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文檔簡介
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
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