电厂动力配煤技术讲座

ZhejiangUniversity2009年度江苏省并网电厂锅炉专业技术监督研讨会电厂动力配煤技术讲座浙江大学刘建忠2009年8月18日ZhejiangUniversity讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例ZhejiangUniversity浙江大学概括•浙江大学是国家教育部直属的全国重点大学，前身求是书院成立于1897年，为中国人自己创办最早的高等学府之一。•20世纪50年代初期在全国高等院校调整时，曾被分为多所单科性学校，其中在杭的四所学校，即浙江大学、杭州大学、浙江农业大学、浙江医科大学于1998年9月重新合并，组建为今日的浙江大学。•经过一百多年的建设与发展，学校已成为一所基础坚实、实力雄厚，特色鲜明，居于国内一流水平，在国际上有较大影响的研究型、综合型大学，是首批进入国家“211工程”和“985计划”建设的若干所重点大学之一。ZhejiangUniversity浙江大学校区玉泉校区(1700余亩)西溪校区(684亩)华家池校区(1484亩)湖滨校区(144亩)之江校区(650亩)紫金港校区(6000余亩)ZhejiangUniversity浙江大学学生数量组成2008年招收本科生5327人，研究生6116人不含专业硕士研究生9084在校留学生数为1966人ZhejiangUniversity全校在职教职工8434人，其中专任教师3570人，拥有博士学位的教师比例为64.1%。两院院士：26人浙江大学教职工数量组成ZhejiangUniversity浙江大学财务和科研收入学校全年财务总收入45.53亿元，六家附属医院全年业务总收入50.7亿元全年接受社会各界捐赠款金额7004万元近5年科研经费(高校第二)近5年科技论文(高校第一)ZhejiangUniversity浙江大学热能工程研究所前身浙江大学燃烧与传热教研室能源清洁利用国家重点实验室国家水煤浆工程技术研究中心燃烧技术研究所二噁英实验室(列入联合国环保署全球持久性有机污染物监测和分析实验室目录)浙江大学—瑞典皇家工学院清洁能源联合研究中心浙江大学—法国液化空气集团富氧燃烧联合实验室浙江大学—英国利兹大学可持续能源国际研究中心浙江大学—普林斯顿大学氢能联合研究中心单位概括工程热物理学科的国家重点学科点国家211工程首批重点建设学科点国家首批博士点及硕士点授权单位,建有博士后流动站热能工程研究所连年被评为浙江大学工科十强研究所之首浙江省劳动模范集体（2次），浙江省先进党支部，浙江省高校先进基层党支部等荣誉称号，多次受到浙江大学及上级单位表彰。ZhejiangUniversity实验室研究方向(1)高效低污染流化床燃烧技术(2)电站煤粉锅炉低污染和强化燃烧技术(3)新型代油燃料煤浆的燃烧与气化技术(4)城市垃圾和废弃物资源化焚烧技术(5)煤与生物质的蒸汽煤气共生热电联产技术(6)催化洁净燃烧与优化配煤技术(7)烟气除尘脱硫脱硝技术(8)多相流动理论与计算机辅助数值试验技术(9)煤炭及灰渣的综合利用(10)锅炉计算机专家系统ZhejiangUniversity研究人员教学科研人员50人工程院院士1人教授、研究员26人长江学者奖励计划特聘教授4人副教授及高工12人在读博士生135人在读硕士生125人ZhejiangUniversity学科带头人岑可法：中国工程院院士中国工程热物理学会副理事长等国家级有突出贡献的中青年专家全国五一劳动奖章获得者全国先进科技工作者全国优秀教师ZhejiangUniversity1)国家技术发明二等奖：2项2)国家自然科学二等奖1项3)国家科技进步二等奖：4项4)省部委级科技进步一等奖：8项二等奖：7项三等奖：4项26项获奖ZhejiangUniversity试验台和仪器设备•浙江大学热能所拥有大型试验台架22座，进口与国产大型精密仪器20余台。美国B&W公司合作3.5MW大型煤粉悬浮燃烧试验台ZhejiangUniversity讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例ZhejiangUniversity2006年中国和世界能源消费构成煤炭,27%原油,40%水力等,2.6%核能,7.2%天然气,23.2%煤炭,70%原油,21%水力等,5%核能,1%天然气,3%能源消费量煤炭石油天然气水电核电23.7亿吨3.2556亿立方米4167亿千瓦时543亿千瓦时世界能源消费构成中国能源消费构成ZhejiangUniversity剩余可采储量与可用年限煤(GT)石油(GT)天然气(GM3)已探明储量中国204.02.42220世界1043.86137.3141000可用年限中国8513.338(32*)世界2304561中国2006年产量2.40.1858.6(70.1)3.9中国剩余可采储量为2006年数据；*：2007年数据ZhejiangUniversity2000-2007中国原煤产量在一次能源中煤炭比例仍在上升ZhejiangUniversity中国原煤和发电装机增长ZhejiangUniversity近年来中国电源结构变化情况ZhejiangUniversity2002-2006年全国供电量情况目前中国人均电量消费水平远低于世界平均水平，2006年仅为2149千瓦时，相当于美国1947年、日本1965年、法国1966年的水平。2007年世界发电量前4名：美国43800-44000亿度；中国大陆32559亿度；日本11800-12000亿度；俄罗斯10160亿度ZhejiangUniversity世界发电量及人均排行—2005排行国家发电量占世界比例%人均1美国4239023.3142982中国2475013.618973曰本113406.288564俄罗斯95205.266595印度67903.76206德国61903.4134577加拿大59403.3185518法国57503.294799巴西40502.2217810英国39902.26633世界1818401002723发电量：亿千瓦时（TWh）；人均：千瓦时(KWh)煤炭全世界61.95亿吨，中国占38.42%ZhejiangUniversity我国能源结构和消费特点1能源资源总量多，但人均能源资源占有量少，人均消费不足，大大低于世界平均水平人均煤炭探明储量相当于世界平均水平的50％，人均石油可采储量为世界平均值的10％2能源消费结构不合理，仍以煤为主，洁净能源比例，如气、核能很低。煤炭占我国一次能源消费的70％，全国直接燃烧煤炭占总煤耗量的84％3能源资源的生产和布局不协调，北煤南运，西电东送，西气东输将是长期的格局我国煤炭资源的64％集中在华北地区，水电资源约70％集中在西南地区，能源消耗地则分布在东部经济较发达地区ZhejiangUniversity我国铁路运煤概括电力75%钢铁及有色金属11%出口6%民用5%化肥和化工3%2008年全国铁路运输货运总量为32.9亿吨左右，其中煤炭为16.9亿吨根据近10年统计，铁路运煤占煤炭产量的55.25%同期铁路煤炭运输增加低于同期煤炭产量增长幅度。ZhejiangUniversity4煤炭品质低，洗选率低，电厂用煤低质化是一种趋势！ZhejiangUniversity讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例ZhejiangUniversity煤种变化对电厂锅炉影响燃烧不稳定，易熄火，助燃油量增加，影响机组安全性和发电经济性燃料特性改变造成炉内结渣、受热面腐蚀、积灰严重化影响制粉系统出力、锅炉负荷火焰中心变化，锅炉蒸汽参数受影响煤灰特性变化加剧磨损，造成四管爆裂国内火电厂的煤源众多混杂，锅炉实际运行中的燃煤特性往往与设计煤种的煤质指标差距很大，造成锅炉炉型结构与煤质特性不匹配，严重影响锅炉的安全经济运行。ZhejiangUniversity我国电煤现状1987年西安热工研究院对40家100MW以上机组进行调查，发现有70％机组使用煤种与设计煤种不符；近年哈成套所对全国128个主力火电厂调查也发现了很多电厂燃用非设计煤种，绝大多数电厂是掺烧多种煤；江苏谏壁电厂燃用过60～70个矿点来煤，电厂燃用多种牌号的煤已成为普遍现象；统配煤约占60，其余40为自购煤，使煤源不确定因素大大增加。ZhejiangUniversity北仑电厂1号“3.10”事故•1993年3月10日•化学—物理综合爆炸•浙江大学、浙江省电力试验研究所热能工程研究所、固体力学研究所、结构工程研究所、材料力学教研室、化工机械研究所、测试中心ZhejiangUniversity600MW锅炉事故大块结渣和渣量锅炉内的渣量，简化后堆积：20m×10m×5mZhejiangUniversity事故后锅炉内各种渣型ZhejiangUniversity配煤掺烧的作用(1)提高劣质煤的利用率，降低燃料成本因优质煤的储量日渐逐减少，火力发电用煤劣质化是一种趋势。劣质煤在燃烧时易出现燃烧不稳及结渣、积灰、腐蚀、影响制粉系统、增加电耗等问题，通过掺入部分优质煤可避免或减轻这些问题；而对燃用优质煤的电厂，也可掺入部分劣质煤，降低燃料和发电成本。(2)解决锅炉受热面结渣等问题对由煤中矿物质引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题，可通过配煤来改变煤质加以解决。(3)减少锅炉污染排放可通过配煤来降低入炉煤的含硫量及排放水平，从而避免安装脱硫设备的巨大投入或完全燃用低硫煤时高的燃料成本。ZhejiangUniversity(4)扩大购煤主动权，拓宽锅炉燃煤范围具有一定煤质特性的煤可通过选择不同种、不同数量的煤混配而成，从而使电厂不再完全依赖于某一种类煤。(5)解决影响汽水侧工质吸热问题对一定的锅炉，不同特性煤燃烧时的炉膛温度、烟气量等不同，进而影响汽水侧工质的吸热。因此汽水侧汽温偏低、喷水量过大等问题，不一定要进行设备改造，可通过配煤来调节煤质特性在一定程度上加以解决。(6)其他方面诸如水力除灰系统的结垢及生成灰分的活性等问题，也可通过配煤加以控制。ZhejiangUniversity讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例ZhejiangUniversity美国配煤技术发展•国外动力配煤主要在目的、用户、煤质方面与我们有较大差异，研究较早的有美国、日本、英国、西班牙、荷兰和加拿大等。•七十年代美国环保署出台火电厂SO2排放新规定，原设计燃用美国东部高硫煤的电厂相继采用混煤技术，通过高硫煤与西部低硫煤掺混，达到降低硫排放目的•分二个阶段：1)七十至八十年代，混煤脱硫特性及配煤方式研究；2)九十年代，美国电力研究院(EPRI)、NorthernStatesPowerCompany等进行混煤特性对电厂设备运行安全性和经济性影响研究，主要是结渣特性方面研究ZhejiangUniversityLabadie电厂掺混煤种比例分析煤种发热量(Btu)硫分(%)水分(%)Burningstar4107252.8313.48EnergyFuels104750.3512.33美国Missouri空气质量法：燃煤电厂SO2排放标准4.8lbsSO2/106BTu。BTuLBHPSHPScc62221111028.4求解即可得到Burningstar4煤P