、吸收與有所改進(jìn) Pyroflow型中科院，濟(jì)鍋、哈鍋、無錫、開封等 10-75,220,410噸/時(shí)(引進(jìn)) F-W型(實(shí)為Pyroflow型絕熱分離器改為汽冷或水冷) 汽冷上鍋，75,130,220,410,450噸/時(shí) 水冷四川梧州等，35、75、130噸/時(shí)，但35,130t/h尚未見有運(yùn)行情況報(bào)導(dǎo) Circoflow型北鍋引進(jìn)，75、130噸/時(shí)，爐膛上部管屏磨損問題 方分(異分) 上排氣 四川，無錫(方分單側(cè)傾斜)，梧州等(方分雙側(cè)傾斜，分離效率) 下排氣舊爐改

15、造，10,20,35噸/時(shí)，清華，湖南節(jié)能中心,B&W型(雙級(jí)循環(huán)，槽鋼高分，旋風(fēng)中溫分離器，下排氣)舊爐改造，65、130噸/時(shí) 某130噸/時(shí)煤粉爐改造例： 燃用無煙煤：矸石=1:4，Qnet,ar=12.41MJ/kg,Aar=50.7% 飛灰含碳量高，月平均24.87%36.08% 汽溫410，偏低 低過磨漏，中溫分離器及其它受熱面均有磨損問題 內(nèi)循環(huán)床，梧州、邯鄲、蕪湖等水冷旋渦內(nèi)循環(huán)床鍋爐系列 水冷分離器，結(jié)構(gòu)緊湊 6、8、10、12、15、20、25、30、35、65、75噸/時(shí),雙級(jí)循環(huán)床 百葉窗+中溫旋風(fēng)分離器杭州、無錫、開封等 35,75噸/時(shí) U-beam+下排氣中溫分離

16、器武昌，北京B&W 20,35t/h，舊爐改造：65、130噸/時(shí) 高、低速混床(簡化方分下排氣+中溫多管直流旋風(fēng)分離器)清華，湖南節(jié)能中心，舊爐改造：20、35、65、75噸/時(shí)，新爐20,75t/h等 特點(diǎn)：熱效率高，高溫分離器免維修等 其它： 平面流，下排氣中溫分離器，中溫旋風(fēng)分離器，中溫槽鋼分離器等 1075噸/時(shí)，鍋爐熱效率78%,按分離器位置分內(nèi)、外循環(huán)內(nèi)外結(jié)合（雙級(jí)循環(huán)，圖1右） II）按循環(huán)倍率，R（，G循環(huán)料量，kg/h,B燃料消耗量，kg/h）高、低分： 高循環(huán)倍率，R1640，計(jì)有： 芬蘭Pyroflow型（95年已被美FW兼并），爐膛出口灰濃度20kg/M3 德國魯奇L

17、urgi型，爐膛出口灰濃度10kg/M3 美國多粒子床MSFBB 美國FW型（汽冷分離器） 芬蘭方型分離囂（水冷分離囂） 低循環(huán)倍率，R515，計(jì)有： 德國Circofluid型，爐膛出口灰濃度2.0kg/M3 美國BW型,(二) 循環(huán)流化床的節(jié)能途徑 對于流化床鍋爐來說，其主要熱損失為飛灰中的固 體炭損失，因此，降低飛灰含碳量是流化床鍋爐節(jié)能的 主要途徑。 表1：不同飛灰含碳量對流化床鍋爐熱效率的影響 蒸發(fā)量：35t/h，蒸汽壓力：3.82MPa，蒸汽溫度：450 給水溫度：105，排煙溫度：150，環(huán)境溫度：20 排煙處過?？諝庀禂?shù)：1.6，飛灰灰比：0.55，爐渣含碳量：2,降低飛灰含碳量的方法,1、提高有效爐膛容積 容積熱負(fù)荷：鏈條爐290500kw/m3 煤粉爐140240kw/m3 流化床160320kw/m3 煙塵在爐內(nèi)停留時(shí)間：無煙煤 4s 煙煤 3s 無煙煤：溫度為900以上的爐膛容積為有效容積； 煙煤：溫度為850以上的爐膛