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东北电力设计院东北电力设计院火力发电厂褐煤干燥技术经济性分析火力发电厂褐煤干燥技术经济性分析及工程应用及工程应用2一、褐煤应用情况一、褐煤应用情况高水分、高挥发份、低灰熔点、低发热量总储量超过4000亿吨洁净煤技术：制气、制油、化工用品电厂：北方地区、华北地区、东南及南部沿海地区大量采用独立燃烧：风扇磨+高温炉烟、中速磨部分参烧：钢球磨、中速磨3一、褐煤应用情况一、褐煤应用情况锅炉效率低3个百分点。制粉系统选型庞大。厂用电高0.5个百分点。设备投资高2-3亿人民币。发电厂净效率低1.5-2个百分点。烟气尾部排水量大。4二、原因分析二、原因分析褐煤的低热值、灰分较高。褐煤的高水分（30-40%）。烟气露点温度高，排烟温度高20℃。大量煤中的水加热至140-150℃排放。燃料水分大，燃烧时间长，烟气量大，炉膛体积远大于烟煤型锅炉，投资大。锅炉辅机容量大，厂用电高。5三、解决及应对措施三、解决及应对措施褐煤发电厂节能减排势在必行。褐煤的洁净燃烧技术发展。2008年至2011年多项集团及院科研立项开发。针对主要矛盾“水”，技术路线正确。褐煤预干燥技术，水分去除50-70%。低位发热量提高40-60%。大幅度减少锅炉及系统投资，提高发电厂效率。6四、预干燥技术介绍四、预干燥技术介绍干燥是工业过程自动化的一个环节。工业能耗的12-17%消耗在干燥部分。发电厂的制粉系统本身就是一个干燥系统，但是目前技术与锅炉一起是密闭系统。预干燥技术，在制粉系统前端除去水分。增加一换热器，维持煤温度120℃以下，在避免挥发分析出的条件下蒸发出水分。7四、预干燥技术介绍四、预干燥技术介绍结构方式：混合式、同一介质混合式、间接式。热源来源：烟气、空气、水蒸气。干燥是一种既传热又传质的换热技术，遵循能量守恒和质量守恒定律。要求：能量转化效率高、安全（爆炸）、可靠性。集团科研结论：火力发电厂采用过热蒸汽干燥原煤是最值得推广的技术。8五、过热蒸汽干燥技术五、过热蒸汽干燥技术过热蒸汽干燥的优点：节能效果显著、干燥品质好、无失火及爆炸危险、传热传质效率高。能耗仅为普通烟气热风干燥的1/6-1/7。排出气体仍然是水蒸汽，90-100℃以上。采用余热回收技术（冷凝、热泵压缩、供暖冷、预热原煤）废气热损失接近为零。9五、过热蒸汽干燥技术五、过热蒸汽干燥技术换热系数200-500W/m2.K，远大于热风及烟气的20-50W/m2.K。蒸汽比容大，用量少，无爆炸失火危险。环保条件优越10五、过热蒸汽干燥技术五、过热蒸汽干燥技术投资大，设备复杂，密封性能要求高，复杂的喂入系统和产品收集系统；废气热能及水回收系统；维护运行费用高。启动和停车过程易发生结露现象，提高初温度。含水10%的30℃沙子在150℃蒸汽增加40%水分。目前国内外主要蒸汽干燥设备：管式蒸汽干燥机、内加热流化床干燥机11六、院专利技术介绍六、院专利技术介绍我院国家发明专利“基于高水分褐煤预干燥提质及回收技术的火力发电系统”，（授权号：201010183848.4）为实质性审查阶段。基于电厂热力流程中增设采用汽轮机回热抽汽的蒸汽褐煤干燥装置和干燥尾气热能废水回收系统，提高褐煤的能量密度和锅炉效率，减少汽轮机冷端损失，达到提高褐煤机组的整体效率、降低煤耗并减少污染物排放的目的。12六、院专利技术介绍六、院专利技术介绍1锅炉；2汽轮机；3凝汽器；4凝结水泵；5低压加热器；6除氧器；7给水泵；8高压加热器；9湿煤仓；10湿煤给煤机；11干燥装置；12干煤给煤机；13磨煤机；14疏水泵；15除尘器；16热能废水回收装置13七、节煤理论分析七、节煤理论分析条件：按伊敏超临界600MW工程原煤水分39.5%预干燥至19.5%，水分除去59.98%；发热量煤热值从2816kcal/kg提高到3945kcal/kg，热值相对提高40.01%，（热值数据通过干燥试验验证），锅炉效率提高2.2%。制粉系统由风扇磨改为中速磨；采用5段低压抽汽115t/h，蒸发水分100.82t/h，减少冷端排汽63.97t/h，减少冷端损失41.14MW。锅炉THA蒸发量增加54.78t/h。14七、节煤理论分析七、节煤理论分析委托西安交通大学权威单位：600MW超临界褐煤机组发电标准煤耗采用按等效焓降法理论分析计算，降低12.04g/kW.h。我院通过初步设计工作，主机厂配合：600MW超临界褐煤机组发电标准煤耗降低13.22g/kW.h；发电厂热效率提高2.09%；厂用电率降低0.56%；供电标准煤耗降低15.69%；发电厂净效率提高2.23%，达到42.92%。15七、节煤理论分析七、节煤理论分析600MW超临界机组环保效益：项目原煤提质方案降低t/h0.23960.22167.51%t/a1318.01219.07.51%t/h0.1580.1467.59%t/a8698037.59%t/h1.0440.93110.82%t/a5742.05120.510.82%t/h981.8941.84.07%万t/a5405184.07%CO2排放量NOX排放量烟尘排放量SO2排放量16七、节煤理论分析七、节煤理论分析17七、节煤理论分析七、节煤理论分析18七、节煤理论分析七、节煤理论分析19七、节煤理论分析七、节煤理论分析20七、节煤理论分析七、节煤理论分析21七、节煤理论分析七、节煤理论分析相关论文在去年“国家清洁煤会议”获奖。国际权威技术刊物《干燥》2篇论文。（SCI检索）中国电机工程学报发表2篇论文。（EI工程检索）相关报告通过国家能源局组织的专家评审。22七、节煤理论分析七、节煤理论分析结论1：水分减少，排烟温度降低，Q2降低，锅炉效率提高。结论2：水分并没进入锅炉燃煤加热145℃排放。结论3：水分采用低压抽汽加热120℃排放，减少冷段损失（发电量不变）。结论4：锅炉THA蒸发量增加，厂用电减低。结论5：废热未回收，水回收，环保效益大增。23八、工程应用情况八、工程应用情况呼伦贝尔、伊敏600MW进行论证，达到初步设计深度要求。东营1000MW褐煤提质立项报告由国家能源局组织进行了专家评审。完成可研深度的工程报告，其中干燥部分达到初步设计深度。齐齐哈尔热电厂采用200t/h干燥系统完成初步设计深度。马来西亚300MW工程按业主要求完成投标。24八、工程应用情况八、工程应用情况高效发电系统拟定干燥系统及性能参数优化预干燥及水回收节能理论分析热能和废水回收系统研究防燃防爆试验及安全措施研究预干燥及水回收系统的布置研究运行及控制研究依托工程技术经济分析25八、工程应用情况八、工程应用情况蒸汽回转式干燥系统及设备情况。关键问题：时间、煤的颗粒度、过热度对传热传质的影响；煤侧不凝结气体含量，影响换热及凝结（进出料密封）；微负压水蒸气的凝结除尘，混合式、间接式；蒸汽两侧的压力密封；微负压热能的梯级利用，煤耗减低2-3g/kW.h标准煤（回系统）；控制、调节、检修及维护问题。26八、工程应用情况八、工程应用情况打破常规：岛式布置及分散布置情况。多种布置方案的技术经济比较，各有优缺点。安全防爆防火防尘情况。进行十几项各种安全试验，干燥煤粉的储存、输送、制粉、燃烧的影响进行热能及水回收技术的研究及论证微负压、正压蒸汽热能回收，热泵技术。27九、若干问题的讨论九、若干问题的讨论在保证上网电量不变的条件下，锅炉的蒸发量要适当的提高，1000MW达到3020t/h（湿冷），3080t/h（空冷）。汽轮机的进汽量增加，五段抽汽为常设工况。干燥煤防尘、防燃、防爆、防潮成为关键因素，增加安全惰化系统。热能综合利用。结论：结论：经过科研开发，东北院和各相关单位具备承接大型褐煤发电厂干燥提质系统的设计和供货能力。其经济性和先进性是毋庸置疑的，维持东北院在褐煤电厂设计上具备国内外领先水平。积极宣传，在设计及投标工作中采用此先进技术，提高东北院市场竞争水平。29结语结语欢迎各位领导、同志提出宝贵意见！