抽炉烟制粉系统改造技术介绍

TPRITPRITPRI贫煤锅炉掺烧烟煤技术介绍西安热工研究院有限公司煤粉锅炉技术部2011年5月TPRI一、背景资料1）300MW机组地位下降2）贫煤供应成本和安全3）贫煤锅炉NOx和SO2控制4）掺烧安全性、经济性和环保性TPRI二、掺烧的目的主要目的：1）拓宽锅炉煤种适应范围，提高燃煤供应安全；2）降低燃煤成本。其他目的：1）提高贫煤锅炉的效率；2）降低锅炉环保性能（NOx、SO2）。TPRI三、掺烧成功的特征主要条件：1）出力和汽水参数达到要求，保持较高炉效；2）符合相关安全规程，特别是制粉系统安全规程、煤粉输送和燃烧的相关规程；其他条件：1）可靠的联锁保护，事故工况具有足够的安全保护；2）运行相对简单，可容许适度的运行错误；3）允许较宽范围范围内的煤质波动，不明显降低制粉干燥出力；4）正常运行时避免大量冷风进入制粉系统和燃烧系统。TPRI四、技术改造前分析的对象1）煤质与炉膛2）燃烧器和一次风粉管道3）制粉系统（煤仓、磨煤机、粉仓、输粉绞龙、排粉机）4）汽水系统5）吹灰系统6）风烟系统7）控制系统TPRI五、掺烧的困难和注意事项不同煤种的掺烧易于面临如下矛盾：炉内着火、燃尽和结渣、喷口烧损；制粉系统干燥和防爆。1）大跨度煤种掺烧（无烟煤贫煤和烟煤褐煤掺烧）安全性、经济性和环保性易受影响。2）通常锅炉性能单烧优于掺烧，因此优先考虑扩大锅炉单烧煤种的范围（扩烧）；3）中间仓储热风送粉系统应特别注意防爆、一次风粉管的烧损和制粉系统干燥出力的下降；TPRI4）墙式旋流燃烧器特别需要注意防止喷口结渣导致烧损，以及煤质下降导致的燃烧不稳。中间旋流燃烧器燃烧不能观察，极易结渣烧损，并带来严重后果。5）贫煤锅炉燃用烟煤时需要注意炉膛结渣导致掉渣灭火和减温水增加；6）中间仓储系统掺烧烟煤和褐煤应特别注意防止事故停炉后的防自燃措施，考虑弃粉设施；7）相差较大的煤种掺烧需要完善配煤手段，原煤仓和粉仓的煤种界限宜清晰。TPRITPRITPRITPRI六、掺烧技术措施分类1）直接掺烧（制粉系统掺入冷风、限制一次风温度）2）简单改造（一次风系统掺冷风改造）3）推翻性改造（改造成直吹系统）4）折中性改造（热风送粉改造成乏气送粉）5）兼顾性改造（炉烟干燥乏气热风复合型送粉系统）TPRI七、TPRI锅炉煤掺烧技术条件1）专利技术：炉烟干燥乏气热风复合送粉制粉统——适应多煤种制粉系统2）专利技术：DSB旋/直流燃烧器——多煤种适应性低氮燃烧器3）动力用煤数据库及煤质全套分析设施4）受热面改造设计技术5）风烟系统改造设计技术6）热工控制改造设计7）运行优化技术TPRI八、炉烟干燥乏气热风复合送粉制粉统123567891012111314416151718TPRI主要内容：1）炉烟干燥系统；2）制粉乏气转移系统；3）压力冷风系统；4）邻炉放粉系统；5）相关热工改造和完善；6）相关电气系统改造。TPRI技术特点：1）抽炉烟干燥，满足制粉防爆要求；2）部分乏气转移至一次风降低风粉混合温度，保护了燃烧器喷口；3）制粉燃烧系统不需掺入冷风，保证了较高的炉效；4）提高了制粉系统干燥出力，防止粉仓返潮，改善了粉仓防爆性能；5）建立烟气再循环：减缓了炉膛结渣、改善了对流受热面的吸热，降低了NOx排放；6）保留原有系统，可恢复原运行方式。TPRI外二次风旋流叶片内二次风旋流叶片一次风导流叶片一次风弯头中心风弯头一次风旋流叶片一次风伸缩套筒内外二次风风量比例调节一次风导向挡板稳焰环九、DSB低氮旋流燃烧器TPRI1）创新核心技术：在燃烧器内部实现一次风稀相向二次风扩散，使得一次风速可调，极大地提高了燃烧稳定性、煤种适应性和NOx控制能力；2）双调风：一般低NOx旋流燃烧器的特征；3）多种调节手段，适应各种炉膛、煤质和燃烧工况。4）抗烧损、磨损和结渣能力。5）多煤种适应性（无烟煤——褐煤）。TPRI123456一次风+煤粉二次风2：内二次风通道3：外二次风通道7：外二次风旋流叶片8：内二次风旋流叶片4：浓淡分离管5：一次风伸缩管6：文丘里1:一次风通道DSB燃烧器核心技术（一）TPRI10.0015.0020.0025.0030.00套筒拉杆位置（0，30，80mm）喷口一次风特征风速（m/s）一次风伸缩套筒拉杆位置的影响一次风伸缩套筒调节试验（核心技术检验）DSB燃烧器核心技术（二）5415648514005006007008009001000020406080100套筒拉杆位置（mm）火焰温度（℃）TPRI与不同燃烧器的比较燃烧器种类一次风量风粉浓度中心风一次风旋流内二次风量内二次风旋流外二次风量外二次风旋流喷口稳燃装置NOx降低机理华能德州燃烧器－可调可调可调可调可调可调有空气分级北锅EI-DRB燃烧器－无－可调－－可调无空气分级DSB燃烧器可调可调可调可调可调可调可调有空气分级、燃料分级TPRIDSB燃烧器NOx控制机理1）二次风分级/一次风粉浓淡分布：中央稀、边缘2）深度空气分级：可显著降低一次风率，整体提高一次风煤粉浓度为DSB燃烧器所独有3）燃料分级：部分煤粉颗粒预先分散到内二次风里，降低了一次风区附近的氧浓度，一次风粉远离二次风气流更为明显很少燃烧器所有TPRI煤种和炉膛适应性1）DSB具备多种调节手段，对煤种和炉膛的适应性很强2）在来流气流不变的情况下，仅通过调节燃烧器自身调节机构，可构建三种正常的出口气流形态：渐扩型、梨型和球型，以适应不同煤种燃烧。TPRI煤种和炉膛适应性（二）渐扩型（行程长、刚性大）TPRI煤种和炉膛适应性（三）梨型（行程长、刚性大）——华能北京燃烧器出口形态TPRI煤种和炉膛适应性（四）球型——一般燃烧器很难实现TPRITPRIDSB燃烧器的其它性能（二）防烧损和磨损：1）外二次风旋口采用水冷壁高温骨料敷设；2）中心风、一次风和内二次风喷口及其引入管采用2520板材，长期许可应用温度超过1100℃；3）防磨涂料。TPRI1）俄罗斯2×320MW超临界机组锅炉；2）墙式燃烧方式，对冲布置16只旋流燃烧器；3）原设计采用钢球磨中间仓储制粉热风送粉系统；4）原设计燃烧晋东南贫煤Vdaf=13%-16%。5）2005、2007-2008年DSB低氮旋流燃烧器改造，NOx排放从1300mg/m3降低到700mg/m3；6）2009-2010年炉烟干燥乏气热风复合送粉系统改造。十、华能南京扩烧烟煤改造TPRI改造设计主要依据：1）《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》（DL/T5145-2002）2）《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466-2004）3）《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T5121-2000）4）《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》（DL/T5203-2005）TPRI主要设计（运行）参数：1）改造设计煤质：大同烟煤Vdaf=37.8%，Mt＝12.3%，Qnet,ar=22.76MJ/kg；2）实际运行煤质：烟煤与褐煤（1：1）的掺混煤Vdaf=40.0%，Mt＝25.0%，Qnet,ar=18.00MJ/kg；3）磨煤机型式及台数：钢球磨370/850,2台；4）干燥介质:热风(358℃)+热炉烟（360℃）＋冷炉烟（120℃)＋再循环风；5）磨煤机出口温度：70~85℃；6）制粉系统末端氧含量：12%~14％；TPRI改造主要内容：炉烟干燥系统；制粉乏气转移系统；一次风压力冷风系统；邻炉放粉系统；蒸汽吹灰系统；相关热工改造和完善；相关电气系统改造。其他完善改造：粉仓及输粉绞龙系统完善；磨煤机蒸汽灭火系统完善；一次风系统严密性治理；制粉系统防爆门校核及增补；增加子母式高效细粉分离器；尾部烟道严密性治理；送粉管道部分更换。TPRITPRI改造后情况：1）1号炉09年6月，2号炉10年6月投产，2）改后燃用烟煤90万吨（累积150万吨），褐煤40万吨；3）单烧烟煤、1：1掺烧褐煤，可恢复单烧贫煤；4）飞灰2%，炉效92.5-93%提高1~2个百分点,降低煤耗4~6g/kw.h；5）NOx排放300~400mg/m3，降低约50％；6）整体安全（1号炉无非停，2号炉停炉一次）TPRI十一、技术优缺点优点：煤种适应广；改造投资小；改造范围少、工期短；改造颠覆性风险小；不掺冷风、炉效高；烟气再循环NOx排放低；不用启磨加减负荷快。缺点：改造细节多；防爆性能较直吹式稍弱；系统相对复杂，运行相对复杂，停炉后粉仓需清空或监控；制粉电耗高于直吹。TPRI十二、其他业绩1）粤电黄埔发电厂2×300MW机组锅炉提高制粉系统防爆性能改造（已结束）；2）华能淮阴电厂3期5、6号炉改烧烟煤可行性研究（已结束）3）粤电云浮电厂2×135MW机组锅炉改烧烟煤制粉系统防爆改造（执行中）；4）国电谏壁电厂9号炉300MW机组锅炉提高制粉系统干燥出力改造（执行中）；5）皖能马鞍山电厂2号330MW机组锅炉扩烧烟煤可行性研究（执行中）。