高水份褐煤超臨界CFB鍋爐方案介紹

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燃用高水份褐煤超臨界CFB鍋爐方案簡(jiǎn)介

東方鍋爐股份有限公司

2014年10月

2023/2/13東方鍋爐循環(huán)流化床鍋爐-【發(fā)展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)基礎(chǔ)】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)重點(diǎn)】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運(yùn)行情況-【運(yùn)行效果】主要內(nèi)容2023/2/14煤質(zhì)適應(yīng)好污染物排放低負(fù)荷調(diào)解比大，調(diào)整速度快燃料制備系統(tǒng)簡(jiǎn)單灰渣綜合利用好循環(huán)流化床（CFB）鍋爐2023/2/15135～150MW等級(jí)CFB鍋爐200MW等級(jí)CFB鍋爐300MW等級(jí)CFB鍋爐600MW等級(jí)CFB鍋爐第一階段（1988～1993）國(guó)內(nèi)合作自行開(kāi)發(fā)。第二階段（1993～2000）加快CFB大型化。第三階段（2000～2003）東方型150MW自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CFB鍋爐的研發(fā)。第四階段（2003～至今）自主開(kāi)發(fā)200MW、300MW及600MWCFB鍋爐。東方鍋爐循環(huán)流化床（CFB）鍋爐技術(shù)發(fā)展歷程?hào)|方鍋爐循環(huán)流化床（CFB）鍋爐技術(shù)發(fā)展歷程－市場(chǎng)占有率東方鍋爐亞臨界300MWCFB鍋爐項(xiàng)目已投入商業(yè)運(yùn)行的業(yè)績(jī)?yōu)?8臺(tái)。

600MW超臨界CFB已投入運(yùn)行。東方CFB鍋爐海外市場(chǎng)業(yè)績(jī)土耳其印度越南印尼蒙古波黑贊比亞菲律賓

哥倫比亞?wèn)|方鍋爐循環(huán)流化床（CFB）鍋爐技術(shù)發(fā)展歷程－市場(chǎng)占有率試驗(yàn)中心包括建于德陽(yáng)的以低污染燃燒技術(shù)研究為重點(diǎn)的燃燒試驗(yàn)平臺(tái)和建于成都的燃料燃燒機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)室。東方鍋爐循環(huán)流化床（CFB）鍋爐技術(shù)發(fā)展歷程—東方鍋爐研發(fā)能力

實(shí)驗(yàn)室中心建成后，已完成了新疆高鈉煤、錫林浩特褐煤、波黑高水份低熱值褐煤、中煤平朔煤矸石、廣西百礦煤的試燒試驗(yàn)。熱態(tài)試驗(yàn)中心東方鍋爐循環(huán)流化床鍋爐-【發(fā)展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)基礎(chǔ)】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)重點(diǎn)】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運(yùn)行情況-【運(yùn)行效果】主要內(nèi)容2023/2/110揚(yáng)長(zhǎng)：東鍋設(shè)計(jì)制造的135MW等級(jí)褐煤CFB鍋爐在土耳其SILOPI、印度JSW工程運(yùn)行多年。鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定、可靠?？偨Y(jié)這些電廠的運(yùn)行情況，可以看到CFB鍋爐燃用高水分褐煤在可靠，高效，低污染方面有以下優(yōu)勢(shì)：煤種適應(yīng)性好燃料制備系統(tǒng)簡(jiǎn)單自脫硫高，脫硫成本低低溫燃燒NOx排放低床溫低，有效避免結(jié)焦負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，不投油穩(wěn)燃負(fù)荷達(dá)30％BMCR爐內(nèi)脫硫，煙氣酸露點(diǎn)溫度低，排煙熱損失小CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇優(yōu)勢(shì)在正確設(shè)計(jì)思想的保證下可以化為勝勢(shì)：（1）褐煤低熱值對(duì)CFB鍋爐的影響和設(shè)計(jì)考慮■給煤■燃燒穩(wěn)定性（2）褐煤高水分值對(duì)CFB鍋爐的影響和設(shè)計(jì)考慮■煙速控制■尾部腐蝕（3）褐煤揮發(fā)分高對(duì)CFB鍋爐的影響和設(shè)計(jì)考慮■風(fēng)量分配■污染物控制■對(duì)燃盡的影響

褐煤低熱值對(duì)CFB鍋爐的影響和對(duì)策

鍋爐的燃料消耗量相對(duì)較高，鍋爐給煤系統(tǒng)的負(fù)荷較大（本項(xiàng)目設(shè)計(jì)煤耗量668.56噸/小時(shí)，最差煤耗量980.28噸/小時(shí)）。因此，給煤系統(tǒng)的選擇和給煤設(shè)備的可靠穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)保證鍋爐連續(xù)有效運(yùn)行非常重要。

選擇爐側(cè)給煤，第一級(jí)為稱重式給煤機(jī)，第二級(jí)給煤機(jī)采用埋刮板式。褐煤高水分值對(duì)CFB鍋爐的影響對(duì)策

煙氣量增加，燃煤爆裂特性強(qiáng)，酸露點(diǎn)高。選擇更大的爐膛截面降低流化速度，合適的入爐粒徑提高燃燼率。經(jīng)過(guò)爐內(nèi)脫硫后煙氣酸露點(diǎn)大大降低。褐煤揮發(fā)分高對(duì)CFB鍋爐的影響和對(duì)策

影響鍋爐風(fēng)量分配，影響污染物排放。調(diào)整一二次風(fēng)配比，減少NOx生成；選擇合適的床溫，獲得最佳脫硫反應(yīng)溫度。這些措施需要進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)和工程的驗(yàn)證。CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇東方鍋爐為提升科研水平和新技術(shù)、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力建設(shè)了清潔高效燃燒技術(shù)試驗(yàn)中心，試驗(yàn)中心于2011年9月建成投入使用。試驗(yàn)中心是中國(guó)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)依托東方鍋爐建設(shè)的“機(jī)械工業(yè)清潔高效燃燒技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室”。

實(shí)驗(yàn)室中心建成后，已完成了新疆高鈉煤、錫林浩特褐煤、波黑高水份低熱值褐煤、中煤平朔煤矸石、廣西百礦煤（廣西褐煤）的試燒試驗(yàn)。東方鍋爐研發(fā)能力：熱態(tài)試驗(yàn)中心CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇循環(huán)流化床試驗(yàn)臺(tái)燃燒錫盟地區(qū)褐煤試驗(yàn)研究報(bào)告

CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇煤質(zhì)化驗(yàn)表明：該煤種屬于高揮發(fā)份、中高灰分、中高水分、高含硫量、低熱值的劣質(zhì)褐煤，屬于極易著火、極易燃盡、不易結(jié)渣煤種。著火特性試驗(yàn)表明：采用床下熱煙氣點(diǎn)火，在床溫350℃可實(shí)現(xiàn)成功點(diǎn)火，580℃時(shí)能順利切除助燃燃料，點(diǎn)火啟動(dòng)穩(wěn)定?；以匦员砻鳎好毫叫∮趡30mm，不投石灰石工況下，灰渣比約為39%:61%；投入石灰石后，灰渣比約22%:78%。該燃料的爆裂性較強(qiáng)，鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理控制入爐煤粒徑。SO2排放特性及脫硫試驗(yàn)表明：在860℃時(shí)自脫硫率為17.4%左右；投入石灰石后脫硫率可達(dá)到97%以上。NOx排放特性試驗(yàn)表明：試驗(yàn)工況的NOx排放值約為70~200mg/Nm3（6%O2），平均值為127mg/Nm3（6%O2）。低負(fù)荷床溫運(yùn)行時(shí)NOx的排放值更低，不需要投入SNCR即可滿足排放要求。CFB+SNCR試驗(yàn)表明：分離器入口噴入尿素具有更好的脫硝效果，脫硝率可達(dá)到50%以上。錫盟4#煤試燒結(jié)果：循環(huán)流化床試驗(yàn)臺(tái)燃燒錫盟地區(qū)褐煤試驗(yàn)研究報(bào)告

CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇東方正在執(zhí)行波黑300MWCFB鍋爐，已經(jīng)完成鍋爐設(shè)計(jì)。在3MW試驗(yàn)臺(tái)燃燒完成

高水分褐煤試驗(yàn)研究CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇燃用劣質(zhì)褐煤的波黑斯坦納瑞300MW亞臨界CFB鍋爐預(yù)計(jì)在2015年投入運(yùn)行。東方設(shè)計(jì)燃用褐煤CFB鍋爐情況CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇8X135MW燃用高水份褐煤CFB鍋爐已在印度投入商業(yè)運(yùn)行CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇印度JSW135MW超高壓CFB鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)典型高水份、低熱值褐煤CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇按無(wú)煙煤設(shè)計(jì)的福建龍巖、永安、漳平、廣東寶麗華，按煙煤設(shè)計(jì)的秦皇島電廠等300MW等級(jí)CFB鍋爐實(shí)際均大比例摻燒印尼褐煤。CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇東方燃用褐煤CFB鍋爐運(yùn)行情況注：1).部分鍋爐數(shù)據(jù)由于性能試驗(yàn)尚未完成，故未提供;2).*石灰石系統(tǒng)未正常投入運(yùn)行。CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇更可靠

CFB鍋爐對(duì)褐煤有良好的適應(yīng)性，獨(dú)特的循環(huán)流化燃燒方式輕松回避了褐煤易結(jié)渣的問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)脫硫并有效抑制了氮氧化物的生成，脫硫、脫硝系統(tǒng)的可用率對(duì)機(jī)組運(yùn)行不造成影響。隨著技術(shù)發(fā)展，CFB鍋爐的可靠性已經(jīng)有了顯著提高；國(guó)內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)的300MWCFB鍋爐表現(xiàn)出很高的可靠性。東方鍋爐660MW超臨界CFB鍋爐采用成熟結(jié)構(gòu)；因此可以預(yù)期660MW超臨界CFB鍋爐燃用褐煤能夠達(dá)到較高的可靠性。配風(fēng)扇磨PC鍋爐選用三介質(zhì)系統(tǒng)，高溫抽爐煙管道無(wú)論采用內(nèi)襯保溫磚還是外保溫結(jié)構(gòu)，都存在漏風(fēng)率高等問(wèn)題；風(fēng)扇磨煤機(jī)沖擊板磨損嚴(yán)重、壽命低、檢修頻繁；風(fēng)扇磨煤機(jī)提升壓頭較低，易造成燃燒器區(qū)域結(jié)渣。配風(fēng)扇磨的PC鍋爐存在較多影響可靠性的因素。因此，從可靠性方面分析，660MWCFB機(jī)組不亞于配風(fēng)扇磨PC鍋爐，甚至高于PC鍋爐。CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇更環(huán)保（近零排放）

CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇更高效

CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇更經(jīng)濟(jì)

CFB鍋爐獨(dú)特的燃燒方式，能容易地解決褐煤易結(jié)焦的問(wèn)題，同時(shí)爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫，低NOx生成，大大簡(jiǎn)化了鍋爐系統(tǒng)，提高了機(jī)組可靠性。而且隨著技術(shù)發(fā)展，CFB鍋爐的可靠性有了很大提高；燃用西南地區(qū)褐煤的連續(xù)運(yùn)行記錄是最好的證明。PC鍋爐必須面對(duì)褐煤結(jié)焦問(wèn)題，風(fēng)扇磨（三介質(zhì)干燥系統(tǒng)）制粉干燥系統(tǒng)復(fù)雜，高溫抽爐煙管道漏風(fēng)率高；同時(shí)存在風(fēng)扇磨煤機(jī)沖擊板磨損嚴(yán)重、壽命低、檢修頻繁等問(wèn)題。因此，660MWCFB鍋爐在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)不亞于PC鍋爐。通過(guò)對(duì)CFB和PC鍋爐兩種機(jī)組初投資和運(yùn)行費(fèi)用比較可以看出CFB機(jī)組在經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)明顯。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)論

初投資比較CFB機(jī)組在鍋爐本體、鍋爐輔機(jī)、爐墻砌筑、輸煤系統(tǒng)等方面的投資高于配風(fēng)扇磨的PC鍋爐機(jī)組；CFB鍋爐由于其獨(dú)特的燃燒方式，不設(shè)置制粉系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)，用系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資低的爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)代替了濕法脫硫系統(tǒng)；在制粉系統(tǒng)、煙風(fēng)煤管道、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、主廠房及輔助車間土建結(jié)構(gòu)方面的投資遠(yuǎn)低于PC鍋爐。綜合計(jì)算，2×660MW超臨界CFB機(jī)組的投資較配風(fēng)扇磨的PC鍋爐機(jī)組低22027萬(wàn)元。運(yùn)行費(fèi)用比較

CFB機(jī)組的鍋爐效率略高于PC鍋爐，年耗標(biāo)煤量較PC鍋爐低；CFB機(jī)組由于風(fēng)機(jī)功率較高，廠用電率高于PC鍋爐，年耗廠用電成本高于PC鍋爐；PC鍋爐設(shè)置了濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，年耗水量遠(yuǎn)高于CFB機(jī)組；由于頻繁更換磨煤機(jī)沖擊板和，PC鍋爐的年檢修成本高于CFB機(jī)組。綜上所述，PC鍋爐的年運(yùn)行費(fèi)用高于CFB機(jī)組。CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇人工排紅渣水冷壁磨損(運(yùn)行一個(gè)月后）“艱難”的目標(biāo)避短：難題1熱效率與煤粉爐比較尚有差距難題2

磨損問(wèn)題導(dǎo)致鍋爐可用率降低難題3

輔機(jī)(主要指煤倉(cāng)、破碎系統(tǒng)、風(fēng)機(jī))設(shè)計(jì)選型缺乏經(jīng)驗(yàn)難題4

渣處理問(wèn)題難題5

廠用電率偏高CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇CFB鍋爐燃用褐煤是揚(yáng)長(zhǎng)避短的選擇東方鍋爐循環(huán)流化床鍋爐-【發(fā)展歷程】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)基礎(chǔ)】東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)重點(diǎn)】東方鍋爐大容量CFB鍋爐運(yùn)行情況-【運(yùn)行效果】主要內(nèi)容水動(dòng)力設(shè)計(jì)整體布置低質(zhì)量流速垂直管技術(shù)主循環(huán)回路主要設(shè)計(jì)重點(diǎn)12尾部3低污染保證SO2排放低NOx排放低2023/2/132設(shè)計(jì)煤質(zhì)典型高水份、低熱值褐煤600MW超臨界CFB鍋爐參數(shù)600MW超臨界CFB鍋爐方案超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，一次中間再熱，H型布置，總體上分為主回路、尾部、空預(yù)器三部份

兩臺(tái)四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器方案回料器給煤兩側(cè)墻排渣，采用滾筒冷渣器六臺(tái)旋風(fēng)分離器尾部雙煙道單爐膛，雙面曝光中隔墻,爐膛內(nèi)布置屏式過(guò)熱器及屏式再熱器，等壓風(fēng)室東方褐煤超臨界CFB鍋爐——整體布置（可靠性）設(shè)計(jì)煤和最差煤均屬于高水分、低熱值褐煤。燃料在主回路內(nèi)放熱份額較低，難以達(dá)到常規(guī)燃料份額。超臨界CFB鍋爐水冷壁吸熱份額的需滿足一次直流和水動(dòng)力安全要求，吸熱份額不得低于～40%。因此需減小主回路過(guò)熱器和再熱器吸熱比例。為此，本項(xiàng)目取消了常規(guī)配置的外置式換熱器，爐膛內(nèi)同時(shí)布置末級(jí)屏式過(guò)熱器和末級(jí)屏式再熱器，控制兩者總的吸熱份額。保證水冷壁吸熱份額和爐膛溫度由于主回路不設(shè)外置式換熱器，尾部采用雙煙道擋板調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。2023/2/136采用高效冷卻式旋風(fēng)分離器飛灰粒徑d50=10~20um2023/2/137優(yōu)點(diǎn)：回料器阻力兼顧密封與返料回料器點(diǎn)多，兼顧給煤針對(duì)煤質(zhì)特點(diǎn)設(shè)置回料風(fēng)，防止結(jié)焦外表面溫度低

通過(guò)回料器放灰調(diào)節(jié)粒徑分布，從而改變固氣比和吸熱份額，以適應(yīng)各種煤質(zhì)

采用雙回路回料器2023/2/138采用兩側(cè)墻回料腿給煤及前后墻氣力播煤裝置聯(lián)合給煤方式，兩側(cè)墻共12點(diǎn)，前后墻4點(diǎn)，共16點(diǎn)給煤。落煤口落煤口爐膛采用CFB給煤方式——回料器及氣力播煤聯(lián)合給煤2023/2/139東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐——水動(dòng)力技術(shù)水冷壁質(zhì)量流量選擇水冷壁進(jìn)、出口溫度選擇合理性效果高動(dòng)能空氣射流提高混合：提高燃燒效率，如降低CO、飛灰含碳增強(qiáng)石灰石/SO2的反應(yīng)，提高脫硫率更佳的脫硝效率高效二次風(fēng)技術(shù)東方鍋爐褐煤超臨界CFB鍋爐——降低排放措施（低污染）東方鍋爐循環(huán)流化床鍋爐-【發(fā)展歷程】東方鍋爐350MW超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)基礎(chǔ)】東方鍋爐350MW超臨界CFB鍋爐-【設(shè)計(jì)重點(diǎn)】東方鍋爐大容量CFB鍋爐業(yè)績(jī)-【運(yùn)行效果】主要內(nèi)容2023/2/142投運(yùn)唯一具有600MW超臨界CFB鍋爐廠家最早投運(yùn)自主開(kāi)發(fā)300MW亞臨界CFB鍋爐廠家最早完成350MW超臨界CFB鍋爐開(kāi)發(fā)，最早獲得合同東方鍋爐循環(huán)流化床運(yùn)行狀況—300MW亞臨界CFB鍋爐東方300MW亞臨界CFB鍋爐運(yùn)行情況首臺(tái)300MWCFB鍋爐于2008年6月7日～6月14日成功通過(guò)168小時(shí)考核試運(yùn)行。東方300MW亞臨界CFB鍋爐運(yùn)行情況東方首臺(tái)600MW超臨界CFB鍋爐四川內(nèi)江白馬項(xiàng)目已與2013年4月投入商業(yè)運(yùn)行。2013年5月東方鍋爐與四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱白馬電廠）聯(lián)合成立了循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)中心，并簽訂技術(shù)合作協(xié)議，協(xié)議規(guī)定白馬電廠可以并且為東方鍋爐循環(huán)流化床鍋爐用戶提供相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)。東方600MW超臨界CFB鍋爐運(yùn)行情況東方600MW等級(jí)超臨界CFB鍋爐10大優(yōu)勢(shì)：1、水動(dòng)力特性十分良好，自補(bǔ)償特性充分；2、床溫分布均勻，外置床靈活可調(diào)；3、啟動(dòng)調(diào)節(jié)方便可靠；4、升負(fù)荷速率快；5、啟動(dòng)省油，15%負(fù)荷可斷油；6、熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，各級(jí)壁溫正常且遠(yuǎn)低于報(bào)警