1、兩項循環流化床鍋爐實用關鍵技術兩項循環流化床鍋爐實用關鍵技術 中國華能集團清潔能源技術研究院中國華能集團清潔能源技術研究院循環流化床鍋爐技術部循環流化床鍋爐技術部黃黃 中中20112011年年8 8月月1111日日 麗江麗江報告內容報告內容u 清能院相關背景清能院相關背景u 爐內防磨綜合治理技術爐內防磨綜合治理技術n 爐內過程及磨損的發生爐內過程及磨損的發生n 各區域磨損特點各區域磨損特點n 防磨綜合治理技術防磨綜合治理技術u 脫硫系統達標排放改造技術脫硫系統達標排放改造技術n 國內爐內脫硫系統運行狀況及存在的問題國內爐內脫硫系統運行狀況及存在的問題n 達標排放改造技術原理達標排放改造技術原理

2、n 改造技術應用案例改造技術應用案例u 總結總結清能院簡介清能院簡介u 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司 Huaneng Clean Energy Research Instituteu 注冊資本一億元人民幣注冊資本一億元人民幣u 中國華能集團公司持股中國華能集團公司持股90%、西安熱工研究院有限公司持股、西安熱工研究院有限公司持股10u 主要從事與新能源及能源清潔高效轉化有關的技術研發、技術轉主要從事與新能源及能源清潔高效轉化有關的技術研發、技術轉 讓、技術服務及相關產品銷售；工程承包讓、技術服務及相關產品銷售；工程承包u 注冊地點：北京市昌平區小

3、湯山工業園區注冊地點：北京市昌平區小湯山工業園區249號號u 定位：我國乃至世界一流的清潔能源高精尖技術研發平臺定位：我國乃至世界一流的清潔能源高精尖技術研發平臺研究領域研究領域u 低質煤利用技術低質煤利用技術 大型循環流化床鍋爐技術、褐煤提質改性技術、煤炭綜合利用技術大型循環流化床鍋爐技術、褐煤提質改性技術、煤炭綜合利用技術u 綠色煤電及煤基多聯產技術綠色煤電及煤基多聯產技術煤氣化、煤氣凈化、煤氣化制氫、煤氣化制甲烷、燃料電池發電煤氣化、煤氣凈化、煤氣化制氫、煤氣化制甲烷、燃料電池發電u 溫室氣體減排技術溫室氣體減排技術 CO2捕集與處理技術、溫室氣體減排技術、低碳經濟研究捕集與處理技術、溫

4、室氣體減排技術、低碳經濟研究u 可再生能源發電技術可再生能源發電技術u 發電新材料發電新材料u 電站優化設計電站優化設計基地建設基地建設u 國家能源煤清潔低碳發電技術研發中心國家能源煤清潔低碳發電技術研發中心u 煤基清潔能源國家重點實驗室煤基清潔能源國家重點實驗室北京北京 昌平昌平“未來科技城未來科技城”占地占地：183500m2現有工程技術人員近百人，預計現有工程技術人員近百人，預計2020年工程技術人員一千人年工程技術人員一千人在研項目在研項目u 超臨界超臨界CFB鍋爐技術鍋爐技術350MW超臨界超臨界CFB鍋爐研發鍋爐研發u 系統優化和節能改造技術系統優化和節能改造技術 對現役機組進行節

5、能改造，提高汽輪機和鍋爐效率對現役機組進行節能改造，提高汽輪機和鍋爐效率u 電廠污染物控制技術電廠污染物控制技術重金屬污染物脫除減排重金屬污染物脫除減排u 蒸汽溫度達到蒸汽溫度達到700燃煤機組研制燃煤機組研制 開展機組系統和主要設備設計方案研究開展機組系統和主要設備設計方案研究 建立高溫材料開發和評價實驗室建立高溫材料開發和評價實驗室u 綠色煤電技術綠色煤電技術250MW IGCC示范工程，電站級燃料電池開發示范工程，電站級燃料電池開發 高溫分離器高溫分離器高溫分離器出口高溫分離器出口高溫分離器入口高溫分離器入口密相區稀相區回料控制閥回料控制閥二級過熱器入口聯箱二級過熱器出口聯箱蒸發受熱面入

6、口聯箱蒸發受熱面出口聯箱n爐膛四周水冷壁爐膛四周水冷壁密相區耐磨耐火層密相區與水冷壁管交界處爐膛四角區域爐膛出口煙窗區域爐膛中部管壁屏穿墻區域及不規則區域n爐膛內屏下端爐膛內屏下端n布風板及風帽布風板及風帽n爐頂受熱面爐頂受熱面n旋風分離器及進出口煙道旋風分離器及進出口煙道n立管及返料裝置內表面立管及返料裝置內表面n尾部對流煙道尾部對流煙道CFBCFB鍋爐主要磨損區域鍋爐主要磨損區域環環-核流動模型核流動模型爐內流動特性爐內流動特性susdmmhZ向 上 顆 粒 質 量 流 量量質顆 量 流粒向 下)(minmin)(75. 02 . 0)(HhHhZ內循環量為外循環量的35倍msd=(35)

7、mxh內循環量與外循環量的關系內循環量與外循環量的關系n300MW CFB鍋爐循環量鍋爐循環量nGxh=10000t/hnGixh=30000t/h循環總量循環總量耐火材料交界面處的磨損耐火材料交界面處的磨損側水冷壁側水冷壁耐磨耐火澆注料耐磨耐火澆注料耐火材料交界面處的磨損耐火材料交界面處的磨損四角區域水冷壁的磨損四角區域水冷壁的磨損設計時施工充分考慮灰的沖刷設計時施工充分考慮灰的沖刷 四角區域水冷壁的磨損四角區域水冷壁的磨損防 磨 層 深 度防磨層高度爐 膛 寬 度防 磨 區 域防 磨 層 寬 度分離器區域水冷壁的磨損分離器區域水冷壁的磨損爐內屏的變形爐內屏的變形爐內屏的磨損爐內屏的磨損屏的

8、變形和磨損屏的變形和磨損n從屏底部到布風板的距離至少應在15m以上 n兩屏之間的距離應大于700mm，以滿足檢修空間的要求，對于翼墻管屏，屏的前排管子與爐膛水冷壁的距離也應大于700 mm n螺紋銷釘密度以1000個/m2為宜 n敷設高質量的耐磨可塑料 屏式受熱面的布置及防磨設計屏式受熱面的布置及防磨設計 水冷壁局部結構不合理水冷壁局部結構不合理導致磨損爆管導致磨損爆管水冷壁鰭片磨損問題水冷壁鰭片磨損問題水冷壁的磨損水冷壁的磨損鰭片局部突起鰭片局部突起導致水冷壁磨損導致水冷壁磨損 水冷壁焊縫未打磨水冷壁焊縫未打磨導致磨損導致磨損水冷壁的磨損水冷壁的磨損防磨綜合治理技術防磨綜合治理技術主動多階式

9、防磨技術主動多階式防磨技術技術應用情況技術應用情況加裝前加裝前加裝后加裝后主動多階式防磨技術主動多階式防磨技術技術應用情況技術應用情況n河南瑞平煤電河南瑞平煤電2135MW CFBBn天津陳塘熱電廠天津陳塘熱電廠1135MW CFBBn河南中浮電力河南中浮電力1135MW CFBBn華電烏達熱電華電烏達熱電2150MW CFBBn秦皇島熱電秦皇島熱電2300MW CFBBn國電小龍潭發電廠國電小龍潭發電廠2300MW CFBBn神華西來峰矸石電廠神華西來峰矸石電廠2200MW CFBBn安徽臨渙中利電廠安徽臨渙中利電廠2300MW CFBBn廣東寶麗華電力有限公司廣東寶麗華電力有限公司1300

10、MW CFBBn江蘇徐礦綜合利用發電有限公司江蘇徐礦綜合利用發電有限公司2300MW CFBBn韶關市坪石發電廠有限公司韶關市坪石發電廠有限公司2300MW CFBBn大唐紅河發電有限公司大唐紅河發電有限公司2300MW CFBB技術應用情況技術應用情況u 試驗目的n對鍋爐一次測量元件進行標定，對二次儀表進行校準n確保鍋爐各風量準確可靠，指導和優化鍋爐運行u 試驗內容：n一次風 n二次風 n播煤風n返料風、松動風n外置床流化風冷態試驗研究冷態試驗研究ptPPAQs)15.273(000u試驗目的n得出鍋爐空床阻力特性和臨界流化風量n為鍋爐的點火和安全運行以及運行中控制參數的選擇提供指導u試驗內

11、容n測量布風板的阻力特性n測量700mm料層厚度下的阻力特性n根據測量結果得到700mm料層厚度下的臨界流化風量布風板阻力、料層阻力、流化特性試驗布風板阻力、料層阻力、流化特性試驗鍋爐排煙溫度和氧量測量鍋爐排煙溫度和氧量測量u試驗目的試驗目的n測量排煙溫度及氧量n為判斷鍋爐的運行狀態提供依據u測點布置測點布置 燃燒優化調整試驗燃燒優化調整試驗u 試驗目的：試驗目的：n優化調整鍋爐主要運行操作參數（風量、一二次風比例、床壓等）n研究各主要參數變化對鍋爐運行性能的影響n找到鍋爐穩定運行的合理方式n提供現場運行指導及運行操作卡片u 試驗內容：試驗內容：n負荷參數調整n總風量調整n一二次風配比調整、上

12、下二次風配比調整、高壓流化風調整n氧量調整n床壓調整國內脫硫系統運行狀況國內脫硫系統運行狀況煤質參數變化煤質參數變化n某電廠日常燃用煤種為混煤，包括褐煤、煙煤及無煙煤n2011年46月燃用煤種的收到基低位發熱量和收到基全硫的分析結果n入爐煤折算硫分為0.420.71g/MJ（平均折算硫分0.53g/MJ高于設計煤種的0.29g/MJ和校核煤種的0.27g/MJn需要投入更多的石灰石完成爐內脫硫 石灰石反應的不同微觀形態石灰石反應的不同微觀形態石灰石的脫硫微觀反應過程石灰石的脫硫微觀反應過程優選石灰石品質優選石灰石品質n石灰石粉偏離推薦值，很難滿足日常運行需要n石灰石粉的利用率偏低，則脫硫效果差

13、石灰石粒度的影響石灰石粒度的影響0202004006008001000 (SO2排放) (脫硫效率)Ca/SSO2排放濃度（mg/Nm3）5060708090100脫硫效率（%）鍋爐運行參數的影響鍋爐運行參數的影響不同鈣硫比時床溫對不同鈣硫比時床溫對SO2排放的影響排放的影響鍋爐運行參數的影響鍋爐運行參數的影響n某廠分離器中心筒上部由12片扇形長板拼接而成，下部為整圓設計n鍋爐啟停及中心筒區域溫度較高，造成上部扇形長板演變成為裂隙n扇形長板彼此之間膨脹不均且不易檢修，裂隙逐步加大n實際測量的裂隙寬度已經達到50200mm 分離器效率的影響分離器效率的影響u 壓力場比較壓力場比較 分離器效率的影

14、響分離器效率的影響n中心筒完整的阻力1812Pa、切割粒徑d50為34mn存在裂隙后的阻力為1722Pa、切割粒徑d50為42mn存在裂隙后對于50m以下細顆粒的分離效果下降n石灰石粉特性石灰石粉特性u研磨研磨后石灰石粉顆粒有棱角后石灰石粉顆粒有棱角, 硬度高。硬度高。u石灰石石灰石粉堆積密度較大（粉堆積密度較大（1.11.4 t/m3）u石灰石石灰石粉顆粒的離散性較大粉顆粒的離散性較大(30m2mm)u石灰石石灰石粉粉CaO的含量高，易吸水受潮結塊的含量高，易吸水受潮結塊。u石灰石石灰石粉對壓縮空氣分子的親和力粉對壓縮空氣分子的親和力差差n石灰石粉輸送的特點（屬難輸送物料）石灰石粉輸送的特點

15、（屬難輸送物料）u氣力輸送的懸浮速度梯度較大，容易造成管道的氣力輸送的懸浮速度梯度較大，容易造成管道的堵塞堵塞u石灰石顆粒易石灰石顆粒易沉積，沉積，易板結易板結，易造成下料堵塞或堵，易造成下料堵塞或堵管管u對管道的磨損對管道的磨損較大較大爐內脫硫系統設計爐內脫硫系統設計u輸送輸送方式方式：一級：一級輸送輸送系統系統u給給料系統料系統：雙：雙倉倉泵泵u輸送輸送管路的布置和選擇：短、少、管路的布置和選擇：短、少、對稱對稱u入入爐口及入爐位置爐口及入爐位置：回：回料斜料斜腿腿 u設備設備選型：適用、選型：適用、可靠可靠u系統備用：系統留有裕量和備用系統備用：系統留有裕量和備用均勻性均勻性u關鍵參數關

16、鍵參數： 石灰石石灰石粒度粒度 輸送速度輸送速度 氣固比氣固比 管徑管徑爐內脫硫系統設計爐內脫硫系統設計u實際入爐煤實際入爐煤 Qnet,ar：5000kcal/kg Sar：2.11%（0.85.1%)u不投石灰石原始不投石灰石原始SO2 5000mg/Nm3 （6%O2）u投入原爐內脫硫系統時投入原爐內脫硫系統時SO2及脫硫效率及脫硫效率 1150mg/Nm3（O2=6%） 77%山東華宇的改造條件山東華宇的改造條件二級輸送改為一級輸送：二級輸送改為一級輸送：1.系統簡單系統簡單2.輸送距離輸送距離120米降為米降為40米米3.輸送高度輸送高度40米降為米降為16米米4.壓縮空氣輸送壓縮空

17、氣輸送RearP-21FurnacePrimarystorageSurgebinP-21P-21山東華宇的改造案例山東華宇的改造案例 單套系統出力單套系統出力15t/h 系統一用一備系統一用一備 適合含硫量波動范圍廣適合含硫量波動范圍廣 系統利用率系統利用率100% SO2達標率達標率100%自動吹堵裝置，有效避免管道堵死自動吹堵裝置，有效避免管道堵死關鍵設計之一關鍵設計之一自動吹堵裝置自動吹堵裝置落料口疏通閥落料口疏通閥關鍵設計之二關鍵設計之二落料口自動疏通落料口自動疏通收料泵：收料泵：高、低料位計高、低料位計精確判斷：精確判斷：給料正常給料正常關鍵設計之三關鍵設計之三時間、料位雙控制時間、

18、料位雙控制 自動控制：自動控制： 采用料位采用料位+ +時間耦合程控時間耦合程控 料位程控優先料位程控優先 自動排堵系統自動排堵系統給料機：給料機：變頻電機調速變頻電機調速SO2濃度：濃度：調整石灰石量調整石灰石量 節省石灰石量節省石灰石量關鍵設計之四關鍵設計之四可靠的旋轉給料機可靠的旋轉給料機布置在回料腿布置在回料腿管路簡單管路簡單 石灰石預熱石灰石預熱改善分布性能改善分布性能關鍵設計之五關鍵設計之五合理的管路布置合理的管路布置SO2平均值僅平均值僅104mg/Nm3平均脫硫效率平均脫硫效率97.94%山東華宇的改造效果山東華宇的改造效果山東華宇的改造案例山東華宇的改造案例n華能濟寧高新熱電

19、1#、2# CFB鍋爐爐內脫硫系統改造工程n一臺鍋爐配一套石灰石輸送系統，系統的設計出力為15t/hn石灰石輸送系統采用一級輸送n改造后的石灰石粉庫下部布置一套石灰石給料系統、一套石灰石輸送系統、一套石灰石吹堵系統華能濟寧高新熱電的改造案例華能濟寧高新熱電的改造案例u高負荷低硫煤連續脫硫試驗n平均負荷150t/h，平均床溫920，不投石灰石煙氣中SO2排放濃度約為3989mg/Nm3n石灰石投入量3.8t/h，煙氣中SO2排放濃度為61mg/Nm3，脫硫效率98.5%u高負荷下高硫煤連續脫硫試驗n平均負荷160t/h，平均床溫930，不投石灰石SO2排放濃度約為8943mg/Nm3n石灰石投入

20、量7.8t/h，煙氣中SO2排放濃度為130mg/Nm3，脫硫效率98.5%華能濟寧高新熱電的改造案例華能濟寧高新熱電的改造案例n澡盆理論澡盆理論影響影響CFBCFB鍋爐爐內脫硫的主要因素鍋爐爐內脫硫的主要因素入入爐爐煤煤品品質質石石灰灰石石活活性性鍋鍋爐爐運運行行床床溫溫分分離離器器分分離離效效率率石石灰灰石石粒粒徑徑輸輸送送系系統統輸輸送送量量輸輸送送系系統統可可靠靠性性輸輸送送系系統統調調節節性性八塊木板八塊木板兩股鋼絲兩股鋼絲設計制造能力安裝調試水平l以以CFB鍋爐鍋爐SO2排放滿足國家標準為控制指標排放滿足國家標準為控制指標l石灰石脫硫活性評價與篩選石灰石脫硫活性評價與篩選l石灰石粒度控制石灰石粒度控制l脫硫系統改造設計脫硫系統改造設計l脫硫系統設備供貨、安裝脫硫系統設備供貨、安裝l脫硫系統調試與試運行脫硫系統調試與試運行l脫硫系統達標測試脫硫系統達標測試脫硫系統達標排放改造技術的目標脫硫系統達標排放改造技術的目標uCFB鍋爐爐內流動特性是造成受熱面磨損的主要原因鍋爐爐內流動特性是造成受熱面磨損的主要原因u主動多階防磨梁可以降低邊壁流速度，降低磨損主動多階防磨梁可以降低邊壁流速度，降低磨損u以主動多階防磨梁為核心的爐內防磨綜合治理技術可以有效延長鍋爐以主動多階防磨梁為核心的爐內防磨綜合治理技術可以有效延長鍋爐連續運行時間連