循环流化床煤泥掺烧方案

哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITEDCFB锅炉掺烧煤泥方案哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED2一、煤泥的输送及燃烧方案1.1煤泥的特性及应用1.2煤泥的制备及输送方案1.3煤泥的燃烧方案哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED31.1、煤泥的特性及应用煤泥是煤炭洗选过程中的主要副产品，具有水分大、灰分高、颗粒细、粘度大、持水性强、内聚力大，难以运输等特点，在堆积状态下形态极不稳定，极易造成环境污染，甚至影响正常生产。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED51）民用，用量极少。2）利用煤泥代替中煤、原煤焚烧发电。该方式为煤泥资源化利用的最好处置方式。a.锅炉直接掺烧工艺：水分大，易堵塞输煤口，大量电厂应用实例均以失败而告终；b.煤泥烘干后掺烧工艺：能耗高、规模化产量少，也会造成输煤口堵塞问题；c.采用流化床发电，工艺技术十分成熟，系统运行稳定可靠。1.1、煤泥的特性及应用哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED61.1、煤泥的特性及应用采用循环流化床锅炉燃烧煤泥是目前公认的最佳方式，目前在国内中小型流化床锅炉中已经有近两百套的成功运行业绩。煤泥掺烧比例逐渐增高，因此煤泥的输送量逐渐增高，单台机组出力从每小时几吨、十几吨到几十吨范围，我公司在300MW等级机组上最大掺烧比例已经达到40%。在煤泥的应用中，需解决两方面的问题，一方面是煤泥的远距大流量输送问题，另一方面是煤泥的高效燃烧利用问题。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED71.1煤泥的特性及应用在煤泥的输送及燃烧方面，哈锅采用与北京中矿环保科技股份有限公司合作的方式，充分发挥北京中矿在煤泥输送方面的优势及哈锅在循环流化床锅炉燃烧方面的优势，为用户共同开发高效环保、达到国际领先水平的超临界煤泥燃料循环流化床锅炉产品。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED8Daysilo“I”Daysilo“II”Boiler“I”Boiler“II”+-+-Receivingsilo1.2煤泥输送技术哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED91.2.1煤泥输送技术的难点1）除杂问题2）日贮仓煤泥沉降分层问题3）高压管道长距离输送问题4）防止煤泥管道堵塞问题哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED101.2.1煤泥输送技术的难点1）煤泥内含有大量的杂质，容易造成输送设备堵塞，严重时可能导致设备损坏，在进入输送设备前需做预处理。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED111.2.1煤泥输送技术的难点2）日贮仓煤泥沉降分层问题由于煤泥属于含水率较高的粘稠状物质，长期存放容易导致煤质颗粒下沉，水分从煤泥中析出，形成固、液分层，导致煤泥无法进入下级设备。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED121.2.1煤泥输送技术的难点3）高压管道长距离输送问题由于煤泥的密度大，粘度高，输送过程中阻力非常高，若想实现远距离输送，必须采用专用的煤泥输送设备；哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED131.2.1煤泥输送技术的难点3）高压管道长距离输送问题哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED141.2.1煤泥输送技术的难点4）防止煤泥管道堵塞问题管道上设有润滑水系统，在煤泥干度较高时可通过加水进行润滑，防止出现煤泥管道堵塞，输送困难。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED151.设计规模我公司目前正在设计的每台锅炉最大煤泥掺烧量50%（120t/h），按照140%的裕度进行设计。煤泥输送系统最大应给料能力：Qmax=168t/h/台炉。1.2.2煤泥输送技术方案设计哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED162、泵送能力的选择最大给料能力Qmax=168m3/h/台炉；每台锅炉6个给料点（布置在两侧墙），1炉6泵供料。据此，系统总计配置12台给料能力为30t/h的泵分别为二台锅炉供料；1.2.2煤泥输送技术方案洗煤厂电厂哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED173、泵房位置布置系统泵房布置有方案有三种（某电厂）：a.设备同一方向布置在1个泵房内，占地面积约2352㎡(长147m，宽16m)；b.设备对称布置在1个泵房内，占地面积约2156㎡(长77m，宽28m)；c.设备分别布置在2个泵房内，占地面积约2464㎡（长77m，宽16m泵房两个）1.2.2煤泥输送技术方案哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED181.2.2煤泥输送技术方案哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED设备配置系统主要配置：每台锅炉设置6个给料点，每台储料圆仓配置2台膏体泵分别输送煤泥至2台锅。191.2.2煤泥输送技术方案6套预处理设施6套储料圆仓12套膏体泵12套管路哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED201.3哈锅流化床煤泥燃烧技术兖矿南屯电厂：1×220t/h（掺烧比例:80%)2003年2×260t/h2005年兖矿济三电厂:2×440t/h（设计掺烧25%，实际60%）2005年淮北临涣电厂：2×1025t/h（设计掺烧比例：15~25%，实际最高达到60%）2009年吉林白山电厂：2×1025t/h（掺烧比例：20~30%设计）安装龙煤双鸭山电厂：1×1025t/h（掺烧比例：20~30%设计）设计哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED21掺烧煤泥对锅炉设计及附属设备的影响结焦问题排渣问题对燃烧温度的影响飞灰、底灰含碳量对炉膛流态选择的影响需注意掺烧燃料的粒度级配问题飞灰底渣分配问题对除尘器的影响哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED22某台流化床锅炉中大比例掺烧试验结果煤泥掺烧比例30%40%50%60%70%80%负荷T-MCR下部床温（℃）841834837809789776中部床温（℃）855861872866842840炉膛出口温度（℃）952946965971964955下床压(kpa)5.75.86.56.37.17底渣含碳量（%）0.861.541.161.672.485.14放渣情况顺畅顺畅顺畅顺畅短时不顺不顺畅哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED几种煤泥给入方式的对比该方案最早由浙江大学提出，采用结团燃烧原理，其工作方式是：煤泥经输送系统送入锅炉的顶部，煤泥由炉膛顶棚呈团状下落，在送入炉膛后，煤泥团表面水分先蒸发，外表形成硬壳，在进一步下落过程中，煤泥团内部水分气化，煤泥产生热爆，形成更小的煤泥团，然后再次结壳，热爆，当煤泥下落到底部时，煤泥团全部爆裂消失，在炉内燃烧。优点：该方案的优点是性能可靠、稳定，事故率低，是目前使用最为普遍的煤泥燃烧方案；缺点：由于该系统燃料是直接从炉膛顶部给入的，煤泥给入点距离炉膛的烟气出口太近，当燃料进入炉膛后，从煤泥上脱落的碎屑将随着烟气直接进入分离器，另外在燃料热爆过程中，也有大量的煤泥碎屑会随着烟气上升，这就存在煤泥燃料在炉膛中停留时间不足的问题，对于煤泥燃料而言，由于其本身的粒径非常细，若一次停留时间不足，则燃料中的飞灰含碳量将非常高，多个电厂的工程实践表明，由于该燃烧方式燃烧效率偏低，其灰渣是很难综合利用的。23顶部给入哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED几种煤泥给入方式的对比为了解决这一问题，各科研单位也做了多种尝试，最后将给料点由炉膛的顶部移到炉膛侧墙中部，燃烧方式仍然采用结团燃烧理论。优点：采用该方案后煤泥的一次停留时间有所延长，含碳量略有降低；缺点：通常侧墙中部给料采用的是螺旋给料器给入炉膛，机械故障较高；给料点炉膛出口仍然很近，飞灰含碳量仍然不够理想。24中间给入哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED几种煤泥给入方式的对比该方案最早由FOSTERWHEELER公司最早提出，燃料直接从回料阀给入到锅炉中，该燃料给入方式采用的是回料阀给煤原理，煤泥也是采用团状挤入回料阀中，然后与大量的循环灰直接混合，由于高温循环灰量远大于煤泥量，因此煤泥球会很快在回料阀中被加热，热爆，最终送入到炉膛中燃烧，详见图3。优点：由于燃料给入点在回料阀的返料管上，因此一次停留时间最长，且燃料可以得到充分的预热，因此燃烧效率非常高。缺点：在锅炉启动阶段或低负荷阶段，由于循环灰量较少，循环灰对煤泥的携带能力不足，会导致煤泥在回料阀中粘结，因此低负荷下无法给入。不适合大比例掺烧。25回料阀给入哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED几种煤泥给入方式的对比该给入方式是哈锅最早在兖矿南屯电厂220t/h循环流化床锅炉中采用的燃烧方案，其燃烧方式是将煤泥燃料通过专门的煤泥喷枪直接喷入到炉膛的密相区，并采用压缩空气将其雾化成细小颗粒，由于密相区内的热容量非常高，燃料很快在锅炉内被加热、燃烧，由于煤泥的给入点较低，因此燃烧在炉膛内的停留时间足够长。优点：燃料从炉膛下部给入，一次停留时间长，燃烧效率高；掺烧比例不受限制；缺点：煤泥枪存在磨损问题；对于磨损问题，主要是由于该燃烧方式采用了雾化风导致煤泥颗粒对喷枪口产生冲刷造成的，目前哈锅已经开发了新型的煤泥喷枪，在煤泥枪选材以及雾化风参数方面进行了调整，该问题基本得到了解决。26密相区雾化给入哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED27几种煤泥燃烧方式的对比炉顶给料中部给料回料阀给料密相区雾化给料优点系统简单，故障率低系统简单燃烧效率高燃烧效率高缺点燃烧效率低燃烧效率较低煤泥只能在高负荷使用煤泥枪存在一定磨损，压缩空气用量较大哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED28高效煤泥雾化喷枪简图哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED29针对原煤泥枪存在的问题及改进方案存在的问题1）煤泥枪头磨损2）煤泥雾化风孔堵塞3）压缩空气用量较大哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED30总结工程经验1）在锦普工程中的设计运行总结2）在临涣工程中的设计运行总结3）在兖矿济三工程中的设计运行总结采用密相区煤泥给入技术，若雾化风配置不合理，导致煤泥雾化不良会导致底渣含碳量提高，但只要煤泥枪设计合理，单只枪出力适当，则煤泥燃烧的稳定性是不存在问题的。哈尔滨锅炉厂有限责任公司HARBINBOILERCOMPANYLIMITED谢谢！31