工业燃煤锅炉

•何相助1983年清华大学毕业分配到湖南省节能中心现任湖南省节能中心技术顾问,高级工程师湖南省能源研究和节约协会副秘书长全国节能监测管理中心技术顾问中南大学硕士研究生导师参与了《用能单位能源计量器具配备和管理通则》的起草，参与了该标准实施指南的编写拥有《高低混合流速循环流化床锅炉》等三项专利编著了《工业燃煤锅炉节能实用技术》《企业合理用能诊断》联系电话：[phone]地址：湖南省长沙市新建西路41号本次课的内容分为三大部分•一、锅炉基本知识•二、流化床锅炉节能途径•三、链条锅炉节能技术•四、改造实例一锅炉基本知识•1.锅炉热效率•2.锅炉热效率与吨汽耗标煤关系•3.不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响•4.不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响•5.锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失１.锅炉热效率η=η---锅炉热效率，%D---锅炉蒸发量,kg/hij---蒸汽焓,kJ/kgis---给水焓,kJ/kgib---泡和水焓,kJ/kgjb---排污量,kJ/kgB---燃煤量，kg/hQydw---燃煤低位发热量，kJ/kgρ—排污率%注意,锅炉热效率与吨汽耗煤有关，锅炉负荷是小时产汽量．D(ij-is)-ρD(ib-is)BQydw一般的热平衡方程式为:Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6KJ/h其中Qr锅炉输入热量Q1锅炉有效利用率Q2排烟热损失Q3可燃气体不完全燃烧损失Q4固体不完全燃烧损失Q5锅炉散热损失Q6其他热损失2.锅炉热效率与吨汽耗标煤关系锅炉参数P＝1.28MPaP＝2.45MPaP＝3.82MPa锅炉吨汽耗标煤t＝饱和温度t＝400℃t＝450℃热效率%（kg/t）tgs＝20℃tgs＝105℃tgs＝105℃50184.31191197.2455167.56173.64179.3160153.59159.17164.3765141.78146.92151.7370131.65136.43140.8975122.87127.33131.580115.19119.37123.2885108.42112.35116.033.不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响•蒸发量：10t/h，饱和蒸汽压力：1.28MPa，给水温度：20℃•排烟温度：160℃，环境温度：20℃•排烟处过剩空气系数：1.9，飞灰灰比：0.15，飞灰含碳量：20％燃用煤种炉渣含碳量%I类烟煤（Vdaf＝30.67C＝43.23H＝2.81O＝5.11N＝0.72S＝0.94A＝39.13M＝8.06Qnet,ar=16.23MJ/kgII类烟煤（Vdaf＝26.47C＝48.51H＝2.74O＝4.21N＝0.84S＝0.32A＝32.78M＝10.6Qnet,ar=18.09MJ/kgIII类烟煤（Vdaf＝46.04C＝55.82H＝4.95O＝8.77N＝1.04S＝0.51A＝16.71M＝12.20Qnet,ar=22.38MJ/kg1077.2579.8184.151573.1276.7182.862068.4873.2281.412563.2269.2779.773057.2164.7577.93550.2759.5475.744.不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响•蒸发量：35t/h，蒸汽压力：2.45MPa，蒸汽温度：400℃•给水温度：20℃，排烟温度：150℃，环境温度：20℃•排烟处过剩空气系数：1.6，飞灰灰比：0.55，炉渣含碳量：2％燃用煤种飞灰含碳量%石煤（Vdaf＝8.05C＝28.04H＝0.62O＝2.73N＝2.87S＝3.57A＝58.04M＝4.13Qnet,ar＝9.31MJ/kg）烟煤（Vdaf＝21.91C＝38.46H＝2.16O＝4.65N＝0.52S＝0.61A＝43.10M＝10.5Qnet,ar＝15.53MJ/kg）无烟煤（Vdaf＝6.18C＝54.7H＝0.78O＝2.23N＝0.28S＝0.89A＝33.12M＝8.00Qnet,ar＝18.18MJ/kg）贫煤（Vdaf＝14.64C＝57.93H＝2.69O＝2.11N＝1.14S＝2.58A＝27.75M＝5.8Qnet,ar＝22.10MJ/kg）582.4287.5488.1289.021076.1884.7286.387.751569.2181.5784.2686.332061.3678.0381.9784.732552.4774.0179.3782.923042.3169.4276.480.853530.5864.1272.9778.475.锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失过剩空气系数排烟温度1.61.82.02.22.41401501601701801902007.368.008.659.39.9610.6111.268.218.939.6610.3811.1111.8412.579.069.8610.6611.4612.2613.0713.879.9210.7911.6612.5413.4114.2915.1710.7711.7212.6613.6114.5715.5216.48二、流化床锅炉节能途径(一)国内外循环流化床发展的现状•CFBB在国外的应用与发展现状•·20世纪二、三十年代——实验室研究—化学、冶金工业广泛应用•·1979年——应用于煤的燃烧，首台20t/hCFBB投运（芬兰奥斯龙公司），1981年——50t/hCFBB投运（德国鲁奇公司）•·20世纪七十年代后——至今，由于CFBB的突出优点，生命力旺盛：•——中、小型锅炉广泛应用•——大型电站锅炉中逐步推广应用：•1）1996年4月，法国Provence电站250MWeCFBB（700t/h，16.9Mpa,567℃,再热，德国鲁奇型）投运•2）1997年，美国York电站250MWeCFBB（783t/h,17.57Mpa,540℃,烟煤，美国FosterWheeler公司）投运，1998年波多黎哥电站250MWeCFBB（芬兰Alstom公司）投运•3）1999年，220MWeCFBB（693t/h,美国ABB－CE公司）在韩国兴建，亚洲最大•4）2002年，3×265MWeCFBB(483t/h,16.65Mpa,565℃,F-W公司制造，TurowPowlerStation,Poland)•5)2003年300MWeCFBB(900t/h,17.2Mpa,538℃,烟煤，石油焦，F－W公司，JacksonVille,USA)投运，国际最大•6）400－800MWeCFBB（超临界参数，超大型）正在前期产品开发中•7）460MWe超临界参数CFBB已获订单（世界首台超临界参数CFBB，F－W公司），予计2005年投运（Lagisza,波兰）•国外CFBB得以迅速发展的原因–燃料适应性广——几乎可燃用所有煤种、石油焦、工、农业废料、城市垃圾等炉内脱硫——低温燃烧、脱硫剂多次循环，Ca/S比为1.8～2.5时，NOx排放低——低温燃烧、分段送风，Nox排放量为煤粉炉的1/3～1/4–负荷调节比大——低负荷可达30%MRC以下，利于调峰–燃料制备系统简单——破碎到(10－0)mm，无需磨煤制粉系统–灰渣可综合利用——可制作水泥、提炼稀有金属等（由于低温燃烧，灰渣保持活性）•III）各型主要特性简介•1）Pyroflow型•绝热分离器－笨重、热惰性大、易裂、易结焦•2）鲁奇型•·有EHE（过热器、再热器或蒸发面－加循环泵推动汽水循环），利于超大型化（炉内受热面难以布置）•·冷、热回料调节床温[热(850℃):冷（400℃）＝9:1]•·EHE低速（0.3米/秒）—占地大、结构分散、系统复杂、运行调节复杂、自耗电大•3）MSFBB型日本，300t/h，1987年运行，燃用原苏联烟煤，运行良好•·下部高速，床料为卵石或氧化铝球（mm）,上部用沙子作热载体•·煤可不予破碎•·其它同鲁奇型•4）F－W型•·汽冷分离器——相对不易结焦，密抓钉，耐磨耐火层薄，热惰性小，起停快，寿命长；上筒下锥，制造困难•·灰冷却付床（INTREX），内置过热器、再热器•·流化床空气冷渣器•5）方型分离器•·水冷、结构简单•·分离效率稍低于圆型•6）Circofluid型•·中温旋风分离器（400℃）•·介于高低速床间，下部为泡床，W=2-5m/s(850℃),管屏间5－6m/s（Wmax）•烟气再循环控制低负荷流化速度及床温（煤种变化时）•·飞灰复燃•·CO燃尽度稍差，塔式布置，炉体高大，钢耗量大，高灰浓度区防磨（国内磨损问题突出）•7）B&W型•·槽钢分离器(U-beam)-高耐磨耐热合金钢，寿命2年，价贵（35、65、75、130吨/时炉分别为38、50、54、80万元）•·分离效率低，需飞灰复燃（国内加中温分离器，形成双级循环）•CFBB在国内的应用与发展现状•1）1965年我国第一台流化床锅炉（沸腾炉）投运（清华大学与广东茂名石油公司，14.5吨/时）•此后：2－130吨/时相继投运•2）1984年，首台2.8MWCFBB投运（中科院），此后：•·10、20、35吨/时CFBB相继投运•·1992年75吨/时CFBB投运（百叶窗高温分离器双级循环）•3）90年代中期，75吨/时以下CFBB投运近200台，此后，数台200～240t/h吨/时CFBB相继投运（东锅、上锅、哈锅、无锡等）•4）90年代中后期410吨/时高温、高压CFBB投运（四川白马电厂、芬兰引进），燃无烟煤•5）90年代末期，由于环境问题的重视、电力工业结构调正、工业锅炉面临技术改造、大批中、小型燃煤机组（小于50MW）面临关停的局面。新建锅炉首选CFBB，旧锅炉改为CFBB已是大势所趋。因此：•·大型化方面——与国外差距较大•(i)至今仅有3台进口100MWe(410t/hCFBB)在运行(四川内江1台，江苏大港2台)•(ii)石家庄热电厂、保定热电厂技改工程设计100MWe(1×410t/h，2×450t/h，东方锅炉厂引进F-W技术)•(iii)江西分宜电厂技改工程100MWe(410t/h，Pyropower型，哈锅，西安热工院，首台自主产权100MWeCFBB机组)•(iv)新乡火电厂100MWe(440t/h，引进Alstom的EVT技术，哈锅)•(v)广东双水电厂135MWeCFBB订单(哈锅)•(vi)上锅引进F-W技术已销售出11台135MWe(440,465,475t/h，再热)，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂475t/h,其中有的即将投运。•(vii)800MWe超临界参数(2400t/h,25.88Mpa,t=600℃)，清华大学与哈锅正在进行概念设计中•·大批旧中、小型工业锅炉(10-75吨/时，煤粉炉、链条炉等)改造为CFBB•·大量60年代的130、220、410吨/时煤粉炉面临改为CFBB•(vi)上锅引进F-W技术已销售出11台135MWe(440,465,475t/h，再热)，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂475t/h,其中有的即将投运。•(vii)800MWe超临界参数(2400t/h,25.88Mpa,t=600℃)，清华大学与哈锅正在进行概念设计中•·大批旧中、小型工业锅炉(10-75吨/时，煤粉炉、链条炉等)改造为CFBB•·大量60年代的130、220、410吨/时煤粉炉面临改为CFBB•国内CFBB发展推动力•由煤资源及动力用煤情况决定•SOx排放•·我国为煤炭大国，储量大于10000亿吨，占化石燃料储量的95%以上，能源以煤为主。其中：•烟煤-70%以上；褐煤-14%；无烟煤-14%•·高硫煤(Sar1%)占25%以上，分布：四川、贵州、广西、山东、陕西等。开采越深含硫越高•·发电用煤占总产量35%以上，燃用高硫煤不可避免•·我国酸雨以硫酸为主，占80%以上•·电站SO2年排放量大于1/4总排量——控制酸雨，必需控制SO2排放•Nox排放•·NO占