东方第三代350MW超临界CFB锅炉技术介绍及新技术在改造中的应用

东方电气集团东方锅炉股份有限公司2016年05月东方第三代350MW超临界CFB锅炉技术介绍及新技术在改造项目中的应用东方三代350MW超临界CFB锅炉设计目标1.保证水动力设计具有安全性和稳定性，使锅炉安全可靠运行；2.保证热力系统设计具有合理性和正确性，使锅炉参数满足要求（包括低负荷）；3.优化锅炉本体和辅机选型，使锅炉具有较好的经济性。1.保证水动力设计具有安全性和稳定性，使锅炉安全可靠运行；2.保证热力系统设计具有合理性和正确性，使锅炉参数满足要求（包括低负荷）；3.优化锅炉本体和辅机选型，使锅炉具有较好的经济性。东方第一代350MW超临界CFB锅炉设计目标在第一代350MW超临界CFB锅炉基础上采取措施满足国家超低排放的环保要求，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于5、35、50mg/Nm3。在第一代350MW超临界CFB锅炉基础上采取措施满足国家超低排放的环保要求，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于5、35、50mg/Nm3。东方第二代350MW超临界CFB锅炉设计目标东方第三代350MW超临界CFB锅炉设计目标1.结合第一、二代350MW超临界CFB锅炉运行过程中的反馈信息，对锅炉进行优化；2.将锅炉与环保岛相结合，从一个整体上考虑超低排放的问题；3.推出性能更优，质量更高，污染物实现超低排放更经济的第三代产品。1.结合第一、二代350MW超临界CFB锅炉运行过程中的反馈信息，对锅炉进行优化；2.将锅炉与环保岛相结合，从一个整体上考虑超低排放的问题；3.推出性能更优，质量更高，污染物实现超低排放更经济的第三代产品。主要内容东方第一代350MW超临界CFB锅炉运行情况—水动力设计并联型并联型低质量流速，自补偿充分低质量流速，自补偿充分2006年11月,我公司引进低质量流速垂直管圈水动力技术，为超临界CFB炉水动力的安全提供了可靠的技术保障。水冷壁质量流量选择水冷壁质量流量选择低低质质量量流流速速水水冷冷壁壁的的正正流流量量特特性性限限制制临临近近管管子子之之间间的的温温差差东方第一代350MW超临界CFB锅炉运行情况—水动力安全稳定主汽压力发电功率储水罐调节阀开度水冷壁出口温度温度均匀，偏差30℃转态平稳，105MW平稳转态设计准确，运行平稳运行效果东方第一代350MW超临界CFB锅炉运行情况—热力系统设计1.不同受热面传热分别作设计；2.受热面在不同高度分区设计；3.准确的超高炉膛传热特性试验研究及工程经验数据。独特水冷隔墙独特水冷隔墙全炉膛平衡全炉膛平衡下炉膛换热面积下炉膛换热面积+25%+25%床温低床温低均匀均匀主回路温度均匀主回路温度均匀设计措施取得效果水冷隔墙四周水冷壁30米10米试验研究350/600MW工程经验10米300亚临界CFB锅炉经验300亚临界CFB锅炉经验屏式受热面东方第一代350MW超临界CFB锅炉运行情况—污染物原始排放低准确合理均匀的床温设计合理的一、二次风分配比例（低一次风率）350MW负荷185MW负荷NOx排放19.9mg/Nm3NOx排放39.5mg/Nm3东方第一代350MW超临界CFB锅炉NOx原始排放值60~120mg/Nm3东方第一代350MW超临界CFB锅炉投运情况基本实现第一代350MW超临界CFB锅炉设计目标，但也有需要优化的地方：1.回料器震动；2.给煤口变形开裂；3.屏式受热面温差大，变形。基本实现第一代350MW超临界CFB锅炉设计目标，但也有需要优化的地方：1.回料器震动；2.给煤口变形开裂；3.屏式受热面温差大，变形。主要内容东方第二代350MW超临界CFB锅炉投运情况目标：在第一代基础上考虑超低排放的环保要求目标：在第一代基础上考虑超低排放的环保要求1.增加炉后扩展水冷屏，进一步均匀床温和主循环回路温度；2.增加高效二次风的设计，进一步降低NOx的原始排放量。措施措施东方第二代350MW超临界CFB锅炉运行情况—满足超低排放要求措施：第一代水冷隔墙使水冷壁设计实现炉内宽度和高度温度场分布均匀；第二代则在第一代基础上增加了后墙扩展水冷屏，实现炉内三维空间（高度、宽度、深度）温度场分布均匀；效果：降低炉内燃烧温度和防止局部高温区的产生，进一步降低热力型NOx生成。常规二次风工况CFB高效二次风技术高效二次风工况常规工况技术特点：高效二次风技术，在现有基础上再降低NOx15%~20%高效二次风射流提高混合效果•更佳的脱硝效率•提高燃烧效率，降低CO、飞灰含碳量•增强石灰石/SO2的反应，提高脱硫率东方第二代350MW超临界CFB锅炉运行情况—满足超低排放要求试运期间NOx排放最高值45.508mg/Nm3东方第二代350MW超临界CFB锅炉徐矿华美1#和#2机组在燃用烟煤、不投SNCR的情况下NOx的平均原始排放值≤50mg/Nm3，满足国家超低排放标准。东方第二代350MW超临界CFB锅炉运行情况—满足超低排放要求东方第二代350MW超临界CFB锅炉——华美项目用户意见书第二代350MW超临界CFB锅炉控制污染物水平进一步提高，很好的满足了超低排放要求，达到设计目标。第二代350MW超临界CFB锅炉控制污染物水平进一步提高，很好的满足了超低排放要求，达到设计目标。主要内容东方第三代350MW超临界CFB锅炉方案尾部受热面优化：增加省煤器吸热份额屏式受热面优化设计更可靠更高效更环保热力系统超低排放回料器优化设计锅炉+环保岛协调控制超低排放解决方案+环保岛给煤口优化设计1.回料阀的上升段和下降段圆筒的内径变大；2.回料阀上升段圆筒的高度降低；3.返料管直接与回料阀上升段相贯的设计方式。优化效果：减少返料的流动阻力，增加单位时间内的返量料，返料更加顺畅，保证锅炉的稳定运行。东方第三代350MW超临界CFB锅炉—回料器优化播煤风接口播煤风接口前墙多点给煤，系统简单、可靠性高炉前多点给煤与氧气场最佳混合，有效降低飞灰含碳量效果：落煤管采用同回料器一样耐磨耐火材料成型结构，防磨效果更佳，有效防止给煤口变形开裂东方第三代350MW超临界CFB锅炉—给煤口优化东方第三代350MW超临界CFB锅炉—尾部受热面优化效果：增加省煤器吸热份额，启动阶段会增加水冷壁出口产汽量，降低了启动阶段对于水煤控制要求，防止启动阶段屏过超温，方便锅炉运行。东方第三代350MW超临界CFB锅炉—屏式受热面优化节流区别敷设耐磨耐磨材料缩小屏宽避免变形壁温均匀，偏差小东方第三代350MW超临界CFB锅炉—屏式受热面优化效果：管屏顶部柔性连接高效SNCR效率≥80%、与低氮燃烧结合实现NOx超低排放半干法脱硫与电袋/袋除尘一体化脱硫效率≥95%实现SOx、烟尘超低排放SNCR+SCR效率≥90%、适用于NOx本底排放较高的项目，实现NOx超低排放。东方第三代350MW超临界CFB锅炉—协同控制超低排放方案SNCR/SNCR+SCR电袋除尘/电除尘/袋除尘湿法脱硫+深度除尘一体化东方第三代350MW超临界CFB锅炉—协同控制超低排放方案煤质原始排放推荐脱硝技术路线无烟煤/低挥发分烟煤≤50mg/Nm3炉内燃烧控制中挥发分烟煤≤120mg/Nm3炉内燃烧控制+SNCR高挥发分烟煤/褐煤≤180mg/Nm3炉内燃烧控制+SNCR+SCR折算硫份原始排放值（mg/Nm3）综合脱硫效率（%）推荐脱硫方案小于0.05%/Kcal的煤70095炉内脱硫小于0.55%/Kcal的煤700~700095~99.5炉内脱硫+尾部半干法大于0.55%/Kcal的煤7000~1200099.5~99.71炉内脱硫+湿法脱硫SO2排放推荐方案NOx排放推荐方案东方CFB锅炉协调控制超低排放推荐方案项目各系统分开实施方案锅炉+环保岛整体实施方案设计裕量设计环节较多，系统裕量大，投资增加，运行不经济减少设计环节，减少系统裕量，降低投资成本性能保证各系统相互影响，可能出现推诿责任的情况整体方案实施厂家在烟囱排放处完全负责性能保证，无扯皮推诿设计配合各系统实施厂家之间配合可能存在信息传递不畅、配合失误的情况整体方案实施厂家内部配合，提高效率建设周期可能出现建设周期拖延的情况可有效缩短建设周期系统运行各系统独立控制、运行，不利于系统优化运行锅炉+环保岛整体控制，有利于运行人员掌握全局，优化系统运行【正在实施的整体解决方案项目】：陕能麟游2×350MW：CFB锅炉+SNCR脱硝+半干法脱硫除尘一体化EPC项目红星热力晶和源2×350MW：CFB锅炉+SNCR脱硝+半干法脱硫除尘一体化EPC项目中国能源报，中国能源经济学院东方CFB锅炉协调控制超低排放方案的优势主要内容272015:660MWCFB机组减排提效关键问题全球唯一一台600MW级CFB于2013年投运2008年世界首创无外置床300MW级亚临界CFB投运2015年世界首台（批）350MW超临界CFB投运1980’s:65t/h以下1997:50MW2002:100MW2003:135MW2008:300MW2013:600MW2015:350MW东方锅炉CFB产品的升级换代图谱订货89台投运45台订货61台投运10台订货3台投运1台八一枣庄：完成点火启动；京能临县：完成烘炉晋能大土河：完成烘炉酸洗平果铝华磊：完成水压中煤平朔：完成水压29GB13223-2011：新建（2012-1-1）：100mg/Nm3在役（2014-7-1）：100/200mg/Nm3发改能源[2014]2093号：排放：2020年，10/35/50mg/Nm3煤耗：2020年，低于310g/kWh环发[2015]164号：排放：东部提前至2017煤耗：2020年，低于310g/kWhCFB机组减排新需求30实现宽负荷低NOx燃烧技术新技术在减排上的应用CFB本身也是反应器，关键在于如何利用其自身减排优势31新煤质、新条件下恢复出力/汽温/排烟温度等提锅炉效率降低厂用电其他新技术利用新技术使设备更可靠新技术在提效上的应用CFB新技术层出不穷，燃料适应性优势可进一步延伸32东方CFB锅炉减排提效典型工程陕西黄陵300MW亚临界CFB锅炉炉内增加水冷受热面分离器入口提高烟速33东方CFB锅炉减排提效典型工程34唐山开滦300MW亚临界CFB锅炉进行类似优化东方CFB锅炉减排提效典型工程平均床温：92435山东阳城150MW超高压CFB锅炉东方CFB锅炉减排提效典型工程36亚临界机组提升蒸汽参数，煤耗约下降3.6g/kwh。维持设计压力不变，尽量提升蒸汽温度：主汽压力不变，主汽温度可由540℃提升到569℃再热汽温度可由540℃提升到569℃锅炉整体布置基本不变锅炉总体受热面积基本不变低温级受热面不变锅炉仅高温级受热面材质需升档提升蒸汽参数（温度）东方CFB锅炉减排提效典型工程37新增高过减省煤器新预热器取消/封堵物料系统新增燃气系统项目单位设计值额定蒸发量t/h410过热蒸汽压力MPa9.81过热蒸汽温度℃540给水温度℃225燃煤CFB锅炉改烧燃气东方CFB锅炉减排提效典型工程38W型火焰锅炉如何实现NOx超低排放？东方CFB锅炉减排提效典型工程（1）汽包不动；（2）柱网基本不变；（3）炉膛更换为CFB主循环回路，省煤器不变，2台空预器一、二次风各用1台。（4）增加脱硫系统，并设SNCR。（5）辅机如给煤、排渣及风机均需要进行相应改造。NOx原始排放从～1000降至100mg/Nm3以内，SNCR后低于50mg/Nm339满足灵活性改造需求东方CFB锅炉减排提效典型工程宽负荷下如何实现NOx超低排放？（1）高负荷下床温高，Nox生成高；（2）低负荷下SNCR反应温度窗口；（3）满足负荷变化的需要。东方锅炉致力于锅炉技术发展，重视清洁能源技术的研发，拥有世界前列的研发、设计、制造水平。东方锅炉利用自身长期积累的丰富经验，成功解决了循环流化床锅炉设计难题，研制出适应各种燃料，高效、环保、可靠的系列化循环流化床锅炉产品。东方锅炉将不断总结提高，引领技术进步，持续为用户提供更安全、更高效、更可靠、更性能优越